【嵌入式系统原理与技术】期末快速突击必考（2）

有不会的题可以后台问我的哦，看见了就会回。

本文章主要是简答题，最后祝大家期末心想事成

什么是嵌入式系统？其特点有些什么？
答： 嵌入式系统是“以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。”
特点：

1）是专用的计算机系统，用于特定的任务；
2）资源较少，可以裁减；
3) 功耗低，体积小，集成度高，成本低;
4）使用实时操作系统；
5) 可靠性要求更高，具有系统测试和可靠性评估体系;
6）运行环境差异大
7）大部分程序固化在 ROM中；
8)  较长的生命周期；
9）嵌入式微处理器通常包含专用调试电路

R14两个用途LR

工作模式下保存子程序的返回地址

异常模式下设置为异常返回地址

嵌入式RISC处理器“ARM7TMDI”中TDMI的基本含义是什么？ 答：ARM7TMDI是目前使用最广泛的32位嵌入式RISC处理器，属低端ARM处理器核。

TDMI的基本含义为：T：支持16为压缩指令集Thumb；D：支持片上Debug；M：内嵌硬件乘法器（Multiplier）I：嵌入式ICE，支持片上断点和调试点；

目前嵌入式操作系统有哪些？
答：1）μC/OS-II 嵌入式操作系统内核；2）VxWorks嵌入式实时操作系统；3）WinCE操作系统；4）Linux操作系统 ；5）Symbian操作系统

嵌入式系统开发的基本流程?
答：1）系统定义与需求分析；
2）系统设计方案的初步确立；
3）初步设计方案性价比评估与方案评审论证；
4）完善初步方案、初步方案实施；
5）软硬件集成测试；
6）系统功能性能测试及可靠性测试。

什么是可编程片上系统？
答：用可编程逻辑技术把整个系统放到一块硅片上,称作可编程片上
系统SOPC.它是一种特殊的嵌入式系统，首先它是SOC，即由单个芯片实现整个系统的主
逻辑功能，具有一般SOC基本属性；其次，
它又具备软硬件在系统可编程的功能，是
可编程系统，具有可裁剪、可扩充、可升级等灵活的设计方式。

有时要使用Thumb技术的原因
答：（Thumb指令集是把32位的ARM指令集的一个子集重新编码后形成的一个特殊的16位指令集。）在性能和代码大小之间取得平衡，在需要较低的存储代码时采用Thumb指令系统用Thumb指令编写最小代码量的程序（能够很好的解决代码长度的问题），却取得以ARM代码执行的最好性能，可以带来低功耗,小体积,低成本。

ARM处理器的工作模式有哪几种？
答：1）用户模式（usr）；
2）快速中断模式（fiq）；
3）外部中断模式（irq）；
4）操作系统保护模式（svc）或 管理模式 ；
5）数据访问中止模式（abt）；
6）处理未定义指令的未定义模式（und）；
7）运行特权级的操作系统任务的系统模式（sys）。

寄存器R13，R14，R15的专用功能各是什么？
答：1）寄存器R13保存堆栈指针SP；2）寄存器R14用作子程序链接寄存器，也称为LR ，用以保存返回地址；3）R15（PC）用作程序计数器。

ARM的异常有哪几种，各进入何种工作模式？他们退出各采用什么指令？
答：1）复位（Reset）异常（管理模式）；
2）未定义指令（undefined instruction）异常（未定义模式）；
3）软件中断（SWI）异常（管理模式）；
4）指令预取中止（Prefech Abort）异常（中止模式）；
5）数据访问中止（Data Abort）（中止模式）；
6）快速中断请求（FIQ）（FIQ模式）；
7）外部中断请求（IRQ）（IRQ模式）。
异常返回指令：

1）SWI，未定义的返回：MOVS PC,R14；

2）IRQ,FIQ,预取中止的返回：SUBS PC,R14,#4；

3）数据中止返回并重新存取：SUBS PC,R14,#8

异常中断的优先级：复位（最高优先级）---->数据异常中止--->FIQ--> IRQ--->预取指异常中止--->SWI---->未定义指令（包括缺协处理器）

什么是小端和大端存储器组织？
答：1)小端存储器组织是较高的有效字节存放在较高的存储器地址，较低的有效字节存放在较低的存储器地址。 2) 大端存储器组织是较高的有效字节存放在较低的存储器地址，较低的有效字节存放在较高的存储器地址。

ARM核现在有哪几种？
答：ARM7、 ARM9、ARM9E 、ARM10E,、SecurCore 、ARM11

表示递增和递减的满堆栈和空堆栈有哪几种组合，请比较它们的特点。
答：有4种类型的堆栈，表示递增和递减的满堆栈和空堆栈的各种组合。
1、满递增：堆栈通过增大存储器的地址向上增长，堆栈指针指向内含有效数据项的最高地址。指令如LDMFA，STMFA等。
2、空递增：堆栈通过增大存储器的地址向上增长，堆栈指针指向堆栈上的第一个空地址。指令如LDMEA，STMEA等。
3、满递减：堆栈通过减小存储器的地址向下增长，堆栈指针指向内含
有效数据项的最低地址。指令如LDMFD，STMFD等。
4、空递增：堆栈通过减小存储器的地址向下增长，堆栈指针指向堆栈下的第一个空地址。指令如LDMED，STMED等。

嵌入式Linux与其他嵌入式操作系统相比，有哪些优点和缺点？ 答：嵌入式Linux作为嵌入式操作系统，与其他嵌入式操作系统相比，优点有：开放源代码、免费、开发周期短等；缺点是实时性较差。

数字接地与模拟接地一般如何区分开和相连？
答：系统中的模拟电源一般由数字电源产生，可以通过：
（1）数字电源与模拟电源，以及数字地与模拟地之间加铁氧体磁珠或电感构成无源滤波电路；
（2）采用多路稳压器的方法将模拟地和数字地连接。

简述SDRAM在ARM系统中的主要作用。
答：SDRAM 具有高速、大容量等优点，是一种具有同步接口的高速动态随机存储器，在ARM系统中主要用作程序的运行空间、数据及堆栈区。

区别ARM外启动方式和内启动方式的不同。
答：外启动方式下，ARM从外部程序存储器取指令执行；内启动时，ARM运行片上ROM中固化的启动程序。

简述嵌入式设备中程序运行方式。
答：嵌入式设备中程序运行方式有两种：一种是将程序加载到SDRAM中运行，另一种是程序直接在其所在的ROM/Flash存储器中运行。

在读写数据速度上，Nor-Flash 与Nand-Flash有什么区别？
答：Nor-Flash的读取速度比Nand-Flash快； Nand-Flash的写入速度和擦除速度比Nor-Flash快。

 

74．如何确保复位电路的可靠复位？
答：一方面复位低电平时间足够长（20ms以上），保证ARM可靠复位；另一方面保证复位电路稳定性良好，防止ARM 误复位。

 

93．简述ARM Linux内核启动三个阶段的功能。
答：第一阶段主要是进行CPU和体系结构的检查、CPU本身的初始化，以及页表的建立等。初始化是从内核入口Entry开始到start_kernel前结束。
第二阶段主要是对系统中的一些基础设施进行初始化。
最后是更高层次的初始化，如根设备和外部设备的初始化。

97．简述ARM Linux三种主要编译开发工具的作用。
答：二进制文件处理工具binutils主要应用于移植调试操作系统初期的辅助开发；编译工具gcc用于编译内核代码；glibc用于链接和运行库文件。

在嵌入式系统中对GUI的基本要求是什么？
答：

（1）占用的存储空间以及运行时占用资源少。
（2）运行速度以及响应速度快。
（3）可靠性高。
（4）便于移植和定制。

ARM处理器的工作模式
答：用户模式、FIQ模式、IRQ模式、SVC模式、中止模式、未定义指令异常模式、系统模式

ARM有15个通用寄存器、一个或两个状态寄存器和PC，有些模式共用同一个寄存器，一共具有37个寄存器。R12一般在子程序连接代码中使用，作为子程序间的中间结果寄存器；R13通常被用做栈指针，也称做SP；R14又被称为连接寄存器LR。

寄存器R14的两种特殊用途
存放当前子程序的返回地址；当发生异常中断的时候，该模式下的特
定物理R14被设置成该异常模式将要返回的地址。

ARM7采用的是三级流水技术，指令分为三个阶段执行：取指、译码、执行；

ARM9采用的是五级流水技术，指令分为三个阶段执行：取指、译码、执行、访存、回写；

Thumb指令与ARM指令性能比较，分别有什么优缺点。
答：Thumb代码所需的存储空间约为ARM代码的60%~70%
Thumb代码使用的指令数比ARM代码多30%~40%
若使用32位的存储器，ARM代码比Thumb代码快约40%
若使用16位的存储器，Thumb代码比ARM代码快约40%~50%
在ARM代码相比较，使用Thumb代码，存储器的功耗会降低约30%

什么是交叉编译，为什么要采用交叉编译（5分）
答：所谓交叉编译，是指在一个平台上编译生成在另一个平台上运行
的可执行程序。（3分）之所以采用交叉编译，是因为目标平台上不
具备直接运行开发环境的条件（2分）。

在ARM系统中，函数调用的时候，参数是通过哪种方式传递的？ 参考答案：应用程序中使用中间寄存器和数据栈来传递参数。在ARM汇编中，如果第1-4个参数通过R0-R4来传递，超过4个的使用数据栈进行传递，输出函数R0传递。

中断（interrupt，如键盘中断）与异常（exception,如除0异
常）有什么区别？
答案：所谓的中断应该是指外部硬件产生的一个电信号，从cpu的中断引脚进入，打断cpu当前的运行。所谓异常，是指软件运行中发生了一些必须作出处理的事件，cpu自动产生一个陷入来打断当前运行，转入异常处理流程。

嵌入式系统与通用计算机之间的区别。

答：通用计算机系统采用标准化、模块化的设计，其技术要求是高速、海量的信息处理，技术发展方向是处理速度、总线宽度、存储容量的无限提升。而嵌入式系统怎采用针对性较强的专业化设计，技术要求是满足具体应用，技术发展方向是在保证应用系统的技术要求和可靠性的前提下，尽可能减小成本、体积和耗。

嵌入式处理器的分类

答：

1嵌入式微处理器MPU

2嵌入式微控制器MCU

3 嵌入式DSP处理器

4嵌入式片上系统SOC

嵌入式操作系统的作用是什么？请举出3种常见的操作系统。
答：用于管理存储器分配、中断处理、任务间通信和定时器响应，以及提供多任务处理等功能。嵌入式操作系统，大大地提高了嵌入式系统硬件工作效率，并为应用软件开发提供了极大的便利。3种常见的操作系统：WinCE、Vxworks、uClinux

嵌入式系统开发流程
答:嵌入式系统开发流程一般可分为4个阶段：需求分析阶段、硬件
开发阶段、软件开发阶段和程序固化阶段。

在ARM系列中，ARM7， ARM9分别是什么体系结构。
ARM7是冯•诺依曼体系结构 ARM9是哈佛体系结构

ARM处理器数据存储格式有哪几种?各自的特点？能否举例进行说明。
答：ARM存储器有大端格式和小端。大端格式中，字数据的高字节存储在低地址中，而字数据的低字节则存放在高地址中；小端格式则相反。

ARM处理器共有多少个32位寄存器，多少个为通用寄存器，多少个状态寄存器。
答：共有37个32位寄存器，其中31个为通用寄存器，可用于累加操作，6个为状态寄存器。

 在ARM指令中，R13寄存器常用？R14寄存器被称为？，R15寄存器？
答：R13常用做堆栈指针，R14被称为子程序连接寄存器或连接寄存器。R15寄存器用于保存程序计数器(PC)。R15一般不作为通用寄存器使用

ARM指令的寻址方式。

(1)寄存器寻址；(2)立即寻址；(3)寄存器偏移寻址；(4)寄存器间接寻址；(5)基址变址寻址；(6)多寄存器寻址；(7)堆栈寻址；(8)块拷贝（复制）寻址；(9)相对寻址

什么是交叉编译工具。
答：交叉编译是一个平台上生成另外一个平台上的可执行代码。使用交叉编译工具有很多种原因，有时是因为目标平台上不允许或不能够安装所需的编译器；有时是因为目标平台资源贫乏，无法运行所需编译器；有时是因为目标平台还没有建立，连操作系统都没有，根本无
法运行编译器。

简述嵌入式操作系统与通用操作系统的区别。
答：通用操作系统是一种通用的操作系统，可运行在不同的硬件平台。而嵌入式操作系统与一般的Windows操作系统不同，其是一种专用、可定制的特点。

简述S3C2410的存储空间是如何分配的？
答：S3C2410芯片采用的是ARM920T核，地址空间总共为4G。其中，1GB地址空间用于支持外部存储器的链接，此部分被分成8个存储块，每块128MB。另外的空间有一小部分用于I/O端口或部件的寻址，其他的地址空间没有用到。

简述看门狗定时器的作用及必要性。
答：当系统程序出现功能错乱，引起系统程序死循环时，能中断该系统程序的不正常运行，恢复系统程序的正常运行。嵌入式系统由于运行环境的复杂，及所处环境有较强的干扰信号，或系统程序本身的不完善，不能排除系统程序不会出现死循环现象。在系统中加入看门狗部件，当系统程序出现死循环时，看门狗定时器产生一个具有一定时间宽度的复位信号，迫使系统复位，恢复系统正常运行。