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嵌入式系统原理期末复习提纲

嵌入式系统原理期末复习提纲

嵌入式系统原理期末复习提纲I.嵌入式系统概述A.嵌入式系统定义及特点B.嵌入式系统应用领域C.嵌入式系统的组成和发展历程II.嵌入式系统硬件平台A.微处理器和微控制器1.嵌入式处理器的特点和分类2.微控制器的组成和功能B.存储器1.ROM、RAM和闪存的特点和应用2.存储器层次结构和访问速度C.输入输出设备1.常用的输入输出设备及其接口2.外设管理和设备驱动程序设计III.嵌入式系统软件设计A.系统软件概述1.嵌入式操作系统的作用和特点2.应用程序和设备驱动程序的开发B.嵌入式操作系统1.嵌入式操作系统的分类和选择2.嵌入式操作系统的组成和功能C.实时性和调度1.实时系统和非实时系统的区别2.实时任务调度算法和实时性分析方法D.嵌入式软件开发工具和环境1.嵌入式软件开发流程和工具链2.集成开发环境和仿真调试工具的应用IV.嵌入式系统通信和网络A.系统通信介质1.串行通信和并行通信的特点和应用2.无线通信和有线通信的比较B.数据通信协议1.常用的通信协议及其特点2.数据通信协议的设计和实现C.网络和通信协议1.嵌入式网络的分类和应用2.嵌入式网络协议的体系结构和功能V.嵌入式系统性能优化和测试A.系统性能优化1.优化目标和方法2.硬件优化和软件优化的措施B.系统功耗管理2.低功耗设计和功耗管理方法C.系统测试和调试1.测试方法和策略2.调试工具和技术的应用VI.嵌入式系统安全和可靠性A.系统安全性1.嵌入式系统安全威胁和攻击方式2.安全策略和防护技术B.系统可靠性1.可靠性定义和指标2.提高系统可靠性的方法和技术C.系统错误处理1.常见的系统错误类型和处理方式2.异常处理和错误恢复机制VII.嵌入式系统开发案例分析A.实际案例介绍B.案例分析和设计思路C.案例实现和效果评估以上提纲以嵌入式系统原理为基础,围绕嵌入式系统的硬件平台、软件设计、通信和网络、性能优化和测试、安全和可靠性及案例分析等方面进行了全面的复习内容概括。

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嵌入式系统复习1、什么是SoC?答:称为系统级芯片,也有称片上系统,意指它是一个产品,是一个有专用目标的集成电路,其中包含完整系统并有嵌入软件的全部内容2.在实时任务中,事件有那几种?答:有四种,运行态,就绪态,挂起态,休眠态3.在Linux中,对用户来说,设备文件与普通文件相比较,有什么区别?答:块设备文件是块设备的物理寻址空间;普通文件是块设备的虚拟寻址空间。

普通文件比块设备文件多一层文件系统的地址转换机构4.ARM处理器的ALU(算术运算单元)是几位的?答:ALU是32位的5.ARM体系结构采用几级流水线?答:ARM体系结构采用3级流水线,分为取指,译码和执行6.ARM的指令可分为几类?答:1)存储器访问指令2)数据处理指令3)转移指令4)协处理器指令7.Linux进程的三个基本状态是什么?答:(1)就绪态(2)阻塞态(3)运行态8.Linux文件系统的目录结构特点是什么?答:目录结构清晰有条理,目录树中的所有文件都应该是系统提供的功能所必需的文件,以免浪费宝贵的存储空间。

9.Windows文件系统的目录结构特点是什么?答:树形结构,目录条理清晰。

可以清楚的知道文件上下级关系,管理方便10.嵌入式处理器最基本的特点是什么?答:1)软硬件一体化,集计算机技术、微电子技术和行业技术为一体;2)需要操作系统支持,代码小,执行速度快;3)专用紧凑,用途固定,成本敏感;4)可靠性要求高;5)多样性,应用广泛,种类繁多。

11、ARM处理器的最大特点是什么?答:1)功耗小,成本低,功能强;2)16位/32位双指令集;3)全球众多合作伙伴保证供应。

12、ARM处理器的指令属于那种指令?答:16位/32位双指令集(16位Thumb指令集以及32位ARM指令集)13、什么是RISC指令?答:RISC是精简指令集计算机的缩写。

14、什么是CISC指令?答:CISC是复杂指令集计算机的缩写。

15、RISC指令与CISC指令有什么区别?答:RISC指令集和相关的译码机制比CISC(复杂指令集计算机)的设计更简单。

嵌入式提纲复习

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1.1 嵌入式系统基本概念从技术的角度定义:以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。

从系统的角度定义:嵌入式系统是设计完成复杂功能的硬件和软件,并使其紧密耦合在一起的计算机系统。

IEEE对嵌入式系统的定义为: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”(devices used to control、monitor、or assist the operation of equipment、machinery or plants)这主要是从应用对象上加以定义,涵盖了软、硬件及辅助机械设备。

1.2 嵌入式系统的分类(1) 按表现形式分(硬件范畴)芯片级嵌入(含程序或算法的处理器)模块级嵌入(系统中的某个核心模块)(2) 按实时性要求分(软件范畴)非实时系统(PDA)软实时系统(消费类产品)硬实时系统(工业和军工系统)嵌入式处理器嵌入式处理器可以分为以下几类:嵌入式微处理器EMPU(Embedded Microprocessor Unit)嵌入式微控制器MCU(Microcontroller Unit)嵌入式DSP(Digital Signal Processor)嵌入式片上系统SoC (System On Chip)1.3 常见的嵌入式操作系统∙嵌入式操作系统的种类繁多,但大体上可分为两种——商用型和免费型。

∙目前商用型的操作系统主要有VxWorks、Windows CE 、Psos、Palm OS、OS-9、LynxOS、QNX、LYNX等;∙它们的优点是功能稳定、可靠,有完善的技术支持和售后服务,而且提供了如图形用户界面和网络支持等高端嵌入式系统要求许多高级的功能;缺点是价格昂贵且源代码封闭性,这大大限制了开发者的积极性。

目前免费型的操作系统主要有Linux和µC/OS-II,它们在价格方面具有很大的优势。

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10、 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(同同小) 。 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(正反大) 。 11、嵌入式 Linux 操作系统的特点,其与 windows 相比的优缺点。 答:特点:广泛的硬件支持、内核高效稳定、开放源码,软件丰富、优秀的开发工具、 完善的网络通信和文件管理机制, 各自优缺点:(1)Linux 速度比较快,安全性比 windows 好 (2)有很多软件只能在 windows 里运行 ,与 Linux 兼容的软件正在开发中. (3)Linux 适用在网络方面. (4)Linux 的操作比较复杂,windows 的比较简单. 11、 什么是文件系统,linux 与 windows 分别都支持什么文件系统? 文件系统是操作系统用于明确磁盘或分区上的文件的方法和数据结构; 即在磁盘上组织 文件的方法。也指用于存储文件的磁盘或分区,或文件系统种类。操作系统中负责管理和存 储文件信息的软件机构称为文件管理系统,简称文件系统。 文件系统由三部分组成:与文 件管理有关软件、被管理文件以及实施文件管理所需数据结构。从系统角度来看,文件系统 是对文件存储器空间进行组织和分配,负责文件存储并对存入的文件进行保护和检索的系 统。具体地说,它负责为用户建立文件,存入、读出、修改、转储文件,控制文件的存取, 当用户不再使用时撤销文件等。 Linux 文件系统类型: 硬盘文件系统 (常见文件系统格式有: autofs、 coda、 Ext (Extended File sytem,扩展文件系统)、Ext2、Ext3、VFAT、ISO9660(通常是 CD-ROM)、UFS (Unix File System, Unix 文件系统) 、 FAT (File Allocation Table, 文件分配表) 、 FAT16、 FAT32、NTFS(New Technology File System)等)、网络文件系统、虚拟文件系统。 目前 Ext3 是 Linux 系统广泛使用的一种文件格式。在 Ext2 基础上,对有效性保护、数 据完整性、数据访问速度、向下兼容性等方面做了改进。 FAT16、FAT32、NTFS 是 Windows NT、Windows 2000、Windows XP 系统主要的 文件系统格式。Linux 系统同样可以很好的支持这些文件系统格式。 12、手机的组成结构和工作原理 手机一般由四个部分组成,即射频部分、逻辑/音续部分、输人/翰出接口部分、电源部 分。 手机接收时.来自基站的信号由天线经射预电路接收,由逻辑/音预电路处理后送到扬声 器(听筒).手机发射时,声音信号由送话器“话筒”进行声电转换后,经逻辑/音频电路处理后 送至射频发射电路.最后由天线向基站发射。 13、对当前嵌入式设备的认识,及前景展望。 随着消费家电的智能化,嵌入式更显重要。像我们平常见到的手机、 PDA、电子字典、 可视电话、VCD/DVD/MP3Player、数字相机(DC) 、数字摄像机(DV) 、U-Disk 、机顶盒(Set Top Box) 、高清电视(HDTV ) 、游戏机、智能玩具、交换机、路由器、数控设备或仪表、汽 车电子、家电控制系统、医疗仪器、航天航空设备等等,都是典型的嵌入式系统。嵌入式设 备主要由嵌入式处理器、 相关支撑硬件和嵌入式软件系统组成, 它是集软硬件于一体的可独 立工作的“器件”。 嵌入式处理器主要由一个单片机或微控制器 (MCU)组成。 相关支撑硬件包

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嵌入式复习资料1、嵌入式系统是指以应用为中心,以计算机技术为基础,并且软硬件可裁减,适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。

2、嵌入性、专用性与计算机系统是嵌入式系统的3个基本要素。

3、嵌入式系统的特点:专用的计算机系统;满足系统应用环境的要求;满足对象系统的控制要求;是一个知识集成应用系统;具有较长的应用生命周期;软件固化在非易失性存储器中;多数嵌入式系统具有实时性要求;设计需专用的开发环境和工具.3、嵌入式系统发展的4个阶段1)以单片机为核心的低级嵌入式系统2)以嵌入式微处理器为基础的初级嵌入式系统3)以嵌入式操作系统为标志的中级嵌入式系统4)以Internet 为标志的高级嵌入式系统4、嵌入式系统的发展趋势1)嵌入式系统结构将更加复杂,硬件向集成化发展,软件将逐渐PC化2)嵌入式系统的小型化、智能化、网络化、可视化、微功耗和低成本3)不断改善人机交互的手段,提供精巧的多媒体人机界面4)云计算、可重构、虚拟化等技术被进一步应用到嵌入式系统5)嵌入式软件开发平台化、标准化、系统可升级,代码可复用将更受重视5、嵌入式系统的软件:中间层程序、嵌入式操作系统、应用软件层。

6、嵌入式处理器的种类:嵌入式微处理器(Embedded Microcomputer Unit,EMPU)嵌入式微控制器(Embedded Microcontroller Unit,EMCU)嵌入式数字信号处理器(Embedded Digital Signal Processor,EDSP)嵌入式片上系统(System On Chip,SOC)嵌入式可编程片上系统(System On a Programmable Chip,SOPC)。

7、四大流派的嵌入式处理器内核MIPS POWERPC ARM 68K/COLDFIRE。

8、嵌入式操作系统(Operating System,OS)是支持嵌入式系统工作的操作系统,它负责嵌入式系统的全部软、硬件资源分配、调度、控制和协调等活动,它是嵌入式应用软件的开发平台,用户的其它应用程序都建立在嵌入式操作系统之上。

嵌入式操作系统期末复习资料(已分类)超全

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1、什么是嵌入式系统?它由及部分组成?嵌入式系统是指操作系统和功能软件集成于计算机硬件系统之中。

简单的说就是系统的应用软件与系统的硬件一体化,类似与BIOS的工作方式。

具有软件代码小,高度自动化,响应速度快等特点。

特别适合于要求实时的和多任务的体系。

嵌入式系统一般有3个主要的组成部分:硬件、实时操作系统以及应用软件。

2、嵌入式系统的三要素是什么?嵌入式系统的三要素是嵌入、专用、计算机;其中嵌入性指的是嵌入到对象体系中,有对象环境要求;专用性是指软、硬件按对象要求裁减;计算机指实现对象的智能化功能。

3、嵌入式系统一般由几层组成?嵌入式系统一般由硬件层、中间层、软件层和功能层组成。

4、Linux作为嵌入式系统的优势?(1)可应用于多种硬件平台。

(2)添加部件非常容易(3)支持大量硬件(4)程序源码全部公开(5)完善的开发工具5、何为虚拟内存?虚拟内存的管理有何作用?使用虚拟地址寻址整个系统的主存和辅存为虚拟内存。

可以运行体积比物理内存还要大的应用程序,也可以实现“按需调页”,既满足了程序的运行速度,又节约了物理内存。

6、进程内存区域涉及哪几种数据段?代码段:可执行的操作命令数据段:已初始化的全局变量BSS段:未初始化的全局变量堆:进程运行中被分配的内存段栈:程序临时创建的局部变量7、简述内核空间和用户空间的区别?内核空间:任何操作都可以执行用户空间:禁止处理器对硬件的直接访问和对内容的未授权访问。

两者分别引用不同的内存映射,即程序代码段使用不同的“地址空间”8、简述共享内存的作用①、共享内存区域是被多个进程共享的一部分物理内存②、进程可以直接访问该共享内存区域,并通过该区域进行通信。

③、进程间快速共享数据④、共享虚拟内存的页面出现在每一个共享该页面的进程的页表中,但它不需要所有进程的虚拟内存都有相同的虚拟地址9、简述内存管理与虚拟文件系统之间的关系内存管理利用虚拟文件系统支持交换,交换进程定期由调度程序调度,这也是内存管理依赖于进程调度的唯一原因。

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一1.嵌入式系统定义―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.嵌入式系统与pc和单片机的区别嵌入式系统≠ PC机●嵌入式系统一般是专用系统,而PC是通用计算平台●嵌入式系统的资源比PC少得多●嵌入式系统软件故障带来的后果比PC机大得多●嵌入式系统一般采用实时操作系统●嵌入式系统大都有成本、功耗的要求●嵌入式系统得到多种微处理体系的支持●嵌入式系统需要专用的开发工具嵌入式系统≠单片机系统●目前嵌入式系统的主流是以32位嵌入式微处理器为核心的硬件设计和基于实时操作系统(RTOS)的软件设计;●单片机系统多为4位、8位、16位机,不适合运行操作系统,难以完成复杂的运算及处理功能;●嵌入式系统强调基于平台的设计、软硬件协同设计;单片机大多采用软硬件流水设计;●嵌入式系统设计的核心是软件设计(占70%左右的工作量);单片机系统软硬件设计所占比例基本相同。

3.实时系统的定义(软、硬)实时系统:如果逻辑和时序出现偏差将会引起严重后果的系统软实时系统:系统的宗旨是使各个任务运行得越快越好,并不要求限定某一任务必须在多长时间内完成(响应时间为数十秒)硬实时系统:各任务不仅要执行无误而且要做到准时(响应时间在ms 或us级)二1. BSP的概念和特点BSP(板级支持包)是介于底层硬件和操作系统之间的软件层,它完成系统上电后最初的硬件和软件初始化,并对底层硬件进行封装,使得操作系统不再面对具体的操作。

BSP的特点:1)硬件相关性:因为嵌入式系统的硬件具有应用相关性,所以,作为高层软件与硬件之间的接口,BSP必须为操作系统提供操作和控制具体硬件的方法。

2)操作系统相关性:不同的操作系统具有各自的软件层次结构,因此,针对不同的操作系统具有特定的接口形式。

2. SoC定义SoC 就是System on Chip ,SoC嵌入式系统微处理器就是一种电路系统。

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书后练习习题1(1)嵌入式系统是以应用为中心、以计算机技术为基础,软、硬件可裁剪,适应于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等方面有特设要求的专用计算机系统。

(2)嵌入到对象体系中的专用计算机系统。

嵌入、专用、与计算机系统是嵌入式系统的三个基本要素。

对象系统是指嵌入式系统所嵌入的宿主系统。

(3)嵌入式系统按形态可分为设备级(工控机)、板级(单极、模块)、芯片级。

(4)嵌入式系统由硬件和软件两部分组成,硬件一般由高性能微处理器和外围接口电路组成,软件一般由操作系统和应用程序构成,软件和硬件之间由所谓的中间层(BSP 层,板级支持包)链接。

(5)嵌入式系统从组织层次上看,嵌入式系统一般由硬件层、中间层、软件层和功能层组成。

(6)在专用的嵌入式板子上面运行GNU/Linux系统已经变得越来越流行。

一个嵌入式Linux系统从软件的角度看通常可以分为四个层次:引导加载程序、Linux内核文件系统、用户应用程序。

(8)嵌入式系统的核心部件是嵌入式处理器,一般把嵌入式处理器分成4类,即嵌入式微控制器、嵌入式微处理器、嵌入式数字信号处理器和嵌入式片上系统。

(10)ARM7TDMI中,T表示支持Thumb指令集。

D表示支持片上调试(Debug)。

M表示内嵌硬件乘法器(Multiplier)。

I表示支持片上断点和调试点。

(12)ARM微处理器有两种工作状态:Thumb状态、ARM状态。

(13)通常寄存器分为三类:未分组寄存器、分组寄存器、程序寄存器。

(15)精简指令集计算机RISC(Reduced Instruction Set Computer)和复杂指令集计算机CISC是当前CPU的两种架构。

2.思考与简答(1)简述嵌入式系统的特点解: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(2)简述嵌入式系统的应用领域解:工业控制、交通管理、信息家电、家庭智能管理系统、POS网络及电子商务、环境工程与自然、机器人(3)简述嵌入式系统的发展趋势解:(1)新的微处理器层出不穷,精简系统内核,优化关键算法,降低功耗和软硬件成本。

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嵌入式复习资料嵌入式复习资料嵌入式系统作为计算机科学与技术领域的一个重要分支,已经在各个领域得到广泛应用。

它是一种特定功能的计算机系统,通常被嵌入到其他设备中,以实现特定的功能或任务。

嵌入式系统的特点是体积小、功耗低、性能高、可靠性强,因此在汽车、医疗设备、家电等领域有着广泛的应用。

为了更好地掌握嵌入式系统的相关知识,我们需要进行系统的复习和学习。

下面将从嵌入式系统的基础知识、硬件设计、软件开发等方面进行介绍和总结。

一、嵌入式系统的基础知识在学习嵌入式系统之前,我们首先需要了解一些基础知识。

嵌入式系统的核心是处理器,常见的处理器有ARM、MIPS、X86等。

此外,还需要了解嵌入式系统的存储器、输入输出设备、总线等基本组成部分。

同时,对于嵌入式系统的操作系统、编程语言、开发工具等也需要有一定的了解。

二、嵌入式系统的硬件设计嵌入式系统的硬件设计是嵌入式系统开发的重要环节。

在硬件设计中,我们需要考虑电路的功耗、稳定性、可靠性等因素。

此外,还需要根据具体的应用场景选择合适的芯片、传感器等硬件组件。

在硬件设计过程中,我们还需要进行电路原理图设计、PCB设计、电路仿真等工作。

三、嵌入式系统的软件开发嵌入式系统的软件开发是嵌入式系统开发的另一个重要环节。

在软件开发中,我们需要选择合适的编程语言和开发工具。

常用的编程语言有C、C++、Python等,常用的开发工具有Keil、IAR、Eclipse等。

在软件开发过程中,我们需要进行程序设计、调试、测试等工作,以确保软件的功能和性能达到要求。

四、嵌入式系统的应用案例嵌入式系统在各个领域都有着广泛的应用。

以汽车领域为例,现代汽车中嵌入了大量的嵌入式系统,用于控制引擎、底盘、安全系统等。

在医疗设备领域,嵌入式系统被用于监测患者的生命体征、控制医疗设备等。

在家电领域,嵌入式系统被用于控制空调、洗衣机、电视等家电产品。

这些应用案例充分展示了嵌入式系统的重要性和广泛性。

总结起来,嵌入式系统作为计算机科学与技术领域的一个重要分支,已经在各个领域得到广泛应用。

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1、ARM 微处理器有 7种工作模式,它们分为两类 非特权模式 、 特权模式 。

其中用户模式属于 非特权模式ARM 处理器有两种总线架构,数据和指令使用同一接口的是 冯诺依曼 ,数据和指令分开使用不同接口的是 哈佛结4、ARM 微处理器复位后,PC 的地址通常是 0x0 ,初始的工作模式是Supervisor 。

5、ARM 微处理器支持虚拟内存,它是通过系统控制协处理器 CP15 和MMU(存储管理部件)来进行虚拟内存的存储和管理。

当系统发生 数据 异常和 指令领取 异常时,异常处理程序透过嵌入式操作系统的内存管理机制,通过MMU 交换物理内存和虚拟内存的页面,以保证程序正常执行。

6、编译链接代码时,有两种存储代码和数据的字节顺序,一种是 小端对齐 ,另一种是 打断对齐7、构建嵌入式系统开发环境的工具链有多种,其中开放源码的工具链是 GNU 工具链 ,ARM 公司提供的工具链是 ADS 工具链计算机有CISC 和RISC 两种类型,以ARM 微处理器为核心的计算机属于 RISC 类型,其指令长度是 定长的1、目前使用的嵌入式操作系统主要有哪些?请举出六种较常用的。

Windows CE/Windows Mobile 、VxWork 、Linux 、uCos 、Symbian 、QNX 任选六2、ARM 系统中的堆栈有四种,如下图。

请按图标出四种堆栈的类型。

ATPCS 编程规范约定使用的堆栈是哪一种?答:FD 、FA 、ED 、EA 。

ATPCS 编程规范约定使用的堆栈是FD3、Boot Loader 在嵌入式系统中主要起什么作用?完成哪些主要的工作?答:Boot Loader 是在嵌入式系统复位启动时,操作系统内核运行前,执行的一段程序。

通过Boot Loader ,初始化硬件设备,建立内存和I/O 空间映射图,为最终加载操作系统内核调整好适当的系统软硬件环境。

2、ARM 支持两个指令集,ARM 核因运行的指令集不同,分别有两个状态 ARM 、 Thumb ,状态寄存器CPSR的T 位反映了处理器运行不同指令的当前状态3、ARM 核有多个寄存器,其中大部分用于通用寄存器,有小部分作为专用寄存器, R15 寄存器用于存储PC ,R13通常用来存储 SPHi Address Hi Address4、搭建嵌入式开发环境,连接目标板,一般使用什么通信接口连接?在Windows 主机上使用什么软件建立连接?在Linux主机上使用什么软件建立连接?1、答:RS-232,以太网口、并口在Windows主机上使用超级终端软件在Linux主机上使用Minicom软件5嵌入式开发环境主要包括哪些组件?嵌入式系统开发需要交叉编译和在线调试的开发环境,主要包括●宿主机●目标机(评估电路板)●基于JTAG的ICD仿真器、或调试监控软件、或在线仿真器ICE●运行于宿主机的交叉编译器和链接器、以及开发工具链或软件开发环境●嵌入式操作系统6 在进行基于ARM核的嵌入式系统软件开发时,调用如下函数:int do_something(int arg1,void *arg2,char arg3,int *arg4)这四个参数通过什么方式从调用程序传入被调函数?根据ATPCS编程规范,调用函数和子程序通过R0——R3四个寄存器传递参数,超过四个参数使用堆栈传递。

嵌入式部分复习题、练习题-含答案

嵌入式部分复习题、练习题-含答案

第1章:ARM和嵌入式系统介绍嵌入式系统的概念ARM嵌入式处理器的版本Cortex系列处理器的组成和特点嵌入式操作系统第2章:ARM体系结构ARM、CM3处理器状态:Thumb状态和调试状态CM3处理器工作模式:Handler模式和Thread模式代码特权分级:特权级和非特权(用户)级CM3内部寄存器:r0-r12,r13,r14,r15,状态寄存器xPSR存储器映射机制:大端格式和小端格式数据对齐方式:字对齐、半字对齐、非字对齐、非半字对齐异常概念、CM3异常机制特点第3章:Cortex-M3控制器及外围硬件简介嵌入式最小系统组成第4章:指令系统和时钟ARM、Thumb、Thumb-2和CM3指令集的特点和关系STM32时钟系统结构原理和初始化编程启动代码第5章:GPIO实验、第6章:UART实验、第9章:中断实验第10章:RTC实验原理和编程第7章:模/数转换、第8章:定时器实验原理即可,不考程序1. 什么是嵌入式系统?嵌入式系统有哪些应用?2. 什么是嵌入式处理器?嵌入式处理器分为哪几类?3. 说明使用实时操作系统的必要性。

4. 简要说明ARM Cortex内核处理器分为哪几个系列?各有什么特点?5. ARM Cortex-M3处理器有哪些优势符合嵌入式操作系统的要求?6. 简述NVIC的初始化步骤。

7. 什么是嵌入式处理器?嵌入式处理器分为哪几类?二、填空1. STM32F103ZET6有个引脚, KB片内FLAM ROM, KB 片内SRAM。

2. Cortex-M3处理器支持两种特权分级:特权级和。

Cortex-M3处理器支持两种工作模式,:模式和模式。

3. PSR中,标志位C是,Z是 N是,V是。

4. CM3内部寄存器中,R13的作用是,R14的作用是,R15的作用是。

5. 经典ARM7处理器有和两种状态,CM3处理器只有状态。

6. Cortex-M3的流水线分3级,分别为、、。

7. STM32F10x的管理着包括Cortex-M3核异常等中断,其和ARM 处理器核的接口紧密相连,可以实现的中断处理,并有效地处理迟来中断。

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第一章嵌入式系统基础知识1.嵌入式系统基础知识计算机系统的两个发展分支通用计算机与嵌入式计算机嵌入式系统的一般定义、IEEE定义一般定义:以应用为中心、以计算机技术为基础,软硬件可裁剪,应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗和应用环境有特殊要求的专用计算机系统。

是将应用程序、操作系统和计算机硬件集成在一起的系统。

(技术角度)嵌入式系统是设计完成复杂功能的硬件和软件,并使其紧密耦合在一起的计算机系统。

(系统角度)广义定义:任何一个非计算机的计算系统。

IEEE(国际电气和电子工程师协会)定义:嵌入式系统是“用于控制、监视或者辅助操作的机器、设备或装置”。

嵌入式系统4个组成部分嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统、用户应用程序嵌入式系统的三个基本要素嵌入性、专用性、计算机系统嵌入式系统的软硬件特点硬件方面:稳定性、低功耗、体积受限、看门狗电路、成本低、系统资源少软件方面:实时性、可裁剪性、精简性、人机界面要求不高嵌入式系统的硬件架构以嵌入式处理器为中心,配置存储器、I/0设备、通信模块以及电源等必要的辅助接口组成。

嵌入式系统的硬件核心嵌入式微处理器嵌入式处理器的种类嵌入式微处理器、嵌入式微控制器、嵌入式DSP、嵌入式SOCS0CSOC是指在单芯片上集成数字信号处理器、微控制器、存储器、数据转换器、接口电路等电路模块,可以直接实现信号采集、转换、存储、处理等功能。

2.嵌入式系统硬件嵌入式微处理器的体系结构冯诺依曼结构:单一的程序和数据总线。

哈佛结构:独立的程序和数据总线。

RISC(精简指令集计算机)的概念及思想精华1979年,美国加州伯克利分校提出了RISC的概念,基本思想是尽量简化计算机指令功能,只保留那些功能简单,能在一个节拍内执行完成的指令,而把较复杂的功能用一段子程序实现。

RISC思想的精华就是通过简化计算机指令功能、简化计算机指令格式,使指令的平均执行周期减少,同时大量使用通用寄存器来提高计算机的工作主频,提高程序的速度。

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4)嵌入式系统与PC之间的区别 4)嵌入式系统与PC之间的区别 嵌入式系统与PC
通用计算机系统要求的是高速、 通用计算机系统要求的是高速、海量的 数值运算。 数值运算。在技术发展上追求总线速度不断 提升、存储容量不断扩大。 提升、存储容量不断扩大。 而嵌入式系统要求的是对象体系的智能 化控制能力, 化控制能力,在技术发展方向追求对特定对 象系统的嵌入性、专用性和智能化。 象系统的嵌入性、专用性和智能化。其计算 能力和数据存储能力都受到资源的限制。 能力和数据存储能力都受到资源的限制。外 尺寸、 形、尺寸、功能和功耗都受限于应用对象的 设计要求。 设计要求。
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2)嵌入式系统的软件系统
操作系统、应用软件、驱动层软件。 包括 : 操作系统、应用软件、驱动层软件。 (1)操作系统功能简介 (1)操作系统功能简介 操作系统层包含嵌入式内核、嵌入式TCP/IP TCP/IP网 操作系统层包含嵌入式内核、嵌入式TCP/IP网 络系统、嵌入式文件系统、嵌入式GUI GUI系统和电源 络系统、嵌入式文件系统、嵌入式GUI系统和电源 管理等部分。其中嵌入式内核是基础和必备的部分, 管理等部分。其中嵌入式内核是基础和必备的部分, 其他部分要根据嵌入式系统的需要来确定。 其他部分要根据嵌入式系统的需要来确定。 作为嵌入式系统软硬件资源的管理者, 作为嵌入式系统软硬件资源的管理者,负责系 统软硬件资源的调度与分配, 统软硬件资源的调度与分配,保证系统资源被有效 合理使用。 合理使用。嵌入式操作系统掩盖了底层硬件的复杂 提高了软件的开发效率和可维护性。 性,提高了软件的开发效率和可维护性。
总之,嵌入式系统采用“量体裁衣”的方式把 总之,嵌入式系统采用“量体裁衣” 所需的功能嵌入到各种应用系统中。
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第一章1、什么是嵌入式系统?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”,简单的讲就是嵌入到对象体中的专用计算机系统。

以应用为中心,以计算机技术为基础,软硬件可剪裁,适用应用系统对功能,,可靠性,成本,体积,功耗严格要求要用的专用计算机系统。

它的三要素是:嵌入、专用、计算机。

2、比较嵌入式系统与通用PC的区别?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、体积和功耗。

3、嵌入式系统有哪些组成部分?其主要功能是什么?它通常由三部分组成:嵌入式微处理器、相关的硬件支持设备以及嵌入式软件系统。

4、嵌入式系统有哪些特点?(1)只执行特定的功能;(2)以微控制器、外围器件为中心,系统构成可大可小;(3)有严格的时序性和稳定性要求;(4)自动操作循环,等待中断控制;(5)程序被烧写在存储芯片中。

5、目前使用的嵌入式操作系统主要有哪些?请举出六种较常用的。

Windows CE/Windows Mobile、VxWork、Linux、uCos、Symbian、QNX任选六6、嵌入式系统分类:按表现形式:芯片级嵌入式系哦他能够,模块级嵌入式系统,系统嵌入式系统按实时性(即软件范畴的要求分类):实时系统和非实时系统第二章1、ARM的含义是什么?ARM(Advanced RISC Machines),既可以认为是一个公司的名字,也可以认为是对一类微处理器的通称,还可以认为是一种技术的名字。

1991年ARM公司成立于英国剑桥,该公司专门从事基于RISC技术芯片设计开发,作为知识产权供应商,本身不直接从事芯片生产,靠转让技术设计许可,由合作公司生产各具有特色的芯片2、ARM处理器的特点?低功耗、低成本、高性能;采用RISC体系结构;大量使用寄存器;高效的指令系统。

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• 用户还可以根据自己的需要,修改BusyBox默 认的编译配置,决定到底要编译进哪些应用程 序的功能,其体积可以进一步缩小。BusyBox 支持多种体系结构,可以静态或动态链接glibc 或者uclibc库。
42
六. 嵌入式设备驱动
43
6.1 Linux下设备驱动程序简介
44
6.2 Linux设备的分类
59
7.6 GTK+的基本概念
• 信号、事件和对象 • 构件 • 容器 • 消息及回调函数的概念
60
• 硬件和软件的选择包括:
• 处理器(如51、ARM) • 硬件部件(如运放、短信模块) • 操作系统(如uC/OS-II、WinCE) • 编程语言(如汇编、C) • 软件开发工具(Keil、ADS) • 硬件调试工具(如Wiggler下载线、ULink) • 软件组件(如LWIP、JFFS)
• 7.Makefile文件、MAKE工具 • 8.Makefile基本规则 • 9.宏和标签
63
提纲
• 1. ARM系统结构简介 • 2. ARM-Linux内存管理 • 3. ARM-Linux 的中断响应和处理 • 4. ARM-Linux系统调用 • 5. 系统的启动和初始化 • 6. ARM-Linux进程管理和调度 • 7. Linux的模块机制
• 理解嵌入式系统应用开发流程,理解 交叉编译与交叉链接的概念,掌握远 程调试开发是如FLASH与NORFLASH的功能及区别 • 2. RS232电平转换电路
• 3.边界扫描技术JTAG • 4.嵌入式软件系统基本模型 • 5.Boot Loader 的概念 • 6.宿主机环境建立
• Ext2fs 、JFFS和YAFFS
• ext、 ext2、xia、vfat、minix、msdos、umsdos、 proc、smb、 ncp、iso9660、sysv、hpfs、affs、ufs、vfs等

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第1章嵌入式系统导论1.嵌入式系统的概念:是以现代计算机技术为基础,以应用为中心,可以根据系统或用户需求(功能、可靠性、成本、体积、功耗、环境等),灵活裁剪软硬件模块的专用计算机系统。

2.嵌入式系统的分类及分类依据:嵌入式系统由硬件和软件两大部分组成,用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能。

前者是整个系统的物理基础,它提供软件运行平台和通信接口;后者实际控制系统的运行。

硬件:嵌入式微处理器、外围电路、外围硬件设备。

软件:BootLoader 、嵌入式操作系统、用户的应用程序等。

3.几种典型嵌入式操作系统:(1) uC/OS II(2)uCLinux(3)Windows CE(4)嵌入式Linux 等4.任务调度:任务的调度有三种方式:可抢占式、不可抢占式和时间片轮转。

【不可抢占式调度是指一个任务一旦获得CPU就独占其运行,除非由于某种原因使它决定放弃CPU的使用权;可抢占式调度是基于任务优先级的,当前正在运行的任务可以随时让位给优先级更高的处于就绪态的其他任务;当两个或两个以上任务有同样的优先级时,不同任务轮转使用CPU,直到系统分配的CPU时间片用完,这就是时间片轮转调度。

】目前,大多数嵌入式操作系统对不同优先级的任务采用基于优先级的可抢占式调度法,对相同优先级的任务则采用时间片轮转调度法。

5.针对有内存管理单元(MMU,Memory Management Unit)的处理器而设计的一些桌面操作系统,如Windows、Linux,使用了虚拟存储器的概念。

6.计算机的发展:冯诺依曼架构:将指令和数据存放在同一存储空间中,统一编址,指令和数据通过同一总线访问。

哈佛结构(冯诺依曼架构的扩展):主要特点是程序和数据存储在不同的存储空间中,即程序存储器和数据存储器是两个相互独立的存储器,每个存储器独立编制、独立访问。

CortexM37.Cortex系列按嵌入式系统的典型应用分类:① Cortex-A:高性能(High Performance),【针对日益增长的运行Linux、WinCE、Symbian等操作系统在内的消费者娱乐和无线产品设计与实现。

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1.嵌入式平台移植步骤(移植bootload,操作系统的移植)?①硬件平台上,bootloader移植。

②内核的修改、配置、编译③驱动程序的移植,包括编写、编译驱动程序。

④文件系统的移植,包括其修改、配置、编译。

⑤开发环境的移植⑥应用程序编写2.搭建嵌入式可开发平台,主机连接目标板,使用通信接口连接方式?通信接口连接方式:串口连接、网口连接、并口连接。

软件建立连接:①在Linux卜,使用minicom②在windows系统下,使用超级终端。

3.将内核映像、根文件系统映像传输到空的开发板上并启动需要哪些步骤?连线一>烧写bootloader—>丿書动bootloader—>配置PFT服务一>bootloader传输引导文件系统、linux内核一>启动4.bootloader主要作用,完成工作,分为儿部分?Bootloader定义:在操作系统内核运行前运行的一段小程序,可以对硬件设备,如CPU、SDRAM、Flash、串口等进行初始化,也可以下载到开发板,对Flash进行擦除和编程,引导和加载内核镜像。

主要作用:①初始化RAM (必需)②初始化串口(可选,推荐)③启动内核镜像(必需)主要任务:⑴boot loader的stagel①基本破件初始化②为加载stage准备RAM空间③拷贝stage2到ARM中④设置堆栈指针SP⑤跳转到stage2的入口点⑵bootloader的stage2①初始化木阶段要使用的硕件设备②检测系统的内存映射(memory map)③加载内核映像和根文件系统映像④设置内核启动参数⑤调用内核5.利用开发环境在开发板上运行C语言编写程序?6.伪指令的含义:在ARM汇编程序里,有一些特殊指令助记符,这些助记符与指令系统的助记符不同,没有相对应的操作码,通常称这些特殊指令助记符为伪指令,他们所完成的操作称为伪操作。

(在ARM的汇编程序中,有如下几种伪指令:符号定义伪指令、数据定义伪指令、汇编控制伪指令、宏指令以及其他伪指令)7.vivi是韩国mizi公司开发的boot loader,适用于ARM9处理器。

计算机嵌入式复习提纲

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嵌入式复习资料第一章1、嵌入式的发展及应用 1)直接编程控制阶段 2)简单操作系统阶段 3)实时操作系统阶段 4)面向网络的嵌入式系统2、嵌入式的定义嵌入式系统是以应用为中心,以计算机技术为基础,软硬件可剪裁,对功能、可靠性、成本、体积、功耗、要求严格的专用计算机系统。

它将操作系统和功能软件集成于计算机硬件系统之中。

3、基本要求1)嵌入性,2)专用性,3)计算机系统 4基本特征 1)专用性,2)小型化与有限资源,3)系统软硬件协同一体化, 4)软件开发需要交叉开发环境 5、嵌入式系统的组成与体系结构6、嵌入式系统的种类 1) 按实时性能分类① 嵌入式非实系统 ② 嵌入式实时系统 2) 按软件结构分类① 嵌入式单线程系统㈠嵌入式循环轮询系统 ㈡有限状态机 ② 嵌入式事件驱动系统㈠嵌入式前后台系统 ㈡嵌入式多任务系统 ㈢嵌入式多处理器系统7、软实时系统:不要求限定某一任务在一定时间内完成,只要求各任务运行得越快越好;硬件实时系统:对系统响应时间有严格要求,一旦系统响应时间不能满足,就可能会引起系统崩溃或者致命的错误,一般在工业控制中应用较多。

第二章1、嵌入式处理器种类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(DSP)。

4) 嵌入式片上系统(SOC )。

2、计算机指令集 RISC 架构、CISC 架构3、AMBA总线4、ARM处理器七种模式5、ARM 处理器状态ARM 状态:32位,这种状态下执行的是字方式的ARM 指令;Thumb 状态:16位,这种状态下执行半字方式的ARM 指令。

6、寄存器组织7、R14(LR)寄存器与子程序调用、R14寄存器与异常发生、异常过程处理过程。

8、七种异常模式9、异常优先级10、LH7A404支持两种启动模式 同步ROM 启动 。

异常ROM / FLASH 启动。

11、LH7A404 ARM 核心和存储器接口。

嵌入式复习

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第一章1.5 前后台系统的组成和运行模式如何?需要考虑的主要因素有哪些?主要性能指标是什么?答:系统组成:由前台事件(外部事件)和后台(主程序组成)。

运行模式:后台是一个一直在运行的系统,前台是由一些中断处理过程组成的。

当有一个前台事件引起中断,中断后台运行,进行前台处理,处理完成后又回到后台。

考虑因素:中断的现场保护和恢复;中断嵌套;中断处理过程;主程序的协调(共享资源)问题性能指标:中断延迟时间;响应时间;恢复时间1.6 单处理器多任务系统由哪些部分组成?其运行方式如何?答:系统组成:是由多个任务、多个中断处理过程和嵌入式操作系统组成的有机整体运行方式:在多任务系统中每个任务是顺序执行的,并行性通过操作系统来完成,任务间以及任务与中断处理程序间的通信、同步和互斥也需要操作系统的支持。

第二章2.1 嵌入式硬件系统由哪几部分组成?答:嵌入式微处理器;总线;存储器;I/O接口和设备2.4 ARM有几种异常?其异常处理方式和80×86有什么不同?答:异常:7种。

Rest异常;Undefined Instruction异常;Software Interrupt异常;Prefetch Abort异常;Data Abort平常;IRQ(interrupt);FIQ(fast interrupt)不同:对于80×86CPU,当有异常发生时CPU是到指定的向量地址读取要执行的程序的地址,跳转到相应的地址并执行;而对于ARM CPU,当有异常发生时CPU是到向量地址的读取指令并执行,也就是ARM的向量地址处存放的是一条指令(一般是一条跳转指令)。

第三章3.2嵌入式软件的体系结构包括哪些部分?每部分的作用是什么?答:部分:①驱动层;②操作系统层;③中间件层;④应用层。

驱动层:直接与硬件打交道,它对操作系统和应用提供所需驱动的支撑。

操作系统层:包括嵌入式内核、嵌入式TCP/ IP等网络系统、嵌入式文件系统、嵌入式GUI系统和电源管理器等部分。

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  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

( )2、ARM存储系统中,若要求字对齐,则字数据地址的低2位必须为。

A)00 B)01 C)10 D)11
( )3、若R1=2000H,(2000H)=0x28,(2008H)=0x87,则执行指令
LDR R0,[R1,#8]!后R0的值为。

A)0x2000 B)0x28 C)0x2008 D)0x87
( )4、下列哪条指令是错误的。

A)ADD R0,R0,#0x3F B)MOV R0,#0x3FF
C)LDR R0,[R1] D)MOV R1,R0,LSL #3
( )5、IRQ中断的入口地址是。

A)0x00000000 B)0x00000008
C)0x00000018 D)0x00000014
( )6、Linux支持网络文件系统NFS, 下列命令实现了将位于192.168.1.4 机器上的/opt/sirnfs目录挂载到本机/mnt/sirnfs下。

A)mount nfs –t /mnt/sirnfs 192.168.1.4:/opt/sirnfs
B)mount -t nfs 192.168.1.4:/opt/sirnfs /mnt/sirnfs
C)mount -t nfs /mnt/sirnfs 192.168.1.4:/opt/sirnfs
D)mount nfs –t 192.168.1.4:/opt/sirnfs /mnt/sirnfs
( )7、GET伪指令的含义是。

A)包含一个外部文件B)定义程序的入口
C)定义一个宏D)声明一个变量
( )8、下面哪些不是常用的嵌入式操作系统。

A)VxWorks B)QNX C)Palm D)DOS
( )9、制作嵌入式Linux根文件系统时常用到的工具是。

A)Eclipse B)IAR C)Qt/E D)BusyBox
( )10、每一个Linux驱动程序对应了个主设备号;若系统中IDE硬盘有3个分区,则各个分区用区分。

A)一、主设备号B)多、主设备号
C)一、次设备号D)多、次设备号
三、名词解释(每小题3分,共9分)
1.POSIX:
2.单一内核:
3.硬实时:
四、简述题(共26分)
1、(6分)请简述ARM指令和Thumb指令的性能比较。

2、(5分)什么是YAFFS文件系统,与JFFS文件系统有什么不同?
3、(6分)请简述 Bootloader的启动流程。

4、(9分)请简述嵌入式Linux的开发流程。

五、编程题(每小题10分,共30分)
1、用ARM指令编程实现C表达式:z = (a >> 4)|(b & 15),其中a,b,z均为变量名。

2、编写一简单ARM汇编程序段,实现1+3+5+ (100)
3、在Linux操作系统和ARM开发板组成的开发环境下,已知宿主机的IP为:192.168.1.10,请完成下列任务:
1)在用户主目录下建立工作目录hello,并进入该目录,写出命令;
2)在工作目录下,用C语言编写在屏幕上显示“hello world”的源程序;
3)在工作目录下,编写makefile文件;
4)写出编译应用程序的命令;
5)写出挂载工作目录到开发板的命令。

1、从编程的角度看,ARM微处理器一般有和两种工作状态。

2、嵌入式处理器早期采用冯·诺依曼体系结构,现在多采用体系结构,指令系统一般为。

3、在ARM体系结构的版本中E表示。

4、指令M OV R0,R2,LSL #3的寻址方式是。

5、嵌入式ARM-Linux软件通常包括以下几部分:引导装载程序(Bootloader)、
、、和图形用户界面(GUI)等。

6、ARM7指令系统采用三级流水线指令,分别包括:、和执行。

7、ARM存储器有两种存储模式,即大端模式和小端模式。

假设Y=0x542314存储在3000H~3003H四个内存单元中,若以小端模式存储,则(3000H)=0x 、(3001H)=0x 、(3002H)=0x 、(3003H)=0x 。

二、单项选择题(答案写在左边圆括号内,每题2分,共20分) ( )1、和PC机系统相比,嵌入式系统不具备以下哪个特点。

A)系统内核小 B)专用性强 C)可执行多任务 D)系统精简( )2、在ARM 处理器中,________寄存器可以打开或者关闭中断。

A)CPSR B)SPSR C)PC D)IR
( )3、μCOS-II操作系统属于。

A)顺序执行系统B)占先式实时操作系统
C)非占先式实时操作系统D)分时操作系统
( )4、假设R1=0x31,R2=0x2,则执行指令ADD R0,R1,R2,LSL #2后,R0的值是。

A)0x33 B)0x34 C)0x39 D)0x38
( )5、下列 ARM 伪指令中,用于定义一个局部逻辑变量的伪指令是_____。

A)GBLL B)LCLL C)SETL D)LCLA
( )6、FIQ中断的入口地址是。

A)0x0000001C B)0x00000008
C)0x00000018 D)0x00000014
( )7、在ARM处理器的各种工作模式中,模式无法访问一些被保护的系统资源。

A)终止模式(ABT) B)系统模式(SYS)
C)中断模式(IRQ) D)用户模式(USR)
( )8、目标板/host目录挂接192.168.1.5:/uptechpxa270的命令是。

A)mount –t net –o nolock 192.168.1.5:/uptechpxa270 /host
B)mount –t nfs –o nolock 192.168.1.5:\uptechpxa270 /host
C)mount –e nfs –o nolock 192.168.1.5:/uptechpxa270 /host
D)mount –t nfs –o nolock 192.168.1.5:/uptechpxa270 /host
( )9、Boot Loader的stage2通常使用C语言实现,以完成复杂的功能,并增加可读性和可移植性,以下哪一步骤属于stage2的内容:。

A)为加载Boot Loader的stage2准备RAM空间
B)将kernel映像和根文件系统映像从flash上读到RAM空间中
C)硬件设备初始化
D)设置好堆栈
( )10、开始minicom的配置,使用快捷键:。

A)ctrl a+z B)alt a+z C)tab a+z D)ctrl b+z
三、名词解释(每小题3分,共9分)
1.微内核:
2.软实时:
3.JTAG:
四、简述题(共26分)
1、(5分) Linux内核主要由哪些子系统组成?请简述各个子系统之间的关系。

2、(8分)请简述ARM处理器如何进入异常和退出异常。

3、(7分)请简述交叉编译环境的组成和建立。

4、(6分)请简述NAND FLASH与NOR FLASH的特点及异同。

五、编程题(每小题10分,共30分)
1、用ARM指令编程实现C表达式:y=(a+b)*c,其中a,b,c,y均为变量名。

2、编写一简单ARM汇编程序段,实现1+2+3+ (100)
3、利用变量改写下面makefile文件并作注释,要求使用三个变量,并且能实
现交叉编译。

test: prog.o code.o
gcc –o test prog.o code.o
prog.o: prog.c prog.h code.h
gcc –c prog.c –o prog.o
code.o: code.c code.h
gcc –c code.c –o code.o
clean:
rm –f *.o
第11 页共11 页。

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