嵌入式系统原理复习题及答案

嵌入式系统原理复习题

1、嵌入式系统的概念

广义上讲，凡是带有微处理器的专用软硬件系统都可称为嵌入式系统。如各类单片机和DSP系统。这些系统在完成较为单一的专业功能时具有简洁高效的特点。但由于他们没有操作系统，管理系统硬件和软件的能力有限，在实现复杂多任务功能时，往往困难重重，甚至无法实现。

从狭义上讲，我们更加强调那些使用嵌入式微处理器构成独立系统，具有自己操作系统，具有特定功能，用于特定场合的嵌入式系统。本书所谓的嵌入式系统是指狭义上的嵌入式系统。

根据IEEE（国际电气和电子工程师协会）的定义：嵌入式系统是“用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置”（原文为devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants）。

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。

2、嵌入式系统的特点

1)系统内核小

2)专用性强

3)运行环境差异大

4)可靠性要求高

5)系统精简和高实时性操作系统

6)具有固化在非易失性存储器中的代码

7)无自举开发能力

3、嵌入式系统的硬件平台由哪些部分组成

嵌入式系统的微硬件包括嵌入式核心芯片、存储器系统及外部接口

4、什么是分时系统、软实时系统、硬实时系统，它们的区别是什么？

分时操作系统按照相等的时间片调度进程轮流运行，分时操作系统由调度程序自动计算进程的优先级，而不是由用户控制进程的优先级。这样的系统无法实时响应外部异步事件。

硬实时系统有一个刚性的、不可改变的时间限制，它不允许任何超出时限的错误。超时错误会带来损害甚至导致系统失败、或者导致系统不能实现它的预期目标。

软实时系统的时限是一个柔性灵活的，它可以容忍偶然的超时错误。失败造成的后果并不严重，仅仅是轻微的降低了系统的吞吐量。

5、嵌入式系统的分类

按嵌入式微处理器的位数分类

a)4位

b)8位

c)16位

d)32位

e)64位

按软件实时性需求分类

a)非实时系统

b)软实时系统

c)硬实时系统

按嵌入系统的复杂程度分类

b)小型嵌入式系统

c)中型嵌入式系统

d)复杂嵌入式系统

6、ARM9处理器的工作状态有哪些

ARM状态，Thumb状态

7、ARM9处理器的内部寄存器结构

ARM处理器总共有37个寄存器，可以分为以下两类寄存器：

1）31个通用寄存器：

R0～R15；

R13_svc、R14_svc；

R13_abt、R14_abt；

R13_und、R14_und；

R13_irq、R14_irq；

R8_frq-R14_frq。

2）6个状态寄存器

CPSR；SPSR_svc、SPSR_abt、SPSR_und、SPSR_irq和SPSR_fiq 。

8、ARM9处理器的工作模式有哪些

用户，FIQ，IRQ，SVC，中止，未定义，系统

9、CPSR寄存器各数据位的作用

CPSR包含条件码标志、中断禁止位、当前处理器模式以及其它状态和控制信息。

10、如何实现ARM状态和Thumb状态的切换

ARM处理器在两种工作状态之间切换方法：

进入Thumb状态：

当操作数寄存器Rm的状态位bit［0］为1时，执行BX Rm指令进入Thumb状态。如果处理器在Thumb状态进入异常，则当异常处理（IRQ，FIQ，Undef，Abort和SWI）返回时，自动切换到Thumb状态。

进入ARM状态：

当操作数寄存器Rm的状态位bit［0］为0时，执行BX Rm指令进入ARM状态。如果处理器进行异常处理（IRQ，FIQ，Undef，Abort和SWI），在此情况下，把PC放入异常模式链接寄存器LR中，从异常向量地址开始执行也可以进入ARM状态。

11、ARM为何集成了32位的ARM指令集和16位的Thumb指令集

ARM的RISC体系结构的发展中已经提供了低功耗、小体积、高性能的方案。而为了解决代码长度的问题，ARM体系结构又增加了Ｔ变种，开发了一种新的指令体系，这就是Thumb指令集。它有从标准32位ARM指令集抽出来的36条指令格式，可以重新编成16

位的操作码。这能带来很高的代码密度。

12、ARM指令寻址方式与ARM指令集中各类常用指令的用法

（内容太多，第三章全部内容！）

13、什么是交叉编译，为什么要进行交叉编译

在一种计算机环境中运行的编译程序，能编译出在另外一种环境下运行的代码，这个编译过程就叫交叉编译。

原因：有时是因为目的平台上不允许或不能够安装我们所需要的编译器，而我们又需要这个编译器的某些特征；有时是因为目的平台上的资源贫乏，无法运行我们所需要编译器；有时又是因为目的平台还没有建立，连操作系统都没有，根本谈不上运行什么编译器。

14、简述构建交叉编译链的主要步骤

1)获取相关的源代码和补丁包

2)它们都存放在src目录下

3)安装binutils

4)安装Linux header

5)安装Glibc 头文件

6)编译GCC Stage1

7)使用刚编译出的GCC编译Glibc

8)重新编译GCC，即GCCStage2

15、简述嵌入式系统的开发流程

主要包括系统需求分析(要求有严格规范的技术要求)、体系结构设计、软硬件及机械系统设计、系统集成、系统测试，最终得到最终产品。

16、嵌入式系统与通用计算机的区别

一是能力不同。通用计算机系统通常什么都能做，我们买个电脑，上网、听音乐、看电影、做软件都不在话下。嵌入式系统一般面向某一特定应用，不是什么都能干。例如鼠标里的嵌入式系统任务只是监视鼠标的按键，并向主CPU发送键码，数码相机里面的嵌入式系统主要进行图像处理，让它们什么都能做，有点难也没必要。

二是大小不同。通用计算机系统通常对个头没有要求，台式机占据一张桌子，大型服务器可以占据一个房间，笔记本放到膝盖上就行。嵌入式系统由于要嵌入到它服务的主体里面，一般都比较小，而且要与服务的主体有机结合成为一个整体。

三是实时性要求不同。实时性指完成任务的时间要求。通用计算机系统一般实时性要求不高，但嵌入式系统往往实时性要求很高。比如汽车里的嵌入式系统，如果发动机过热，必须要求在规定的时间内作出反应，如果像PC那样不紧不慢的，后果可想而知。

四是可靠性要求不同。电脑死机估计每个人都经常遇到，死机了怎么办？重启就是。但是如果火箭发射时里面的嵌入式系统死机了......,

五是二次开发能力不同。我们买来个电脑，通常也就装了个操作系统，其它的程序我们需要什么就可以装什么，我们甚至可以打开机箱，加几条内存。但嵌入式系统通常买来后就那样了，软件和硬件都不变了。数码相机相信多数人没有打开过，也没有再安装什么新软件。倒是智能手机可以装一些软件，但能力有限。

六是数量不同。嵌入式系统的数量远大于通用计算机系统的数量。因为一个通用计算系