嵌入式部分课后题答案

嵌入式复习资料

第一章嵌入式系统概述：

1、什么是嵌入式系统？是简单列举一些生活中常见的嵌入式系统的实例。P3 嵌入式系统是用于检测、控制、辅助、操作机械设备的装置。以应用为中心，一计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积和功耗等严格要求的专用计算机系统。

3、是比较嵌入式系统与通用PC的区别。P3

（1）嵌入式系统是专用的计算机系统，而PC是通用的计算机系统。

（2）技术要求不同，通用PC追求高速、海量的数据运算；嵌入式要求对象体系的智能化控制。

（3）发展方向不同，PC追求总线速度的不断提升，存储容量不断扩大；嵌入式追求特定对象系统的智能性，嵌入式，专用性。

4、嵌入式体统有哪些部分组成？简单说明各部分的功能与作用。P6

（1）硬件层是整个核心控制模块（由嵌入式微处理器、存储系统、通信模块、人机接口、其他I/O接口以及电源组成），嵌入式系统的硬件层以嵌入式微处理器为核心，在嵌入式微处理器基础上增加电源电路、时钟电路、和存储器电路（RAM和ROM等），这就构成了一个嵌入式核心控制模块，操作系统和应用程序都可以固化在ROM中。

（2）中间层把系统软件与底层硬件部分隔离，使得系统的底层设备驱动程序与硬件无关。一般包括硬件抽象层（Hardware Abstract Layer，HAL）和板级支持包（Board Support Package，BSP）。

（3）软件层由实时操作系统（Real Time Operating System，RTOS）、文件系统、图形用户接口（Graphical User Interfaces，GUI）、网络组件组成。（4）功能层是面向被控对象和用户的，当需要用户操作是往往需要提供一个友好的人际界面。

5、嵌入式系统是怎么分类的？P7

按照嵌入式微处理器的位数分类（4位、8位、16位、32位、64位）；按照是实时性分类（硬实时系统式之系统对响应时间有严格的要求；软实时系统是对响应时间有一定要求）；

按照嵌入式软件结构分类（循环轮询系统、前后台系统、多任务系统）；按照应用领域分类。

6什么是多任务系统？多任务系统的特点些？P9

应用的场合：对于较复杂的嵌入式系统而言，存在许多互不相关的过程需要计算机同时处理，在这种情况下就需要采用多任务系统。

多任务系统的软件是由多个任务、多个中断服务程序以及嵌入式操作系统组成。任务是顺序执行的，并行性通过操作系统完成。

特点：（1）每个任务都是一个无限循环的程序，等待特定的输入，从而机型相应的处理。（2）这种程序模型将系统成分相对简单、相互合作的模块。（3）不同的任务共享同一个CPU和其他硬件，嵌入式操作系统对这些共享资源进行管理。（4）多个顺序机型的任务在宏观上是并行执行的，每个任务都运行在自己独立的CPU上。

第二章嵌入式处理器

1`嵌入式处理器有哪几类？简述各类嵌入式处理器的主要特点和应用领域。P16 嵌入式微控制器、嵌入式微处理器、嵌入式DSP、嵌入式片上系统。(1)嵌入式

微处理器集成处理器内核，存储管理器高速缓存芯片，存在体积小、重量轻、成本低和可靠性高等特点，其又称为单板机。

（2）嵌入式微控制器是集成了微处理器、存储器和片内外设芯片称为微控制器，片上外设资源丰富适合于控制单片化、体积小、功耗低、成本低等特点。

（3）嵌入式DSP专门用于信号处理的嵌入式芯片，适合执行DSP算法，能够对离散信号进行集化处理，提高速度。

（4）嵌入式片上系统SOC软硬件的无缝结合，直接在处理器片内嵌入操作系统的代码模块，在单个芯片上实整个系统的功能。

4、ARM体系结构版本的命名规则有哪些？简单说明ARM7 TDMI的含义。P28

/ARMv/n/varants/x/varcant/

内核、体系结构、变量、/ /排除/ /

例如：ARMv4xM 是指ARM内核v4版本排除M变种

ARMv5TxM 是指ARM内核v5体系支持T变种排除M变种

6、ARM处理器的工作模式有几种？各种工作模式下分别有什么特点？P37

用户：程序正常执行模式

FIQ：支持高速数据传输或通道处理

IRQ：通用中断处理

管理：操作系统保护模式，用于处理软中断

中止：用于处理存储器故障，虚拟存储器或存储器保护，处理存储器的故障

未定义：支持硬件协处理器的仿真处理未定义的指令陷阱

系统：运行特权操作系统任务未免出现用户模式不可靠。

7、ARM处理器总共有多少个通用寄存器？这些寄存器按其在用户编程中的功能是如何划分的？P38

ARM处理器共有37个寄存器，31个通用寄存器，含程序计数器PC，6个状态寄存器。

r0~r7为普通寄存器

r8~r12普通寄存器允许快速中断

r13通常用作堆栈指针SP，指向栈顶

r14通常用作子程序链接寄存器LR也用于中断临时存放PC值，PC→LR CPSR →SPSR

r15程序计数器通常被用作程序计数器PC。（PC中存放下一条将要执行的指令地址）

8~CPSR各状态位的作用是什么？如何进行操作，以改变各状态位？P39

N、Z、C、V、Q是条件码标志，

I、F、T、M【4:0】是控制位。I：置1则禁止IRQ中断；F：置1则禁止FIQ中断；T：对于ARM体系结构v4以上版本，T=0指示ARM执行，T=1指示Thumb执行：对已ARM体系结构v5以上版本，T=0指示ARM执行，T=1指示下一条指令引起未定义的指令异常。

N=1结果为负数，结果为0则 Z=1，C进位位，V溢出位，Q指示增强型DSP指令中是否出现溢出或饱和，I=1禁止IRQ中断，F=1禁止FIQ中断，T=0指示ARM 执行T=1指示Thumb执行，M【4:0】模式位决定处理器的工作模式。