嵌入式系统基础B习题及答案

第1章嵌入式系统概述

1、什么是嵌入式系统？嵌入式系统的特点是什么？

嵌入式系统概念：

（1）IEEE对嵌入式系统的定义:用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置。（2）一般定义：以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，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。

嵌入式系统的特点：

(1) 专用的计算机系统(2) 必须满足环境要求(3) 必须能满足对象系统的控制要求(4) 是集成计算机技术与各行业应用的集成系统

(5) 具有较长的生命周期(6) 软件固化在非易失性存储器中(7) 必须能满足实时性要求(8) 需要专用开发环境和开发工具

5、简单分析几种嵌入式操作系统的主要特点，包括嵌入式Linux、Windows CE、uCOS II 及VxWorks。

（1）嵌入式Linux:有多个主流版本，根据应用需求，性能略有差别。μCLinux是Linux小型化后,适合于没有MMU的微处理器芯片而裁剪成的操作系统，μCLinux保持了传统Linux操作系统的主要特性,包括稳定、强大的网络和文件系统的支持,μCLinux裁剪了大量的Linux

内核以缩小尺寸,适合像512KB RAM、1MB Flash这样小容量、低成本的嵌入式系统。RT_Linux 即能兼容通常的Linux，又能保证强实时性。（2）Windows CE：开发平台主要为WinCE Platform Builder，有时也用EVC环境开发一些较上层的应用。WinCE开发难度远低于嵌入式Linux，实时性略低，常用于手机、PDA等手持设备中。

（3）uCOS II：结构小巧、抢先式的实时嵌入式操作系统，具有执行效率高、占用空间小、可移植性强、实时性能好和可扩展性能等优点。主要用于小型嵌入式系统。

(4) VxWorks: 集成开发环境为Tornado，Vxworks因出现稍早，实时性很强，并且内核可极微（最小8K），可靠性较高等。通常应用在通信设备等实时性要求较高的系统中。

第2章嵌入式处理器体系结构

1、具体说明ARM7TDMI的含义，其中的T、D、M、I分别代表什么？

ARM7TDMI是ARM7处理器系列成员之一，采用V4T版本指令。T表示Thumb，该内核可从16位指令集切换到32位ARM指令集；D表示Debug，该内核中放置了用于调试的结构，

支持片内Debug调试；M表示Multiplier,支持位乘法；I表示Embedded ICE ,内含嵌入式ICE 宏单元，支持片上断点和观察点。

10、ARMV4及以上版本的CPSR的哪一位反映了处理器的状态？若CPSR=0x,分析系统状态。CPSR=0x表示当前处理器工作于ARM状态，系统处于用户模式下。

CPSR的BIT5(T)反映当前处理器工作于ARM状态或Thumb状态。

11、ARM有哪几个异常类型，为什么FIQ的服务程序地址要位于0x1C?在复位后，ARM处理器处于何种模式，何种状态？

ARM的7种异常类型：复位RESET异常、未定义的指令UND异常、软件中断SWI异常、指令预取中止PABT异常、数据访问中止DABT异常、外部中断请求IRQ异常、快速中断请求FIQ异常。在有快速中断发生时，CPU从0x1C处取出指令执行。ARM复位后处于管理模式，工作于ARM状态。

12、为什么要使用Thumb模式，与ARM代码相比较，Thumb代码的两大优势是什么？

为了兼容数据总线宽度为16位的应用系统，使用了ARM指令系统的一个子集Thumb指令系统。与等价的32位代码相比，Thumb指令集在保留32位代码优势时，大大节省了系统的存储空间。

13、说明AMBA、AHB、ASB以及APB的英文全称及其含义。

AMBA（Advanced Microcontroller Bus Architecture）即先进的微控制器总线体系结构，是ARM 公司公布的总线标准，这一标准定义了AHB、ASB、APB及AMBA共4种高性能的系统总线规范。

AHB（Advanced High_performance Bus）先进的高性能总线，用于连接高性能系统组件或高宽带组件。它支持突发数据传输方式及单个数据传输方式，所有时序参考同一个时钟。

ASB（Advanced System Bus）即先进的系统总线，用于连接高性能的系统模块。它支持突发数据传输。

APB（Advacned Peripheral Bus）即先进的外围接口总线，是一个简单的接口。它支持低性能的外围接口，APB是用来连接系统的周边组件。

16、简述MMU从虚拟地址到物理地址的转换过程和方法。

虚拟地址到物理地址的转换过程:

当ARM要访问存储器时，MMU先查找TLB中的虚拟地址表，如果ARM的结构支持分开的地址TLB和指令TLB，那么它在取指令时使用指令TLB，其它的所有访问类别使用数据

TLB；如果TLB中没有虚拟地址的入口，则是转换表遍历硬件从存储在主存储器中的转换表中获取访问权限，一旦取到，这些信息放在转换TLB中，它会放在1个没有使用的入口处或覆盖1个已有的入口。

虚拟地址到物理地址的转换方法:

(1)确定1级页表的基地址。

(2)合成转换表的1级描述符。

(3)根据不同的1级描述符获取第2级描述符地址并找出第2级描述符。

(4)将第2级页描述符指示的页基地址，与虚拟地址指示的页内偏移地址相加，得到相应页的物理地址，完成虚拟地址到物理地址的转换。

第三章典型嵌入式处理器

1、简述LPC2000系列微控制器的内部有哪些重要的外设组件？

向量中断控制器、外部存储控制器、I2C中行总线控制器、SPI同步接口控制器、UART串口控制器、定时器、AD转换器、CAN总线控制器、看门狗定时器等。

8、S3C44B0X如何组织8、16、32位的存储器，地址线如何连接？

S3C44B0X不同宽度的存储器地址线连接方法。

18、说明I2C的数据有效性和起停条件。

数据有效性：当SCL信号为高电平时，SDA上的数据传输有效，传输时高位在前，低位在后，每个字节长度限制为位，而每次传送的字节总数没有限制。满足启动条件后的第一个字节应为地址域。每一个字节有一个应答位。

起停条件：启动条件，在SCL信号保持高电平时SDA信号由高电平变为低电平；停止条件，要求在SCL信号保持高电平时SDA信号由低电平变为高电平。