嵌入式原理思考题及答案

第1章复习要点1.1.1节嵌入式系统的概念

1.1．3节嵌入式系统的特点

1.3节嵌入式处理器

1.4节嵌入式系统的组成

第2章复习要点2.1节计算机体系结构分类

2.3.1节 ARM和Thumb状态

2.3.2节 RISC技术

2.3.3节流水线技术

2.4.3节 ARM存储系统

第3章复习要点3.1节ARM编程模式

3.2节ARM指令格式及其寻址方式

3.3节ARM指令集(课上所讲的指令)

第4章复习要点4.1节汇编语言源程序格式

4.2节汇编语言的上机过程

第5章复习要点5.1节键盘接口

5.2节 LED显示器接口

5．5.1节 UART异步串行接口

作业题答案：

1.什么是嵌入式系统？

∙第一种，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）。

∙第二种，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.与通用型计算机相比，嵌入式系统有哪些特点？

⏹通常是面向特定应用的；

⏹空间和各种资源相对不足，必须高效率地设计，量体裁衣、去除

冗余；

⏹产品升级换代和具体产品同步，具有较长的生命周期；

⏹软件一般都固化在存储器芯片或单片机本身；

⏹不具备自举开发能力，必须有一套开发工具和环境才能进行开

发

3.举例介绍嵌入式微处理器有哪几类？

一、嵌入式微处理器(Embedded Microprocessor Unit, EMPU)

嵌入式处理器目前主要有Aml86/88、386EX、SC-400、Power PC、68000、MIPS、ARM系列等。

二、嵌入式微控制器(Microcontroller Unit, MCU)

嵌入式微控制器目前的品种和数量最多，比较有代表性的通用系列包括8051、P51XA、MCS-251、MCS-96/196/296、C166/167、MC68HC05/11/12/16、68300等。

三、嵌入式DSP处理器(Embedded Digital Signal Processor,

EDSP)

嵌入式DSP处理器比较有代表性的产品是Texas Instruments 的TMS320系列和Motorola 摩托罗拉的DSP56000 系列。

四、嵌入式片上系统(System On Chip)

4.从硬件系统来看，嵌入式系统由哪几部分组成？画出简图。

嵌入式核心芯片，EMPU——嵌入式微处理器、EMCU——嵌入式微控制器、EDSP——嵌入式数字信号处理器、ESoC——嵌入式片上系统。

∙用以保存固件的ROM（非挥发性只读存储器）。

∙用以保存程序数据的RAM（挥发性的随机访问存储器）。

∙连接微控制器和开关、按钮、传感器、模/数转化器、控制器、LED（发光二极管）、显示器的I/O端口。

5.嵌入式微处理器和嵌入式微控制器分别由哪些部件组成，两者有何区别。

嵌入式微处理器=cpu+硬件接口（存储器接口，键盘接口等）+辅助电路（时钟、A/D、D/A、调试电路等）

嵌入式微控制器=cpu+存储器+I/o接口+辅助电路（时钟、A/D、D/A 等）

嵌入式微处理器与嵌入式微控制器的区别：后者芯片内部包含了ROM 和RAM。

6．嵌入式操作系统通常含有几层，主要实现何功能。

嵌入式操作系统通常包括:

1、驱动层：硬件相关的底层驱动软件和设备驱动接口；如：LCD 、触摸屏的驱动及接口。

2、操作系统层：系统内核（基本模块），扩展模块（可裁剪）。

3、应用层：应用程序接口。

7．ARM处理器工作模式有几种?各种工作模式下分别有什么特点?（P64）

8．ARM处理器总共有多少个寄存器，这些寄存器按其在用户编程中的功能是如何划分的?这些寄存器在使用中各有何特殊之处?

ARM处理器总共有37个寄存器，各寄存器均为32位。31个通用寄存器，包括程序计数器PC；6个状态寄存器。

这些寄存器按其在用户编程中的功能可划分为：通用寄存器和状态寄存器。

根据ARM处理器不同工作模式，可将全部寄存器分成7组；各工作模式拥有属于自己的寄存器组，也只能访问自己的寄存器组。

9.试述ARM处理器对异常中断的响应过程。

当一个异常出现以后，ARM微处理器执行完当前指令后（复位异常除外）会执行以下几步操作：

1.将CPSR复制到相应到相应模式下的SPSR中，设置CPSR:

置位I位（禁止IRQ中断）

清零T位（进入ARM状态）

设置MOD位，切换处理器至相应模式

2.将下一条指令的地址存入相应连接寄存器LR（R14_XXX），以便

程序在处理异常返回时能从正确的位置重新开始执行。

3.强制PC从相关的异常向量地址取一条指令执行，从而跳转到相

应的异常处理程序处。

10.如何从异常中断处理程序中返回?需要注意哪些问题?

异常处理完毕之后，ARM微处理器会执行以下几步操作从异常返回：

1.将SPSR复制回CPSR中，恢复原处理器工作模式。

2.将连接寄存器LR（R14_XXX）的值减去相应的偏移量后送到PC

中，跳转到被中断的用户程序。