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第一章
1、填空题
(1)ARM嵌入式系统数据宽度为32位。(2)ARM7处理器采用3级流水线。
(3)请列出3种常见的嵌入式系统处理器:S3C4510B、AT91RM9200、S3C4410X。(4)请列出3种常见的嵌入式操作系统:WinCE、Vxworks、uClinux。(5)请列出3个ARM7处理器的应用领域:网络、控制、消费电子。
2、简答题
(1)嵌入式系统与通用计算机有何区别?
答: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。而嵌入式系统则常采用针对性较强的专用化设计,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。
(2)ARM处理器的特点是什么?它的应用领域有哪些?
答:ARM处理器采用32位的数据总线,可以运行32位的ARM指令,也可以运行16位的Thumb指令,可以处理32位、16位、8位的数据。应用领域有空也控制、无线通信、消费电子、成像与安全等。
(3)4位/8位/16位/单片机是否属于嵌入式系统?
答:4位/8位/16位/单片机也具有嵌入式处理器的特征,也是属于嵌入式系统的。(4)单片机与32位ARM嵌入式系统有何异同?
答:单片机一般是4位、8位、16位的数据总线,一般内置存储器,不运行操作系统,侧重低成本,主要应用于工业控制等领域;而ARM嵌入式系统是32位的数据总线,运算速度快,外接大容量存储器,能运行操作系统以适合多种应用。(5)简述嵌入式软件系统的组成?
答:嵌入式系统的软件系统一般由引导程序BootLoader、操作系统和应用程序构成。(6)嵌入式操作系统的作用是什么?
答:嵌入式操作系统的作用主要有管理存储器分配、中断处理、任务间通信和定时器相应,以及提供多任务处理等。使用操作系统,能大大地提高嵌入式系统硬件工作效率,并为应用软件开发提供便利。
(7)简述嵌入式系统的开发流程
答:嵌入式系统开发流程一般可分为四个阶段:需求分析阶段,硬件开发阶段,软件开发阶段和程序固化阶段。
第二章
1、填空题
(1)RAM7TDMI处理器有7种运行模式,他们分别是:用户模式(usr)、快速中断模式(fiq)、外部中断模式(irq)、管理模式(svc)、数据访问终止模式(abt)、系统模式(sys)、和未定义指令终止模式(und)。(2)ARM7TDMI处理器工作在ARM状态下,其指令长度为32位,工作在Thumb状态下,指令长度为16位。
(3)ARM7TDMI处理器支持9种寻址方式,使用立即数寻址时,操作数直接在指令中给出。(4)ARM7TDMI内核有31个通用寄存器,R13被用来保存不同模式下的堆栈指针。(5)汇编语言中,LDM是批量数据加载指令,其后缀IA表示每次传送后地址加1。(6)嵌入式系统的指令共有62条。
(7)CPRS的T位反映了处理器的运行状态。
(8)在复位后,ARM处理器出于用户模式,ARM状态。
2、简答题
(1)ARM存储器格式有哪些?并指出其特点
答:ARM存储器有大端格式和小端格式,大端格式中,字数据的高位字节存储在低地址中,而字数据的低字节折存放在高地址中,小端格式则相反。
(2)字(word)、半字(half-word)、字节(byte)的概念,ARM与8086/8088有什么异同?
答:字(word):在ARM体系结构中,字的长度为32位,而在8位/16位处理器体系结构中,字的长度一般为16位;半字(half-word):在RAM体系结构中,半字的长度为16位,与8位/16位处理器体系结构中的字长度一致;字节(byte):在ARM体系结构和8位/16位处理器体系结构中,字节的长度均为8位。
(3)在ARM汇编语言程序里,什么是伪指令?它有什么作用?
答:在ARM汇编语言程序里,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,通常陈这些特殊指令助记符为伪指令。伪指令在源程序中的作用是为完成汇编程序做各种准备工作的,这些伪指令仅在汇编过程中起作用,一旦汇编结束,伪指令的使命就完成了。
(4)CISC与RISC分别是什么?说明他们各有什么特点
答:CISC,即复杂指令集。在复杂指令集中,各种指令的使用频率相差悬殊,大概有20%的指令被反复使用,而又80%左右的指令很少使用,其使用量约占整个程序的20%。RISC,即精简指令集,RISC指令集与CISC指令集相比,它要求指令规整、对称和简单。RISC指令集可以使处理器流水线高效地执行,是编译器更易于生成优化代码。
(5)ARM微处理器的指令集可以分为几大类?分别是什么?
答:ARM微处理器的指令集可以分为6大类,分别是跳转指令,数据处理指令,程序状态寄存器(PSR)处理指令,加载/存储指令,协处理器指令和一擦汗那个产生指令。(6)请简述ARM7TDMI内核的架构。
答:ARM7TDMI内核主要由32位ALU,指令解码器与控制逻辑,指令流水线,读写寄存器,移位器,乘法器,地址递增器,地址寄存器等构成。
第三章
1、填空题
(1)S3C4510B处理器采用ARM内核是ARM7TDMI。(2)S3C4510B处理器有4个外部中断引脚。(3)S3C4510B处理器可使用18个通用I/O口。(4)S3C4510B处理器使用LVTTL电平。
(5)请列出3个S3C4510B处理器的片内外设:UART、IIC、、。(6)S3C4510B处理器有4个外部I/O组。
(7)S3C4510B处理器编制空间的大小为64MB。
(8)S3C4510B芯片的数据总线有32位,地址总线有22位。(9)复位电路中两级非门的作用是波形整形和去抖动。(10)实验板晶振电路工作正常时,输出的时钟频率为10MHz。
(11)处理器工作正常时,SDCLK引脚输出的时钟频率为50MHz。
2、简答题
(1)简述硬件开发流流程。
答:硬件开发流程主要包括硬件方案拟定与选型,原理图设计,PCB版图设计,电路板加工,元件装焊和硬件调试。(2)如何提高系统的可维护性?
答:标准化和模块化设计能提高系统的可维护性。(3)影响系统可靠性的因素有哪些?
答:主要有环境温度和湿度,粉尘,电磁干扰,机械磨损。冲击等。(4)列出集中对嵌入式系统功耗要求较高的应用场合。
答:手机,数码相机,MP3等
(5)带锁开关和不带锁开关在实验板中的作用是什么?
答:带锁开关主要用于程序流程控制,不带锁开关主要用于中断输入等。
(6)硬件电路通常的调试顺序是什么?
答:调试硬件电路一般应按照如下顺序:电源电路,晶振电路和复位电路,处理器及JATG接口电路,SDRAM存储器,FLASH存储器,其他电路。(7)简述测试SDRAM电路时,输入obey命令的作用。
答: 在测试SDRAM电路时,通常使用obey命令批量配置寄存器,配置的目的是将SDRAM映射到0x40 0000~0x140 0000,Flash映射到0x0~0x20 0000。
第四章
1、填空题(1)ARM7TDMI芯片上共有5根引脚用于JTAG调试,他们分别是TDO、TDI、TCK、TMS、nTRST。
(2)在最小系统电路中,S3C4510B及部分外围器件需3.3V电源,其他部件器件需5V电源。
(3)ROM是只读存储器,各字母代表的含义是:READ-ONLY-MEMORY,在嵌入式最小系统中,一般采用Flash作为ROM存储器。
(4)在ARM芯片上电或复位后,可以被访问的两个组分别是Flash组0和特殊功能寄存器组。
(5)通过对数据总线宽度寄存器EXTDBWTH寄存器的配置,使系统可以访问不同数据宽度的外部ROM、SRAM、Flash存储器。
(6)容量为2MB的Flash存储器映射到起始地址为0x0处,其结束地址应该为0x20 0000。(7)存储器映射时,Flash控制寄存器fROMCON0赋值为0x0200 0060时,其首地址被映射到0x0。
2、简答题
(1)什么是初始化程序?BootLoader初始化程序有什么作用?
答:初始化程序是系统加电后运行的第一段软件代码。在嵌入式系统中,通常整个系统的加载启动任务就完全由BootLoader来完成。简单来说,BootLoader就是在操作系统内核运行之前运行的一段小程序。通过这段小程序,可以初始化硬件设备、建立内存空间的映射图,从而将系统的软、硬件环境带到一个合适的状态,以便为调试应用程序或者操作系统内核准备好正确的环境。
(2)S3C4510B的引脚主要分为哪几类?各自的作用分别是什么?
答:S3C4510B(也包括其他的微处理器)的引脚主要分为3类,即:输入(I)、输出(O)、输入/输出(I/O)。
输出类型的引脚——主要用于S3C4510B对外设的控制或通信,由S3C4510B主动发出,这些引脚的连接不会对S3C4510B自身的运行有太大的影响。
输入/输出类型的引脚——主要是S3C4510B与外设的双向数据传输通道。
某些输入类型的引脚——其电平信号的设置是S3C4510B本身正常工作的前提,在系统设计时必须小心处理。
(3)什么叫做重映射?S3C4510B为什么要进行重映射?
答:在ROM从0x0用几句指令引导系统之后,把SDRAM映射到0x0就是重映射。重映射的作用:当ARM处理器上电或者Reset后,处理器从0x0取指。因此,必须保证系统上电时,0x0处有指令可以执行。所以,上电的时候,0x0地址处必定是ROM式者Flash(NOR)。但是,为了加快启动的速度,方便更改异常向量表,加快中断响应速度,往往把异常向量表映射到更快、更宽(32bit/16bit)的SDRAM中。但是异常向量表的开始地址是由ARM架构决定的,必须位于0x0处,因此,需要SDRAM映射到0x0。(4)如何在开发工具ADS中对程序进行硬件调试?
答:硬件调试需要使用调试代理工具,打开ARM7.exe,最小化让其后台运行,在调试的过程中不要关闭该程序。进入AXD软件,选择Options->Configure Target,在弹出的菜单中选择Remote_A,即可进行硬件调试。
(5)简述S3C4510B处理器的编址空间组成。
答:S3C4510B采用统一编址的方式,将系统的片外存储器、片内存储器、特殊功能寄存器和外部的I/O设备,都映射到64MB的地址空间,同时将地址空间分为6个ROM存储器组、4个DRAM存储器组、4个外部I/O组、内部SRAM和特殊功能寄存器组。可以通过配置包含基指针(Base Pointer)和尾指针(End Pointer)的特殊功能寄存器,设定每个存储器组的大小和位置。用户可利用基指针和尾指针设置连续的存储器映射。
(6)简述S3C4510B处理器中进行存储器映射的过程。
答:主要使用了以下5个寄存器进行存储器映射:
系统配置寄存器SYSCFG:决定特殊功能寄存器组的起始地址以及片内SDRAM地址的度为16位。
ROMCON0:设置ROM组0地址空间。
DRAMCON0:设置SDRAM组0的地址空间。
REFEXTCON:控制DRAM的刷新模式、刷新时序及刷新间隔。
(7)简述无操作系统下单任务应用程序开发的流程。
答:无操作系统下单任务应用程序开发的流程可分为两个阶段。在调试阶段,将应用程序编译为.axf文件,下载到SDRAM运行,在此过程中可对应用程序使用单步、断点等高度手段进行应用程序调试,调试完成后进入第二个阶段,将BootLoadeder引导程序添加到工程中,编译工程生成.bin文件,烧写到Flash存储器中,完成应用程序开发。(8)DRAM/SDRAM控制寄存器DRAMCON0中每位的定义如下:
要将SDRAM基指针设置为0x120 0000 0000,尾指针为0x20 0000 0000时,该寄存器的10~29位应设置的值为多少(用二进制表示)?
答:10~19位为基地址,应设置为:00 0000 0000
20~29位为尾地址,应设置为:01 0000 0000
第五章
1、填空题
(1)和linux相比。uClinux系统专门针对没有内存管理单元MMU的CPU。(2)请列举出3种uClinx支持的文件系统格式:NFS、Ext2、FAT16/32。
(3)编译内核时,命令make dep的作用是:命令make up读取配置过程生成的配置文件,创建对应于配置的依赖关系。
(4)Makefile文件的作用在于:Makefile文件描述了整个工程的编译、连接等规则。(5)内核根目录下的vendor文件夹用于存放:有关各种处理器的文件。
2、简单题
(1)什么是交叉编译环境?对于所使用的目标硬件S3C4510B而言,为什么要使用交叉编译环境?
答:交叉编译就是在一个平台上生成可以在另一个平台上上执行的代码,对于所使用的目标硬件S3C4510B而言,之所以使用交叉编译是因为在该硬件上无法安装所需的编译器,只好借助于宿主机,在宿主机上对即将运行在目标机上的应用程序进行编译,生成在目标机上可以运行的代码。
(2)什么是uClinux操作系统?他和Linux有什么区别?
答:uClinux从Linux2.0/2.4/2.6内核派生而来,沿袭了主流Linux的绝大部分特性。uClinux 为了支持没有MMU的处理器而对标准Linux做出了修正。它保留了操作系统的所有特性,为硬件平台更好地运行各种程序提供了保证。(3)简述uClinux内核文件结构
答:内核文件主要由以下几个部分组成/bin 存放用户最常用的基本程序
/config 存放uClinux配置文件
/Document 存放uClinux的HOWTO文档和FAQ文档
/freeswan 存放用于Ipsec方面的应用程序 /images 存放用于存放编译后生成的镜像文件 /glibc 存放库文件
/linux-2.0.x 存放linux-2.0版本的内核源文件 /linux-2.4.x 存放linux-2.4版本的内核源文件 /tools 存放工具说明文档和其他杂项 /uClibs 存放uClinux的kuwenj /user 存放用于的各种应用程序
/vendors 存放有关各种处理器的文件
(4)如何向内核添加应用程序?
答:向内核添加应用程序主要由以下几个步骤构成:编写源程序源代码,添加应用程序至内核,编译内核,下载内核至flash存储器。其中添加应用程序至内核又包括了:添加程序文件到内核源代码的目录中,为程序文件建立make文件,修改内核make文件,修改内核配置见config.in,修改内核rc文件设置为自启动。(5)简述make命令和Makefile文件的关系。答:Makefile 文件用来描述源程序之间的相互关系同时自己维护编译工作。Make是一个命令工具,它用来解释makefile中定义的指令或规则。
第六章
1、填空题
(1)在Linux系统中,共有3类设备文件,分别是:块设备、字符设备、网络设备。(2)设备号分别是主设备号和次设备号。
(3)函数copy to user用于将内核空间的数据复制到用户空间。
(4)驱动程序和针对硬件和普通程序的两点区别是:驱动程序的概念是与操作系统联系的和驱动程序编写时,需要向上提供统一的接口。
2、简答题
(1)简述驱动程序的作用。
答:对设备初始和释放;把数据从内核传到硬件和从硬件读取数据;读取应用程序传送给设备文件的数据和回送应用程序请求的数据;检测和处理设备出现的错误。
(2)简述向内核添加驱动程序的步骤。
答:向内核添加驱动程序主要分为以下4步:
①编写好驱动程序后,把它复制到内核uClinux-dist/linux-2.4.x/drivers/char 目录下,该目录用于存放字符设备的驱动程序。
②为需用驱动的程序添加选项,以便在编写前进行配置,修改该目录下的config.in文件。
③修改该目录下的Makefile 文件,添加代码,这一步向CONFIG_LEDDRV追加定义leddrv.0目标文件。④修改 Vendor/Samsung/4510B目录下的Makefile文件。(3)设备文件的作用是什么? 答:应用程序需要对某些设备进行操作时,是通过该设备的设备文件来调用驱动程序的。Linux有一个重要特点就是将所有的设备当做文件进行处理,这一类特殊文件叫设备文件。这样在应用程序看来,硬件设备只是一个设备文件,应用程序可以像操作普通文件一样对硬件进行操作。
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