2016年嵌入式系统复习试题及答案
一、填空题：
1、试列举三种主流的嵌入式处理器：( ARM )、( MIPS )、(PowerPC)。
2、ARM处理器共有(37)个寄存器，其中包括(31个通用寄存器)和(6个状态寄存器)。
3、寄存器R13在ARM指令中(堆栈指针SP )。R14也称(程序连接寄存器LR)在程序里的作用是(程序计数器PC的备份)。当发生中断或异常时，对应分组寄存器分别是(R14_svc、R14_irq、R14_fiq、R14_abt和R14_und用来保存R15的返回值)。
4、ARM微处理器支持两种指令集：(ARM)和(Thumb)。
5、寄存器R15用作(程序计数器PC)。该寄存器在ARM状态下，(位[1:0]为00)，位[31:2]用于保存PC;在Thumb状态下，(位[0]为0)，位[31:1]用于保存PC。
6、CPSR用作( 状态寄存器 )，CPSR可在任何运行模式下被访问。每一种运行模式下又都有一个专用的物理状态寄存器，称为(程序状态保存寄存器SPSR)。
7、Thumb状态下的寄存器集是ARM状态下寄存器集的一个子集，程序可以直接访问的通用寄存器是(R0—R7,PC,SP,LR,CPSR)。
8、ARM指令中条件执行功能是通过( 指令中添加条件码)来实现的，包含的条件码位于指令的最高(四)位。
9、试列举五种以上常见的嵌入式操作系统：(μC/OS-II)、(Vxworks)、(WinCE)、(Linux/μCLinux)、(PalmOS)。
10、计算机结构中，哈佛结构和冯?诺依曼结构的主要区别是(指令与数据分开)，ARM7采用(冯?诺依曼结构)，ARM9采用(哈佛结构)。
11、ARM处理器采用(Thumb指令)操作来访问SFR。
12、在ARM汇编语言程序设计中，语句一般是由(指令操作码)、(指令的条件码)、(目标寄存器编码)和(包含第一个操作数的寄存器编码)组成。
二、名词解释：
ARM处理器：Advanced RISC Machine。先进的RISC指令集处理器。
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。
异常：是指CPU在执行指令时出现的错误，即不正常的情况。异常是与当前所执行的程序有关的。如存取数据或指令错误、计算结果溢出等。
大端格式：字数据的高字节存储在低地址中，而字数据的低字节则存放在高地址中。
小端格式：低地址中存放的是字数据的低字节，高地址存放的是字数据的高字节。
寻址方式：处理器根据指令中给出的(地址)信息，寻找操作数(物理地址)的方式。
嵌入式系统：广义上：凡是不用于通用目的的可编程计算机设备，就可以算是嵌入式计算机系统。狭义上而言，嵌入式系统是指以应用为核心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，对功能、可靠性、成本、体积和功耗严格要求的专用计算机系统。
GNU：GNU(GNU’s Not Unix)，它的'目标是建立可自由发布和可移植的类Unix操作系统。
伪指令：是汇编语言程序里的特殊指令助记符，在汇编时被合适的机器指令替代。
伪操作：为汇编程序所用，在源程序进行汇编时由汇编程序处理，只在汇编过程起作用，不参与程序运行。
RTOS ：实时系统，能够对外部事件做出及时响应的系统。
三、简答题：
1、 简述采用RISC架构的ARM微处理器的特点。
a.采用固定长度的指令格式，指令规整，简单，基本寻址2~3种
b.使用单周期指令，便于流水线操作
c.大量使用寄存器，提高指令的执行效率
d.所有的指令都可以根据前面的执行后，决定是否执行从而提高指令的执行效率
e.可以加载/存储指令，批量传输数据，以提高数据的传输效率
2、 选择嵌入式微处理器时，应考虑那些因素?
调查市场上已有的CPU供应商。
CPU的处理速度
技术指标。
处理器的低功耗。
处理器的软件支持工具。
处理器是否内置调试工具。
处理器供应商是否提供评估板
片内存储容量
3、 若允许FIQ、IRQ中断，CPSR如何设置?
FIQ: CPSR[4:0]=0B10001 IRQ: CPSR[4:0]=0B10010
CPSR[5]=0
CPSR[6]=0
CPSR[7]=0
4、 举例说明ARM的各种寻址方式。
寄存器寻址：LDR R1,R2
寄存器间接寻址：LDR R1,[R2]
寄存器偏移寻址：LDR R1,[R2,-R4,LSL#3]
立即寻址:LDR,R3，#34
多寄存寻址：LDMIA R0,{R1,R3,R4,R5}
5、 对比说明ADR、ADRL与LDR的区别与联系。
ADR：小范围的地址读取伪指令。
ADRL：中等范围的地址读取伪指令。
LDR：大范围的地址读取伪指令。
ADR伪指令功能：将基于PC相对偏移的地址值或基于寄存器相对偏移的地址值读取到寄存器中。
ADRL伪指令功能：将基于PC相对偏移的地址值或基于寄存器相对偏移的地址值读取到寄存器中，比ADR伪指令可以读取更大范围的地址。
LDR伪指令功能：用于加载32位立即数或一个地址值到指定的寄存器。
6、 比较ARM920T和ARM720T的主要异同。
ARM9 5级流水线 独立的指令总线哈佛结构
ARM7 3级流水线 数据与指令一起 冯·诺依曼结构
8、 简述S3C2410 Nand flash存储器的启动过程。
(1)完成复位
(2)如果自动启动模式使能，NAND Flash存储器的前4KB自动复制到Steppingstone内部缓冲器中
(3)Steppingstone映射到nGCS0
(4)CPU在Steppingstone的4KB内部缓冲器中开始执行启动代码
9、 请从广义和狭义两个方面简述嵌入式系统的含义。
答案：嵌入式系统:Embedded System
广义上：凡是不用于通用目的的可编程计算机设备，就可以算是嵌入式计算机系统。
狭义上而言，嵌入式系统是指以应用为核心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，对功能、可靠性、成本、体积和功耗严格要求的专用计算机系统。
10、简述Bootloader启动过程。
1、第一阶段
(1)、基本的硬件设备初始化
(2)、为阶段2代码准备RAM空间
(3)、拷贝阶段2代码到RAM空间
(4)、设置好堆栈
(5)、跳转到阶段2的C程序入口点
2、第二阶段
(1)、初始化本阶段要使用到的硬件
(2)、检测系统内存映射(memory map)
(3)、将kernel和根文件系统映像从flash读到RAM空间
(4)、为kernel设置启动参数
(5)、调用内核
12、ARM7指令是几级流水线，各阶级执行什么操作?
ARM7的三级流水线
1取指：从程序存储器中取指令，放入指令流水线。(占用存储器访问操作)
2译码：指令译码。(占用译码逻辑)
3执行：执行指令/读写REG。(占用ALU及数据路径)
13、请简述嵌入式软件Bootloader的两种工作模式。
启动加载模式：启动加载模式称为“自举”(Autonomous)模式。即Bootloader从目标机上的某个固态存储设备上将操作系统加载到 RAM 中运行，整个过程并没有用户的介入。启动加载模式是 Bootloader的正常工作模式，在嵌入式产品发布的时侯，Bootloader必须工作在这种模式下。
下载模式：在这种模式下，目标机上的Bootloader将通过串口连接或网络连接等通信手段从主机下载文件。下载内容及存储：主要是下载内核映像和根文件系统映像等。从主机下载的文件通常首先被Bootloader保存到目标机的RAM中，然后再被 Bootloader写到目标机上的FLASH 类固态存储设备中。
14、写出不少于12类嵌入式产品中的常用接口。
UART接口、SPI接口、I2C接口、ADC和触摸屏接口、USB接口、以太网接口、外存接口、LCD接口、时钟接口、PWM接口、中断接口、JTAG接口、VGA接口、音频接口
15、简述ARM9处理器的7种运行模式。
1、用户模式(usr)：非特权模式，大部分任务执行在这种模式。——正常程序执行的模式
2、快速中断模式(fiq)：当一个高优先级(fast)中断产生时将会进入这种模式。——高速数据传输或通道处理
3、外部中断模式(irq)：当一个低优先级(normal)中断产生时将会进入这种模式。——通常的中断处理
4、管理模式(svc)：当复位或软中断指令执行时将会进入这种模式。——供操作系统使用的一种保护模式
5、中止模式(abt)：当存取异常时将会进入这种模式。——虚拟存储及存储保护
6、未定义模式(und)：当执行未定义指令时会进入这种模式——软件仿真硬件协处理器
7、系统模式(sys)：供需要访问系统资源的操作系统任务使用——特权级的操作系统任务
16、ARM9处理器的寻址方式有那些?
立即寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、基址寻址、堆栈寻址 、块拷贝寻址、相对寻址
17、ARM9有哪些处理器模式?哪些是特权模式?哪些是异常模式?
异常模式：除用户模式、系统模式之外的五种模式称为异常模式。特点：以各自的中断或异常方式进入，并且处理各自的中断或异常。
特权模式：除用户模式之外的工作模式又称为特权模式 特点：应用程序可以访问所有的系统资源，可以任意地进行处理器模式的切换
18、ARM7在ARM状态下有多少个寄存器?通常堆栈指针使用哪个寄存器?连接寄存器LR有什么功能?
有37个32位的寄存器其中31个为通用寄存器;6个为状态寄存器。
R13：寄存器R13在ARM指令中常用作堆栈指针SP。而在Thumb指令集中，某些指令强制性的要求使用R13作为堆栈指针。
R14：寄存器R14也称作子程序链接寄存器(Subroutine Link Register)或链接寄存器LR。当执行BL子程序调用指令时，R14中得到R15(程序计数器PC)的备份。其他情况下，R14用作通用寄存器。
19、见28
20、Linux的主要特点有那些?
开放性、多用户、多任务、良好的用户界面、设备独立性、丰富的网络功能、可靠的安全系统、良好的可移植性。
21、常用的Bootloader有那些?
1、vivi
2、RedBoot
3、U-Boot
22、Makefile和Make各实现什么功能?
Makefile文件内容 按照规则，对系统中本目录下的文件(.c、.s、.o、.h、.lib等)根据相互关系和要求进行组织，设定各自的编译方法，指定所生成的目标。 Makefile是一种文本格式文件。
Make是Makefile文件的解释器
Make对Makefile文件解释后，生成Linux的shell命令和gcc编译命令，接着对命令执行，最终生成目标文件。
Makefile是工程系统编译批处理文件。
23、Linux文件系统目录树结构是怎样的?
Linux文件系统是一个目录树结构，最上层是根目录，其他的所有目录都是从根目录出发而生成的。Linux下，任何一个目录都可以是一个分区。因此，在分区时，必须将一个分区安装在树根下面。Linux不仅将分区安装为一个目录，而且还将所有的硬件设备都安装成一个个设备文件。对设备的操作是通过文件的操作完成的。
24、CPSR各位的含义及作用。
31 30 29 28 27 … 8 7 6 5 4 3 2 1 0
N Z C V (保留) I F T M4 M3 M2 M1 M0
1、条件码标志位(保存ALU中的当前操作信息)
N：正负号/大小 标志位
Z：零标志位
C：进位/借位/移出位
V：溢出标志位
2、控制位
I、F中断控制位——控制允许和禁止中断
T控制(标志)位——反映处理器的运行状态