嵌入式系统原理与设计试卷及答案

2017 年秋 季学期
《嵌入式系统原理与设计》课程考试试卷(A 卷)
注意：1、本试卷共 页； 2、考试时间:110分钟；
3、姓名、学号、网选班级、网选序号必须写在指定地方。

一、选择题 (每小题 2 分，共 30 分)
1．以下哪个不是RISC 架构的ARM 微处理器的一般特点：（ ）
A. 体积小、低功耗
B. 大量使用寄存器
C. 指令格式统一，灵活高效
D. 寻址方式复杂
2. 以下哪个不是ARM 的7种运行状态之一：（ ）
A. 快中断状态
B. 服务状态
C.休眠状态
D. 无定义状态
3. 通常所说的 32 位微处理器是指( )。

A. 地址总线的宽度为 32 位 B. 处理的数据长度只能为 32 位 C. CPU 字长为 32 位 D. 通用寄存器数目为 32 个
4.ADD R0,R1,[R2]
属于（ ）。

A . 寄存器间接寻址 B. 立即寻址
C. 寄存器寻址
D. 基址变址寻址
5.数据字越长则（D ）
A. 时钟频率越快
B. 运算速度越慢
C. 对存储器寻址能力越大
D.精度越差
6.下列不是RISC 指令系统特点的是（ ）
A ． 大量使用寄存器 B. 采用固定长度指令格式 C. 使用单周期指令 D. 寻址方式少
7.英国电机工程师学会的定义:“嵌入式系统为控制、监视或辅助设备、机器或甚至工厂操作的装置，具有（ ）
A ．全自动操作循环 B. 以微电脑和外围构成核心 C ．严格的时序和稳定性要求 D. 通常执行特定功能
8.下列不属于ARM 处理器异常工作模式的是（ ）
A.快速中断模式
B. 未定义模式
C.数据访问终止模式
D. 用户模式
9.嵌入式系统调试方式中不占用系统资源的调试方式是（ ）
A.模拟器方式
B. ICE 在线仿真器
C. 监控器方式
D. IDE 在线调试器方式
10.在下列ARM 处理器的各种模式中，( )模式有自己独立的R8-R14寄存器。

A.系统模式(System) B.终止模式(Abort) C.中断模式(IRQ) D.快中断模式(FIQ)
11. 在ARM Linux 系统中，中断处理程序进入C 代码以后，ARM 的处于 ( ) 工作模式。

A.超级用户（SVC ） B.快速中断（IRQ ） C.中断(IRQ) D.和进入中断之前的状态有关系
12. 在ARM 体系结构中，要从主动用户模式（User ）切换到超级用户模式（Supervisor ），应采用何种方法？( )
A. 直接修改CPU 状态寄存器（CPSR ）对应的模式
B. 先修改程序状态备份寄存器（SPSR ）到对应的模式，再更新CPU 状态
C. 使用软件中断指令（SWI ）
D. 让处理器执行未定义指令
13. 在ARM Linux 体系中，用来处理外设中断的异常模式是：（ ） A. 软件中断（SWI ） B. 未定义的指令异常 C. 中断请求（IRQ ）
D. 快速中断请求（FIQ ）
14. 按照ARM 过程调用标准（APCS ），栈指针使用( )寄存器，
A 、R0
B 、R13
C 、R14
D 、R15
15.若R1=2000H ，(2000H)=0x38，(2008H)=0x97，则执行指令LDR R0，[R1，＃8]！后R0
的值为（ ）。

A 、 0x2000
B 、0x38
C 、 0x2008
D 、0x97
二、天空题 (每空 1 分，共 20 分)
1. 嵌入式系统分类按软件实时性需求分类有_____________、_______________和
______________。

2. ARM 处理器核可以工作在____________________和____________________状态。

3. ARM 处理器总共有_________个寄存器，分为_____________和_______________两类。

4. .常用硬件调试工具有_________________、_________________、_________________、_
在线调试_。

5. 通用寄存器R0~R15可分为以下3块：___________________________、
____________________________、________________________________。

6. ARM 可用两种方法存储字数据：___________、__________。

7. ARM 内核有___________、___________、__________、__________四个功能模块。

三、问答题 (每题 5 分，共 20 分)
1. 写出下列指令的含义。

LDR R1, [R0, #0x08] : LDR R1,[R0,R2,LSL#2]! ： LDR R1, [R0],R2, LSL #1 ： SUB R1, R1, R2, LSR R3 ：
2. 如何实现ARM 状态和Thumb 状态的切换。

3. 嵌入式系统常用调试方法有几种，各有什么优缺点？
4. 简述哈佛体系结构和冯诺依曼体系结构的不同点
四、系统设计题 (每题 30 分，共 30 分)
1. 如图所示，LED2～LED5 分别与 GPX2_7、GPX1_0、GPF3_4、GPF3_5 相连，
通过 GPX2_7、GPX1_0、GPF3_4、GPF3_5 引脚的高低电平来控制三极管的导通性，从而控制 LED 的亮灭。

通过控制 GPX1CON 、GPX2CON 、GPF3CON 和 GPX1DAT 来控制 GPX2_3 和 GPF3_4 对应的LED 。

#include "exynos_4412.h"
void mydelay_ms(int ms) { (1)补全函数代码
} }
int main(void) {
/*初始化*/
GPX2.CON = _________________________;//GPX2_7:output, LED2 GPX1.CON =__________________________; //GPX1_0:output, LED3
GPF3.CON = (GPX3.CON & ~(0xf<<16 | 0xf<<20)) | (1<<16 | 1<<20);//GPF3_4:output, LED4 //GPF3_5:output, LED5 while(1) {
//Turn on LED2
GPX2.DAT |= __________________; mydelay_ms(500); //Turn on LED3 GPX1.DAT |= 0x1; //Turn off LED2
GPX2.DAT &=___________________; mydelay_ms(500); //Turn on LED5
GPF3.DAT |= (0x1 << 5);
//Turn off LED3
GPX1.DAT &= __________________;
mydelay_ms(500);
//Turn on LED4
GPF3.DAT |= (0x1 << 4);
//Turn off LED5
GPF3.DAT &= ~(0x1 << 5);
mydelay_ms(500);
//Turn off LED4
GPF3.DAT &= ~(0x1 << 4);
}
return 0;
}
2017 年秋季学期
《嵌入式系统原理与设计》课程考试试卷( A卷)
参考答案及评分标准
命题教师张上审题教师
一、选择题（每小题 2 分，共 30 分）
DCCAD
DDDBD
ACCBD
二、天空题 (每空 1 分，共 20 分)
1.按软件实时性需求分类：非实时系统软实时系统硬实时系统
2.ARM处理器核可以工作在以下2种状态ARM状态和Thumb状态
3.ARM处理器总共有_37__个寄存器，分为____通用寄存器__和___状态寄存器____两类。

4.常用硬件调试工具有（实时在线仿真机）（逻辑分析仪）（ROM仿真机）（在线调试）。

5.通用寄存器R0~R15可分为以下3块：___未分组寄存器R0-R7___、__分组寄存器
R8-R14____、__程序计数器R15___。

6.ARM可用两种方法存储字数据：（大端模式）（小端模式）。

7.ARM内核有（T）（D）（M）（I）四个功能模块。

三、问答题 (每题 5 分，共 20 分)
5.LDR R1, [R0, #0x08] : R0加0x08加载到R1里。

即：R1←[R0+0x]（1分）
SUB R1, R1, R2, LSR R3 ：R1←[R1-（R2右移R3位）]（1分）
LDR R1,[R0,R2,LSL#2]! ：R1←[（R2左移2位）+R0]（1分）
LDR R1, [R0],R2, LSL #1 ：R1←[R0] ,R0←R0+（R2左移1位）（2分）
6.如何实现ARM状态和Thumb状态的切换。

进入 Thumb 状态：当操作数寄存器的状态位（位 0）为 1 时，可以采用执行 BX 指令的方法，使微处理器从 ARM 状态切换到 Thumb 状态。

此外，当处理器处于 Thumb 状态时发生异常（如 IRQ、FIQ、Undef、Abort、SWI 等），则异常处理返回时，自动切换到 Thumb 状态。

（2分）
进入 ARM 状态：当操作数寄存器的状态位为 0 时，执行 BX 指令时可以使微处理器从 Thumb 状态切换到 ARM 状态。

此外，在处理器进行异常处理时，把 PC 指针放入异常模式链接寄存器中，并从异常向量地址开始执行程序，也可以使处理器切换到 ARM 状态。

（3分）
7.嵌入式系统常用调试方法有几种，各有什么优缺点？
1．模拟器方式
调试工具和待调试的嵌入式软件都在主机上运行，通过软件手段模拟执行为某种嵌入式处理器编写的源程序。

简单的模拟器可以通过指令解释方式逐条执行源程序，分配虚拟存储空间和外设，进行语法和逻辑上的调试。

2．在线仿真器方式
在线仿真器ICE是一种完全仿造调试目标CPU设计的仪器，目标系统对用户来说是完全透明的、可控的。

由于仿真器自成体系，调试时可以连接目标板，也可以不接目标板。

但是ICE价格昂贵，而且每种CPU都需要一种与之对应的ICE，使得开发成本非常高。

3.监控器方式
主机和目标板通过某种接口（通常是串口）连接，主机上提供调试界面，被调试程序下载到目标板上运行，通过与监控运行于目标机上的监控程序通信，获得调试信息。

4.简述哈佛体系结构和冯诺依曼体系结构的不同点
哈佛体系结构的要点是：
（1）使用两个独立的存储器模块，分别存储指令和数据，每个存储模块都不允许指令和数据并存，以便实现并行处理；
（2）具有一条独立的地址总线和一条独立的数据总线，利用公用地址总线访问两个存储模块（程序存储模块和数据存储模块），公用数据总线则被用来完成程序存储模块或数据存储模块与CPU之间的数据传输；
（3）两条总线由程序存储器和数据存储器分时共用。

冯诺依曼理论的要点是：数字计算机的数制采用二进制；计算机应该按照序顺序执行。

其中：（1）.计算机由控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备五大部分组成。

（2）.程序和数据以二进制代码形式不加区别地存放在存储器中，存放位置由地址确定。

（3）.控制器根据存放在存储器中地指令序列（程序）进行工作，并由一个程序计数器控制指令地执行。

控制器具有判断能力，能根据计算结果选择不同的工作流程。

四、系统设计题 (每题 30 分，共 30 分)
int i, j;
while(ms--)
{
for (i = 0; i < 5; i++)
for (j = 0; j < 514; j++);
}（20分）
GPX2.CON = (GPX2.CON & ~(0xf<<28))| 1<<28;//GPX2_7:output, LED2（2分）GPX1.CON = (GPX1.CON & ~(0xf)) | 1; //GPX1_0:output, LED3（2分）
GPX2.DAT |= 0x1 << 7;（2分）
GPX1.DAT &= ~0x1;（2分）。