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
2,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.
2,ARMV4及以上版本的CPSR的哪一位反映了处理器的状态若CPSR=0x000000090,分析系统状态.CPSR=0x000000090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.
3,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.
4,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.
5,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.
6,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.
2,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.
存储器地址引脚
8位总线
16位总线
32位总线
A0
A0
A1
A2
A1
A1
A2
A3
A2
A2
A3
A4
A3
A3
A4
A5
…
…
…
…
Am-1
Am-1
Am-2
Am-3
3,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.
4,简述A T91FR40162处理器的特点.
AR91FR40162采用ARM7TDMI处理器核,内部集成了256KB的片内SRAM和1024K字的16位Flash存储器,完全可编程的外部总线接口, 8个优先级且可以独立屏蔽的向量中断控制器,32个可编程的I/O接口线,3通道16位定时/计数器,2个同步/异步收发器及可编程的看门狗定时器,能完成全静态操作,具有先进的省电特性.
第四章嵌入式处理器指令系统
1,填空题
(1)在源操作数为立即数时,应在前加#作为前缀,在#后加0x或&表示十六进制数,在#后加%表示二进制数,#后加0d或默认表示十进制数.
(2)根据堆栈指针指向的数据位置不同,堆栈可分为满堆栈和空堆栈.
(3)用一条指令完成人条件加法运算,并更新CPSR中的条件码,R1+R2->R3 ADDS R3,R1,R2.
(4)在程序执行过程中,是通过寄存器R15控制程序的运行的.
(5)转移指令的跳转范围是-32MB-32MB.
2,选择题
(2)堆栈随着存储器地址的增大而向上增长,基址寄存指向存贮有效数据的最高地址或者说指向第一个要读出的数据位置,是(A)堆栈.
A,满递增B,空递增C,满递减D,空递减
(3)在指令LDR R0,[R1,#4]!执行后,R1中的值为(C).
A,R1不变B,R1=R1+1 C,R1=R1+4 D,R1=4
3,说明下列指令完成的功能
(1)ADD R0,R1,R3,LSL #2 ;R0=R1+4R2
(2)ANDNES R0,R1,#0x0F ;if (CPSR寄存器中Z=0) R1的高28位清零后送寄存器R0并更新
CPSR寄存器,else 执行下一条指令.
(3)LDRB R0,[R1,R2,LSR#2] ;把存储器地址为(R1+R2>>2)的字节数据加载到R0,R0的高24位清零.
(4)ADCHI R1,R2,R3; if(CPSR寄存器中Z=0并且C=1) 执行R1=R2+R3加法操作,else执行下一条指令.
(5)EOR R0,R0,R3,ROR R4; R3寄存器中的内容根据R4寄存器中的内容循环右移后与R0寄存器进行逻辑异或操作后,其结果存在R0寄存器内.
(7)MLA R0,R1,R2,R3; R0=R1×R2+R3 MLA是32位乘加指令,运算结果的高32位自动丢掉.
(8)LDR R1,[R0,-R5,LSL #4] ;将存储器地址为R0-16R5的字数据加载到寄存器R1中.
4,用汇编语言实现下列功能的程序段,令R1=a,R2=b.
(1)if(a!=b)&a-b>5)) a=a+b
CMP R1,R2
BEQ Next
ADD R3,R2,#5
CMP R1,R3
BLS Next
ADD R1,R1,R2
Next B Next
(2) while(a!=0)
{
b=b+b*2;
a--;
}
AREA TestWhile,CODE,READONL Y
a equ 5
b equ 1
ENTRY
MOV R1,#a
MOV R2,#b
LOOPCTL CMP R1,#0
ADDNE R2,R2,R2,LSL#1
SUBNES R1,R1,#1
BNE LOOPCTL
END
(3)从a所指向的地址,拷贝20个32位数据到b所指向的地址
AREA DataCopy,CODE,READONL Y
ENTRY
LDR R0,=SrcData
LDR R1,=DstData
MOV R2,#20
LOOPCTL LDR R3,[R0],#4
STR R3,[R1],#4
SUBS R2,R2,#1
BNE LOOPCTL
Wait B Wait
AREA DataDef, DATA,READWRITE
SrcData DCD 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20
DstData SPACE 4*10
END
6,试比较TST与ANDS,CMP与SUBS,MOV与MVN指令的区别.
(1)TST指令把两个操作数进行按位的与操作,并根据运算结果更新CPSR中的条件标志位的值.该指令通常用来检测是否设置了特定的位,一般操作数1是要测试的数据,而操作数2是一个位掩码.
ANDS指令用于在两个操作数上进行逻辑与运算,并把结果放到目的寄存器中,操作数1应是一个寄存器,操作数2可以是一个寄存器,被移位的寄存器,或是1个立即数.该指令常用于设置操作数1的某些位.
TST和ANDS两条指令都影响CPSR寄存器;TST指令不改变参与运算的数据,而ANDS指令对目的寄存器进行更新.
(2)CMP指令用于把2个操作数进行比较,同时更新CPSR中条件标志位的值.该指令进行一次减法运算,但不保存运算结果,只更改条件标志位.标志位表示的是操作数1和操作数2 的关系(大,小,相等).
SUBS 指令用于把操作数1送去操作数2,并将结果存放到目的寄存器中.操作数1应是一个寄存器,操作数2可以是一个寄存器,被移位的寄存器,或是一个立即数.指令影响CPSR值. CMP和SUBS指令都影响CPSR寄存器;CMP指令不保存运算结果,而SUBS指令可以保存运算结果,并且减数和被减数的值也不发生变化.
(3)MOV指令将一个寄存器,被移位的寄存器或一个立即数的值装入目的寄存器内,可以指定相同的寄存器实现NOP的效果,还可以移位一个寄存器.
MVN指令与MOV指令的不同之处是在传送数据之前先按位取反,即把一个被取反的值传送到目的寄存器中.
8,写一段ARM汇编程序:循环累加队列中的所有数据,直到碰到零值位置,结果放在R4.源程序末尾队列如下:
Array:
DCD 0x11
DCD 0x22
DCD 0x33
DCD 0
R0指向队列头,ADR R0,ARRAY.
使用命令LDR R1,[R0],#4来装载,累加至R4,循环直到R1为0,用死循环来停止.
程序:
AREA Cond_Sum,CODE,READONL Y
ENTRY
LDR R0,=Array
MOV R4,#0
LooPCtl LDR R1,[R0],#4
CMP R1,#0
ADDNE R4,R4,R1
BNE LooPCtl
Wait B Wait
AREA SrcData,CODE,READONL Y
Array DCD 0x11
DCD 0x22
DCD 0x33
DCD 0
END
9,写一个汇编程序,求一个含64个带符号的16位数组组成的队列的平方和.
程序:
AREA SquareSum,CODE,READONL Y
ENTRY
LDR R0,=Array
MOV R3,#4
MOV R4,#0
LooPCtl LDRH R1,[R0],#2
MLA R4,R1,R1,R4
SUBS R3,R3,#1
BNE LooPCtl
NOP
AREA SrcData,CODE,READONL Y
Array DCD 0x00010002
DCD 0x00030004
END
第五章嵌入式系统程序设计基础
4,简要说明EXPORT和IMPORT的使用方法.
答:EXPORT伪指令用于在程序中声明一个全局的标号,该标号可在其它的文件中引用.EXPORT可用GLOBAL代替.标号在程序中区分大小写.[WEAK]选项声明其它的同名标号优先于该标号被引用.
IMPORT伪指令用于通知编译器要使用的标号在其它的源文件中定义,但要在当前源文件中引用,而且无论当前源文件中是否引用该标号,该标号均会被加入到当前源文件的符号表中. 5,分析说明下段程序完成什么功能
AREA ChangeState,CODE,READONL Y
CODE32
LDR R0,=Start+1
BX R0
CODE16
Start MOV R1,#1
END
解:程序功能实现程序的跳转并从ARM状态切换到Thumb状态.
6,设计一段程序完成数据块的复制,数据从源数据区snum复制到目标数据区dnum.复制时,以8个字为单位进行.对于最后所剩不足8个字的数据,以字为单位进行复制.
程序:
AREA BlockDataCopy,CODE,READONL Y
num EQU 20
ENTRY
Start LDR R0,=snum
LDR R1,=dnum
MOV R2,#num
MOV R13,#400
BlockCopy MOVS R3,R2,LSR#3
BEQ CopyWords
STMFD R13!,{R4-R11}
OctCopy LDMIA R0!,{R4-R11}
STMIA R1!,{R4-R11}
SUBS R3,R3,#1
BNE OctCopy
LDMFD R13!,{R4-R11}
CopyWords ANDS R2,R2,#7
BEQ Stop
WordsCopy LDR R3,[R0],#4
STR R3,[R0],#4
SUBS R2,R2,#1
BNE WordsCopy
Stop B Stop
AREA BlockData, DATA,READWRITE
snum DCD 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11
DCD 12,13,14,15,16,17,18,19,20
dnum SPACE 20*4
END
7,利用跳转表的思想编写一个汇编程序,实现当R0分别为0,1,2时完成跳转到3个不同的子程序.
程序:
AREA JumpTable,CODE,READONL Y
num EQU 3
ENTRY
Start MOV R0,#1
MOV R1,#3
MOV R2,#2
BL JumpTblCtl
Stop B Stop
JumpTblCtl CMP R0,#num
MOVHS PC,LR
ADR R3,JumpTblEntry
LDR PC,[R3,R0,LSL#2]
JumpTblEntry DCD Subroutine1
DCD Subroutine2
DCD Subroutine3
Subroutine1 MOV R3,#0x55
MOV PC,LR
Subroutine2 MOV R4,#0xAA
MOV PC,LR
Subroutine3 MOV R5,#0x5A
MOV PC,LR
END
第六章嵌入式操作系统
1,简述μCLinux的特点,说明其主要应用的环境.
答:μCLinux主要是为控制领域定做的LINUX版本,其设计思想就是对标准LINUX内核进行裁剪,去除虚拟管理部分代码,并且对内存分配进行优化,以达到提高系统运行效率的目的.
特点:
(1)包含通用LINUX API函数.
(2)内核体积小于512KB
(3)内核及文件系统体积小于900KB
(4)具有完整的TCP/IP协议栈
(5)支持多种文件系统.
2,简述μCLinux的移植过程.
答:(1)配置内核
(2)编译内核
(3)下载,运行,调试内核
第七章嵌入式系统的BootLoader
1,简述Boot Loader与嵌入式系统的关系.
Boot Loader 是在操作系统内核或用户应用程序运行之前运行的一段小程序.其作用为:初始化硬件设备,建立内存空间的映射图,将系统的软件件环境带到一个合适的状态,为最终调用操作系统内核或用户应用程序准备好正确的环境.
2,Boot Loader的主要功能有哪些
答:初始化硬件设备,检测系统内存映射,将内核映像和根文件系统从Flash传到RAM空间,并为内核设置启动参数,最后调用内核.
3,Boot Loader分为几个阶段,各阶段主要完成什么功能
答:Boot Loader通常分为2个阶段.阶段1完成基本硬件的初始化,加载阶段2的RAM空间,复制阶段2到RAM,设置堆栈指针,跳转到阶段2的C程序入口点.在阶段2初始化阶段2要使用的硬件设备,检测系统内存映射,加载内核映像和根文件系统映像,调用内核.
第八章嵌入式系统设计
1,简述嵌入式系统设计的一般步骤.
答:⑴需求分析; ⑵体系结构设计; ⑶硬件,软件,执行机构设计; ⑷系统集成
⑸系统测试
2,简述软,硬件协同设计的过程.
⑴需求分析; ⑵软,硬件协同设计; ⑶软,硬件实现; ⑷软,硬件协同测试和验证
1.1 如果将等体积球分别排列成下列结构，设x 表示钢球所占体积与总体积之比，证明结构x简单立方π/ 6 ≈0.52体心立方3π/ 8 ≈0.68面心立方2π/ 6 ≈0.74六方密 排2π/ 6 ≈0.74金刚石3π/16 ≈0.34 解：设钢球半径为r ，根据不同晶体结构原子球的排列，晶格常数a 与r 的关系不同，分别为：简单立方：a = 2r 金刚石：根据金刚石结构的特点，因为体对角线四分之一处的原子与角上的原子紧贴，因此有 1.3 证明：体心立方晶格的倒格子是面心立方；面心立方晶格的倒格子是体心立方。 证明：体心立方格子的基矢可以写为
面心立方格子的基矢可以写为 根据定义，体心立方晶格的倒格子基矢为 同理 与面心立方晶格基矢对比，正是晶格常数为4π/ a的面心立方的基矢，说明体心立方晶格的倒格子确实是面心立方。注意，倒格子不是真实空间的几何分布，因此该面心立方只是形式上的，或者说是倒格子空间中的布拉菲格子。根据定义，面心立方的倒格子基矢为 同理 而把以上结果与体心立方基矢比较，这正是晶格常数为4πa的体心立方晶格的基矢。 证明：根据定义，密勒指数为的晶面系中距离原点最近的平面ABC 交于基矢的截距分别为 即为平面的法线
根据定义，倒格子基矢为 则倒格子原胞的体积为 1.6 对于简单立方晶格，证明密勒指数为(h, k,l)的晶面系，面间距d 满足 其中a 为立方边长。 解：根据倒格子的特点，倒格子 与晶面族(h, k,l)的面间距有如下关系 因此只要先求出倒格，求出其大小即可。 因为倒格子基矢互相正交，因此其大小为 则带入前边的关系式，即得晶面族的面间距。 1.7 写出体心立方和面心立方晶格结构的金属中，最近邻和次近邻的原子数。若立方边长为a ，写出最近邻和次近邻的原子间距。 答：体心立方晶格的最近邻原子数（配位数）为8，最近邻原子间距等于 次近邻原子数为6，次近邻原子间距为a ；
习题1 1. 嵌入式系统的概念的是什么？答：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，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统。（嵌入式系统是嵌入式到对象体系中的，用于执行独立功能的专用计算机系统。） 2. 嵌入式系统的特点是什么？ 答：系统内核小；专用性强；运行环境差异大；可靠性要求高；系统精简和高实时性操作系统；具有固化在非易失性存储器中的代码嵌入式系统开发和工作环境 4. 嵌入式系统的功能是什么？答：提供强大的网络服务小型化，低成本，低 功能；人性化的人机界面；完善的开发平台 5. 嵌入式系统的硬件平台由哪些部分组成？答：嵌入式系统的硬件是以嵌入式处理器为核心，由存储器I/O 单元电路，通信模块，外部设备必要的辅助接口组成的。 7. 嵌入式操作系统的主要特点是什么？答：体积小；实时性；特殊的开发调试环境。 8. 叙述嵌入式系统的分类。答：按嵌入式微处理器的位数分类可以分为4 位、 8 位、16 位、32 位和64 位等；按软件实时性需求分类可以分为非实时系统（如PDA）， 软实时系统（如消费类产品）和硬实时系统（如工业实时控制系统）按嵌入式系统的复杂程度分类可以分为小型嵌入式系统，中型嵌入式系统和复杂嵌入式系统。 习题2 处理器和工作状态有哪些？
答：ARM犬态：此时处理器执行32位的的字对齐的ARS旨令。 Thumb犬态：此时处理器执行16位的，半字对齐的Thumb旨令 2.叙述ARM9内部寄存器结构，并分别说明R13 R14 R15寄存器的 作用。 答：共有37个内部寄存器，被分为若干个组（BANK，这些寄存器包括31个通用寄存器，包括程序计数器（PC指针）6个状态寄存器。R13用作堆栈指针，R14称为子程序链接寄存器，R15用作程序计数器。处理器的工作模式有哪些？ 答：用户模式：ARM处理器正常的程序执行状态。 快速中断模式：用于高速数据传输或通道处理 外部中断模式：用于通用中断处理管理模式：操作系统使用的保护模式数据访问终止模式：当数据或指令预期终止时进入该模式，可用于虚拟存储器及存储保护 系统模式：运行具有特权的操作系统任务 未定义指令终止模式：当未定义的指令执行时进入该模式，可用 于支持硬件协处理器的软件仿真。 微处理器支持的数据类型有哪些？ 答：ARM微处理器中支持字节（8位）、半字（16位），字（32 位）
嵌入式复习思考题及答案（1） 一、简答题 1、ARM9有哪几种工作模式？其中哪几种属于特权模式？哪几种属于几种异常模式？ 答：有用户、系统、管理、中止、未定义、普通中断、快速中断。系统、管理、中止、未定义、普通中断、快速中断属于特权模式。管理、中止、未定义、普通中断、快速中断属于几种异常模式。 2、ARM9有哪2种工作状态？各自特点？实现状态切换指令的是什么？ 答：ARM状态与Thumb状态。ARM状态指令是32位；Thumb状态指令是16位。切换指令是BX。 3、简述ARM9在不同工作模式下寄存器分布情况（用图表说明）。R13、R1 4、R15的固定用途；CPRS和SPRS名称及功能。 答：R13常作为堆栈指针SP、R14作为链接寄存器LR、R15作为程序计数器PC。CPRS是当前程序状态寄存器，包含条件代码、中断禁止位、当前处理器模式以及其他状态和控制信息。SPRS是程序状态保存寄存器，异常出现时用于保存CPRS的状态。 4 5 答：响应过程:1、将引起异常指令的下一条指令的地址保存到新的异常工作模式的R14中； 2、将CPSR的内容保存到将要执行的异常中断对应的SPSR中； 3、根据异常类型CPSR中的运行模式位； 4、将相应的矢量地址赋值给PC，开始执行异常处理程序。还可设中断禁止位。 返回过程: 1、将连接寄存器LR的值减去相应的偏移量后送到PC中； 2、将SPSR内容送回CPSR； 3、若在进入异常处理时设置了中断禁止位，要在此清除。 6、写出ARM9支持的寻址方式，各举一例。 答：略 7、写出指令LDRB/LDRH/LDR的区别。 答：LDRB将内存单元一个字节的数据扩展到32位装载到寄存器； LDRH将内存单元半字（两个字节）的数据扩展到32位装载到寄存器； LDR 将内存单元一个字的数据装载到寄存器。 8、写出LDM、STM指令用于数据块拷贝时对应的4种后缀以及用于堆栈操作对应的4种后缀。 解释各自的执行过程。 答：数据块拷贝后缀：IA操作后指针增；DA操作后指针减； IB操作前指针增；DB操作前指针减。 堆栈操作后缀：FD满递减；ED空递减；FA满递增；EA空递增。 9、ARM和Thumb两种状态下各自堆栈的生成方式有何不同？写出各自对应的入栈、出栈指令。答：ARM堆栈有4种生成方式满递增、满递减、空递增、空递减； 入栈指令：STM（FD\ED\FA\EA 4种后缀之一）出栈指令：LDM（FD\ED\FA\EA 4种后缀之一）Thumb堆栈采用满递减的生成方式。入栈指令：PUSH . 出栈指令：POP 10、写出条件代码NE、EQ的判断条件。 答：NE Z=0 （不相等）；EQ Z=1 （相等） 11、B、BL及BX指令有何区别？写出无嵌套的子程序调用及返回指令。 答：B是简单的转移指令，实现向目的地址的简单的跳转；
第一章 1.简述嵌入式的定义 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。 2.举例说明嵌入式系统的“嵌入性”、“专用性”、“计算机系统”的基本特征。 按照嵌入式系统的定义，嵌入式系统有3个基本特点，即“嵌入性”、“专用性”与“计算机”。 “嵌入性”由早期微型机时代的嵌入式计算机应用而来，专指计算机嵌入到对象体系中，实现对象体系的智能控制。当嵌入式系统变成一个独立应用产品时，可将嵌入性理解为内部嵌有微处理器或计算机。 “计算机”是对象系统智能化控制的根本保证。随着单片机向MCU、SoC发展，片内计算机外围电路、接口电路、控制单元日益增多，“专用计算机系统”演变成为“内含微处理器”的现代电子系统。与传统的电子系统相比较，现代电子系统由于内含微处理器，能实现对象系统的计算机智能化控制能力。 “专用性”是指在满足对象控制要求及环境要求下的软硬件裁剪性。嵌入式系统的软、硬件配置必须依据嵌入对象
的要求，设计成专用的嵌入式应用系统。 3. 简述嵌入式系统发展各阶段的特点。 （1）无操作系统阶段：使用简便、价格低廉；（2）简单操作系统阶段：初步具有了一定的兼容性和扩展性，内核精巧且效率高，大大缩短了开发周期，提高了开发效率。 （3）实时操作系统阶段：系统能够运行在各种不同类型的微处理器上，具备了文件和目录管理、设备管理、多任务、网络、图形用户界面Graphic User Interface，GUI）等功能，并提供了大量的应用程序接口Application Programming Interface，API），从而使应用软件的开发变得更加简单。（4）面向Internet阶段：进入21世纪，Internet技术与信息家电、工业控制技术等的结合日益紧密，嵌入式技术与Internet技术的结合正在推动着嵌入式系统的飞速发展 4.简述嵌入式系统的发展趋势。 （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。（2）Linux、Windows CE、Palm OS等嵌入式操作系统迅速发展。（3）嵌入式系统的开发成了一项系统工程，开发厂商不仅要提供嵌入式软硬件系统本身，同时还要提供强大的硬件开发工具和软件支持包。
《固体物理学》习题解答 ( 仅供参考) 参加编辑学生 柯宏伟（第一章），李琴（第二章），王雯（第三章），陈志心（第四章），朱燕（第五章），肖骁（第六章），秦丽丽（第七章） 指导教师 黄新堂 华中师范大学物理科学与技术学院2003级
2006年6月 第一章 晶体结构 1. 氯化钠与金刚石型结构是复式格子还是布拉维格子，各自的基元为何？写出 这两种结构的原胞与晶胞基矢，设晶格常数为a 。 解： 氯化钠与金刚石型结构都是复式格子。氯化钠的基元为一个Na +和一个Cl － 组成的正负离子对。金刚石的基元是一个面心立方上的Ｃ原子和一个体对角线上的Ｃ原子组成的Ｃ原子对。 由于NaCl 和金刚石都由面心立方结构套构而成，所以，其元胞基矢都为： 12 3()2()2()2a a a ? =+?? ?=+?? ?=+?? a j k a k i a i j 相应的晶胞基矢都为： ,,.a a a =?? =??=? a i b j c k 2. 六角密集结构可取四个原胞基矢 123,,a a a 与4a ,如图所示。试写出13O A A '、1331A A B B 、2255A B B A 、123456A A A A A A 这四个晶面所属晶面族的 晶面指数()h k l m 。 解： (1)．对于13O A A '面，其在四个原胞基矢 上的截矩分别为：１，１，1 2 -，１。所以， 其晶面指数为()1121。
(2)．对于1331A A B B 面，其在四个原胞基矢上的截矩分别为：１，１，1 2-，∞。 所以，其晶面指数为()1120。 (3)．对于2255A B B A 面，其在四个原胞基矢上的截矩分别为：１，1-，∞，∞。所以，其晶面指数为()1100。 (4)．对于123456A A A A A A 面，其在四个原胞基矢上的截矩分别为：∞，∞，∞，１。所以，其晶面指数为()0001。 3. 如将等体积的硬球堆成下列结构，求证球体可能占据的最大体积与总体积的 比为： 简立方： 6 π ；六角密集：6；金刚石： 。 证明： 由于晶格常数为a ，所以： (1)．构成简立方时，最大球半径为2 m a R = ，每个原胞中占有一个原子， 3 34326m a V a π π??∴== ??? 36 m V a π∴ = (2)．构成体心立方时，体对角线等于４倍的最大球半径，即：4m R ，每个晶胞中占有两个原子， 3 3 422348m V a π??∴=?= ? ??? 32m V a ∴ = (3)．构成面心立方时，面对角线等于４倍的最大球半径，即：4m R ，每个晶胞占有４个原子， 3 3 444346 m V a a π??∴=?= ? ???
第2章ARM技术与ARM体系结构 1.简述ARM处理器内核调试结构原理 答：ARM处理器一般都带有嵌入式追踪宏单元ETM（Embedded Trace Macro），它是ARM 公司自己推出的调试工具。ARM处理器都支持基于JTAG（Joint Test Action Group 联合测试行动小组）的调试方法。它利用芯片内部的Embedded ICE来控制ARM内核操作，可完成单步调试和断点调试等操作。当CPU处理单步执行完毕或到达断点处时，就可以在宿主机端查看处理器现场数据，但是它不能在CPU运行过程中对实时数据进行仿真。 ETM解决了上述问题，能够在CPU运行过程中实时扫描处理器的现场信息，并数据送往TAP（Test Access Port）控制器。上图中分为三条扫描链（图中的粗实线），分别用来监视ARM核，ETM，嵌入式ICE的状态。 1.分析ARM7TDMI-S各字母所代表的含义。 答：ARM7 T D M I – S 中 ARM是Advanced RISC Machines的缩写 7是系列号； T：支持高密度16位的Thumb指令集； D：支持JTAG片上调试； M：支持用于长乘法操作（64位结果）ARM指令，包含快速乘法器；； I：带有嵌入式追踪宏单元ETM，用来设置断点和观察点的调试硬件； S：可综合版本，意味着处理器内核是以源代码形式提供的。这种源代码形式又可以编译成一种易于EDA工具使用的形式。 2.ARM处理器的工作模式有哪几种，其中哪些为特权模式，哪些为异常模式，并指出处 理器在什么情况下进入相应的模式。 答：ARM技术的设计者将ARM处理器在应用中可能产生的状态进行了分类，并针对同一类型的异常状态设定了一个固定的入口点，当异常产生时，程序会自动跳转到对应异常入口处进行异常服务。 ?1．用户模式：非特权模式，也就是正常程序执行的模式，大部分任务在这种模式下 执行。在用户模式下，如果没异常发生，不允许应用程序自行改变处理器的工作模式，如果有异常发生，处理器不会自动切换工作模式 ?2．FIQ模式：也称为快速中断模式，支持高速数据传输和通道处理，当一个高优先
嵌入式习题答案Last revision on 21 December 2020
第一章习题答案 1.什么是嵌入式系统请列举几个常见的嵌入式系统。 答：根据国际电气和电子工程师协会（IEEE）的定义，嵌入式系统是控制、监视或者辅助设备、机器和生产线运行的装置（Devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants)。这主要是从产品的应用角度加以定义的，由此可以看出嵌入式系统是软件和硬件的综合体，可以涵盖机械等附属装置。 目前被我国科学家普遍认同的定义是：嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁减，对功能、可靠性、成本、体积、功耗要求严格的专用计算机系统。 常见的嵌入式系统：手机，DVD，路由器，核磁共振仪，全自动洗衣机。 2.嵌入式系统与通用计算机有哪些区别 答：(1) 以应用为中心；(2) 以计算机技术为基础(3) 软件和硬件可裁减(4) 对系统性能要求严格（5）软件的固件化（6）需要专用的开发工具 3.嵌入式系统的发展分为哪几个阶段 答：第一阶段：无操作系统的嵌入算法阶段。第二阶段：以嵌入式CPU为基础，以简单操作系统为核心的嵌入式系统。第三阶段：以嵌入式操作系统为标志的嵌入式系统。第四阶段：以基于Internet为标志的嵌入式系统。 4.请列举嵌入式系统的主要应用领域。 答：（1）工业控制领域（2）交通运输领域（3）消费电子产品（4）家电领域（5）通信领域（6）商业和金融领域（7）环境监测领域（8）医疗领域（9）建筑领域（10）军事国防领域（11）航天航空领域
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 2,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. 2,ARMV4及以上版本的CPSR的哪一位反映了处理器的状态若CPSR=0x000000090,分析系统状态.CPSR=0x000000090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. 3,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. 4,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
9.3.1 a) void closestMatchPC() { EXEC SQL BEGIN DECLARE SECTION; char manf[], SQLSTATE[6]; int targetPrice, float tempSpeed, speedOfClosest; char tempModel[4], modelOfClosest[4]; int tempPrice, priceOfClosest; EXEC SQL END DECLARE SECTION; EXEC SQL DECLARE pcCursor CURSOR FOR SELECT model, price, speed FROM PC; EXEC SQL OPEN pcCursor; EXEC SQL FETCH FROM pcCursor INTO :modelOfClosest, :priceOfClosest, :speedOfClosest; if(NOT_FOUND) /* print message and exit */ ; while(1) { EXEC SQL FETCH pcCursor INTO :tempModel, :tempPrice, :tempSpeed; if (NOT_FOUND) break; if(|tempPrice-targetPrice|<|priceOfClosest-targetPrice|) { modelOfClosest = tempModel; priceOfClosest = tempPrice; speedOfClosest = tempSpeed; } } EXEC SQL SELECT maker INTO :manf FROM Product WHERE model = :modelOfClosest; printf("manf=%s, model=%d, speed=%d\n", manf, modelOfClosest, speedOfClosest); EXEC SQL CLOSE CURSOR pcCursor; }
第1章嵌入式系统概述 (1)举出3个本书中未提到的嵌入式系统的例子。 答：键盘、鼠标、扫描仪。 (2)什么叫嵌入式系统？ 答：嵌入到对象体系中的专用计算机应用系统。 (3)什么叫嵌入式处理器？嵌入式处理器分为哪几类？ 答：嵌入式处理器是为完成特殊的应用而设计的特殊目的的处理器。分为3类：1.注重尺寸、能耗和价格；2.关注性能；3.关注全部4个需求——性能、尺寸、能耗和价格。 (4)什么是嵌入式操作系统？为何要使用嵌入式操作系统？ 答：嵌入式操作系统是操作系统的一种类型，是在传统操作系统的基础上加入符合嵌入式系统要求的元素发展而来的。原因：1.提高了系统的可靠性；2.提高了开发效率，缩短了开发周期。3.充分发挥了32位CPU的多任务潜力。 第2章ARM7体系结构 1.基础知识 (1)ARM7TDMI中的T、D、M、I的含义是什么？ 答：T：高密度16位Thumb指令集扩展；D：支持片上调试；M：64位乘法指令；I：Embedded ICE硬件仿真功能模块。 (2)ARM7TDMI采用几级流水线？使用何种存储器编址方式？ 答：3级；冯·诺依曼结构。 (3)ARM处理器模式和ARM处理器状态有何区别？ 答：ARM处理器模式体现在不同寄存器的使用上；ARM处理器状态体现在不同指令的使用上。 (4)分别列举ARM的处理器模式和状态？ 答：ARM的处理器模式：用户模式、系统模式、管理模式、中止模式、未定义模式、中断模式、快速模式；ARM的处理器状态:ARM状态、Thumb状态。 (5)PC和LR分别使用哪个寄存器？ 答：PC:R15；LR:R14。 (6)R13寄存器的通用功能是什么？ 答：堆栈指针SP。 (7)CPSR寄存器中哪些位用来定义处理器状态？
a r m嵌入式系统课后习题 部分答案 The pony was revised in January 2021
一填空题嵌入式系统从大的方面分为（嵌入式系统硬件平台）和（嵌入式软件）两大部分。 驱动层程序一般包括（硬件抽象层HAL）、（板级支持包BSP）和（设备驱动程序）。 嵌入式系统核心是嵌入式处理器，可分为（嵌入式微处理器）、（嵌入式微控制器）、嵌入式DSP处理器和（嵌入式片上系统SoC）4大类。处理器分为（ARM）和（Thumb）两种操作状态。 状态下，SP寄存器指的是（R13）、LR寄存器指的是（R14）、PC寄存器指的是（R15）. 处理器支持的数据类型中，字节为（8）位、半字为（16）位、字为（32）位。 (-S)指令集包括（ARM）指令集和（Thumb）指令集。 指令用于从（存储器）中将一个32位的字数据传送到（目的寄存器）中。 指出下面各条指令的寻址方式。 SUB R0，R1，R2 ；寻址方式：（寄存器寻址）。
SUBS R0，R0，#1 ；寻址方式：（立即寻址）。 MOV R0，R2，LSL#3 ；寻址方式：（寄存器移位寻址）。 SWP R1，R1，[R2] ；寻址方式：（寄存器间接寻址）。 LDR R2，[R3，#0x0C] ；寻址方式：（基址寻址）。 汇编语言源程序中语句一般有（指令）、（伪指令）、（伪操作）和宏指令组成。 对Flash存储器的编程可通过（JTAG仿真/调试器）、（ ISP ）和（IAP）3重方法来实现。 异常向量表可以来自4个不同的存储器区域，分别是（片内Flash ）、（片内SRAM ）、（ Boot Block ）和片外存储器。 系列的定时器主要用于3个方面：（对内部事件进行计数的间隔定时器）、（通过捕获输入实现脉宽解调器）、（自由运行的定时器）。二选择题 可以表示微控制器的缩略词是（ B ） A. MPU B. MCU C. WDT 类存储器包括（ ABD ）
《固体物理学》习题解答 黄昆 原著 韩汝琦改编 （陈志远解答，仅供参考） 第一章 晶体结构 1.1、 解：实验表明，很多元素的原子或离子都具有或接近于球形对称结构。因此，可以把这些原子或离子构成的晶体看作是很多刚性球紧密堆积而成。这样，一个单原子的晶体原胞就可以看作是相同的小球按点阵排列堆积起来的。它的空间利用率就是这个晶体原胞所包含的点的数目n 和小球体积V 所得到的小球总体积nV 与晶体原胞体积Vc 之比，即：晶体原胞的空间利用率， Vc nV x = （1）对于简立方结构：（见教材P2图1-1） a=2r ， V= 3 r 3 4π，Vc=a 3，n=1 ∴52.06r 8r 34a r 34x 3 333=π=π=π= （2）对于体心立方：晶胞的体对角线BG=x 3 3 4a r 4a 3=?= n=2, Vc=a 3 ∴68.083)r 3 34(r 342a r 342x 3 3 33≈π=π?=π?= （3）对于面心立方：晶胞面对角线BC=r 22a ,r 4a 2=?= n=4，Vc=a 3 74.062) r 22(r 344a r 344x 3 3 33≈π=π?=π?= （4）对于六角密排：a=2r 晶胞面积：S=62 60sin a a 6S ABO ??=??=2 a 233 晶胞的体积：V=332r 224a 23a 3 8 a 233C S ==?= ? n=1232 1 26112+?+? =6个 74.062r 224r 346x 3 3 ≈π=π?= （5）对于金刚石结构，晶胞的体对角线BG=3 r 8a r 24a 3= ??= n=8, Vc=a 3
第一章 思考与练习 1、举出3个书本中未提到的嵌入式系统的例子。 答:红绿灯控制,数字空调,机顶盒 2、什么叫嵌入式系统 嵌入式系统：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。 3、什么叫嵌入式处理器？嵌入式处理器分为哪几类？ 嵌入式处理器是为完成特殊的应用而设计的特殊目的的处理器。 嵌入式微处理器(Embedded Microprocessor Unit, EMPU) 嵌入式微控制器(Microcontroller Unit, MCU) 嵌入式DSP 处理器(Embedded Digital Signal Processor, EDSP) 嵌入式片上系统(System On Chip) 4、什么是嵌入式操作系统？为何要使用嵌入式操作系统？ 是一段在嵌入式系统启动后首先执行的背景程序，首先，嵌入式实时操作系统提高了系统的可靠性。 其次，提高了开发效率，缩短了开发周期。再次，嵌入式实时操作系统充分发挥了32 位CPU 的多任务潜力。 第二章 1、嵌入式系统项目开发的生命周期分哪几个阶段？各自的具体任务是什么？ 项目的生命周期一般分为识别需求、提出解决方案、执行项目和结束项目4 个阶段。 识别需求阶段的主要任务是确认需求，分析投资收益比，研究项目的可行性，分析厂商所应具备的条件。 提出解决方案阶段由各厂商向客户提交标书、介绍解决方案。 执行项目阶段细化目标，制定工作计划，协调人力和其他资源；定期监控进展， 分析项目偏差，采取必要措施以实现目标。 结束项目阶段主要包括移交工作成果，帮助客户实现商务目标；系统交接给维护人员；结清各种款项。 2、为何要进行风险分析？嵌入式项目主要有哪些方面的风险？ 在一个项目中，有许多的因素会影响到项目进行，因此在项目进行的初期，在客户和开发团队都还未投入大量资源之前，风险的评估可以用来预估项目进行可能会遭遇的难题。 需求风险；时间风险；资金风险；项目管理风险 3、何谓系统规范？制定系统规范的目的是什么？ 规格制定阶段的目的在于将客户的需求，由模糊的描述，转换成有意义的量化数据。 4、何谓系统规划？为何要做系统规划 系统规划就是拟定一个开发进程，使项目在合理的进程范围中逐渐建构完成。其目地是让客户可以进一步地掌握系统开发的进程，并确定检查点，以让双方确定项目是否如预期中的进度完成。 5、为什么在项目结束前需要进行项目讨论？ 项目的讨论一个项目进行的反馈机制。通过这一个程序，项目团队的经验才可以被记录 下来，也就是说，这是一个撰写项目历史的过程。 第三章 1、ARM7TDMI中的T、D、M、I的含义是什么？ 64 位乘法指令（带M 后缀的）、支持片上调试（带D 后缀的）、高密度16 位的Thumb 指令机扩展（带T 后缀的）和EmbededICE 观察点硬件（带I 后缀的） 2、ARM7TDMI采用几级流水线？使用何种存储器编址方式？ 三级流水线（取指译码执行）；使用了冯·诺依曼（V on Neumann ）结构，指令和数据共用一条 32 位总线。 3、ARM处理器模式和ARM处理器状态有何区别？ 处理器模式指的是处理器在执行程序时在不同时刻所处的不同状态，处理器状态指的是处理器当前所执行的指令集。 4、分别列举ARM的处理器模式和状态。 状态： ARM 状态32 位，这种状态下执行的是字方式的ARM 指令
第一章 金属自由电子气体模型习题及答案 1. 你是如何理解绝对零度时和常温下电子的平均动能十分相近这一点的？ [解答] 自由电子论只考虑电子的动能。在绝对零度时，金属中的自由（价）电子，分布在费米能级及其以下的能级上，即分布在一个费米球内。在常温下，费米球内部离费米面远的状态全被电子占据，这些电子从格波获取的能量不足以使其跃迁到费米面附近或以外的空状态上，能够发生能态跃迁的仅是费米面附近的少数电子,而绝大多数电子的能态不会改变。也就是说，常温下电子的平均动能与绝对零度时的平均动能十分相近。 2. 晶体膨胀时，费米能级如何变化？ [解答] 费米能级 3/222 )3(2πn m E o F = ， 其中n 单位体积内的价电子数目。晶体膨胀时，体积变大，电子数目不变，n 变小，费密能级降低。 3． 为什么温度升高，费米能反而降低？ [解答] 当K T 0≠时，有一半量子态被电子所占据的能级即是费米能级。除了晶体膨胀引起费米能级降低外，温度升高，费米面附近的电子从格波获取的能量就越大，跃迁到费米面以外的电子就越多，原来有一半量子态被电子所占据的能级上的电子就少于一半，有一半量子态被电子所占据的能级必定降低，也就是说，温度生高，费米能反而降低。 4． 为什么价电子的浓度越大，价电子的平均动能就越大？ [解答] 由于绝对零度时和常温下电子的平均动能十分相近，我们讨论绝对零度时电子的平均动能与电子的浓度的关系。 价电子的浓度越大，价电子的平均动能就越大，这是金属中的价电子遵从费米—狄拉克统计分布的必 然结果。在绝对零度时，电子不可能都处于最低能级上，而是在费米球中均匀分布。由式 3/120)3(πn k F =可知，价电子的浓度越大费米球的半径就越大，高能量的电子就越多，价电子的平均动能 就越大。这一点从3 /2220)3(2πn m E F =和3/222)3(10353πn m E E o F ==式看得更清楚。电子的平均动能E 正比于费米能o F E ，而费米能又正比于电子浓度3 2l n 。所以价电子的浓度越大，价电子的平均动能就越大。 5． 两块同种金属，温度不同，接触后，温度未达到相等前，是否存在电势差？为什么？ [解答] 两块同种金属，温度分别为1T 和2T ，且21T T >。在这种情况下，温度为1T 的金属高于费米能o F E 的电子数目，多于温度为2T 的金属高于费米能o F E 的电子数目。两块同种金属接触后，系统的能量要取最小值，温度为1T 的金属高于o F E 的部分电子将流向温度为2T 的金属。温度未达到相等前，这种流动一直持续，期间，温度为1T 的金属失去电子，带正电；温度为2T 的金属得到电子，带负电，两者出现电势差。
A R M嵌入式系统课后 习题部分答案 SANY标准化小组 #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN#
一填空题 嵌入式系统从大的方面分为（嵌入式系统硬件平台）和（嵌入式软件）两大部分。 驱动层程序一般包括（硬件抽象层HAL）、（板级支持包BSP）和（设备驱动程序）。 嵌入式系统核心是嵌入式处理器，可分为（嵌入式微处理器）、（嵌入式微控制器）、嵌入式DSP处理器和（嵌入式片上系统SoC）4大类。 处理器分为（ARM）和（Thumb）两种操作状态。 状态下，SP寄存器指的是（R13）、LR寄存器指的是（R14）、PC寄存器指的是（R15）. 处理器支持的数据类型中，字节为（8）位、半字为（16）位、字为（32）位。 (-S)指令集包括（ARM）指令集和（Thumb）指令集。 指令用于从（存储器）中将一个32位的字数据传送到（目的寄存器）中。指出下面各条指令的寻址方式。 SUB R0，R1，R2 ；寻址方式：（寄存器寻址）。 SUBS R0，R0，#1 ；寻址方式：（立即寻址）。 MOV R0，R2，LSL#3 ；寻址方式：（寄存器移位寻址）。 SWP R1，R1，[R2] ；寻址方式：（寄存器间接寻址）。 LDR R2，[R3，#0x0C] ；寻址方式：（基址寻址）。 汇编语言源程序中语句一般有（指令）、（伪指令）、（伪操作）和宏指令组成。 对Flash存储器的编程可通过（JTAG仿真/调试器）、（ ISP ）和（IAP）3重方法来实现。 异常向量表可以来自4个不同的存储器区域，分别是（片内Flash ）、（片内SRAM ）、（ Boot Block ）和片外存储器。 系列的定时器主要用于3个方面：（对内部事件进行计数的间隔定时器）、（通过捕获输入实现脉宽解调器）、（自由运行的定时器）。二选择题 可以表示微控制器的缩略词是（ B ） A. MPU B. MCU C. WDT 类存储器包括（ ABD ） A. NOR Flash B. EPROM C. SRAM D. PROM 不属于ARM的系列是（ D ） A. MCS-96 B. 80C51 C. LPC2000 处理器系列采用（ A ）级流水线。 A. 3 B. 5 C. 6 D. 8 下面ARM处理器模式中属于特权模式的有（ BCD ） A. 用户模式 B. 中断模式 C. 系统模式 D. 管理模式 (或STM)指令允许一条指令最多传送（ C ）个寄存器。 A. 4 B. 8 C. 16 D. 24 指令限制在当前指令的（ B ）地址范围。
第1章嵌入式系统基础 1.什么就是嵌入式系统？它由哪几部分组成？有何特点？写出您所想到得嵌 入式系统。 答：（1）定义：国内对嵌入式系统得一般定义就是：以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，从而能够适应实际应用中对功能、可 靠性、成本、体积、功耗等严格要求得专用计算机系统。 （2）组成：嵌入式处理器、外围设备、嵌入式操作系统与应用软件等几部分组成。 （3）特点：a、软硬件一体化，集计算机技术、微电子技术、行业技术于一体； b、需要操作系统支持，代码小，执行速度快； c、专用紧凑，用途固定，成本敏感； d、可靠性要求高； e、多样性，应用广泛，种类繁多。 （4）嵌入式系统：个人数字助理（PDA）、机顶盒（STB）、IP电话。 2.嵌入式处理器分为哪几类？ 答：（1）低端得微控制器（MicroController Unit,MCU）； （2）中高端得嵌入式微处理器（Embeded MicroProcessor Unit,EMPU）； （3）通信领域得DSP处理器（Digital Signal Processor,DSP）； （4）高度集成得片上系统（System on Chip,SoC）。 3.ARM英文原意就是什么？它就是一个怎样得公司？其处理器有何特点？ 答：（1）英文原意：Advanced RISC Machines。高级精简指令集机器。 （2）公司简介：该公司就是全球领先得16/32位RISC微处理器知识产权设计供应商，通过将其高性能、低成本、低功耗得RISC微处理器、外围 与系统芯片设计技术转让给合作伙伴来生产各具特色得芯片。ARM公司 已成为移动通信、手持设备、多媒体数字消费嵌入式解决方案得RISC 标准。 （3）其处理器特点：a、小体积、低功耗、低成本而高性能；b、16/32位双指令集；c、全球得合作伙伴众多。 4.什么就是实时系统？它有哪些特征？如何分类？ 答：（1）实时系统得定义：实时系统（Real Time System）就是指产生系统输出得时间对系统至关重要得系统。 （2）特征：实时性、并行性、多路性、独立性、可预测性、可靠性。 （3）分类：根据响应时间得不同，实时系统可分为3种类型：强实时系统、弱实时系统、一般实时系统。 根据确定性得不同，实时系统可分为2种类型：硬实时、软实时。 5.RTOS由哪几部分组成？它有哪些特点？与一般操作系统相比有何不同？ 答：（1）组成：实时内核、网络组件、文件系统、图形用户界面。 （2）特点：a、支持异步事件得响应；b、中断与调度任务得优先级机制；c、支持抢占式调度；d、确定得任务切换时间与中断延迟时间；e、支持同 步。 （3）与一般OS得不同： a、实时性：响应速度快，只有几微秒；执行时间确定，可预测； b、代码尺寸小：只有10~100KB，节省内存空间，降低成本；
1.1对于体积V 内N 个电子的自由电子气体，证明 （1）电子气体的压强 ()() V p 032ξ?=，其中 0ξ为电子气体的基态能量。 （2）体弹性模量()V p V K ??-=为V 100ξ 解：（1） () 3 2 352225 223101101-==V N m h V m k h F πππξ （1.1.1） () () () ()() V V N m h V N m h V N m h V V p 035 352223535222323522223101323231013101ξππππππξ?==??? ? ??--=??? ? ????=??-=--- （1.1.2） （2） ()() () () V V N m h V N m h V V N m h V V V p V K 1031019103531013231013203 8 35222 383 52 22 353522 2ξππππππ==??? ? ??--=??? ? ????-=??-=--- （1.1.3） 1.2 He 3 原子是具有自旋1/2的费米子。在绝对零度附近，液体He 3 的密度为0.081g ?cm -3。 计算费米能量F ε和费米温度F T 。He 3 原子的质量为g m 24105-?≈。 解：把 He 3 原子当作负电背景下的正电费米子气体. Z=1. 3 2832224 1062.11062.1105081 .01m cm m Z n m ?=?=??== --ρ （1.2.1） ( ) 19173 1 2 108279.7108279.73--?=?==m cm n k F π （1.2.2） () eV J m k F F 42327 2 9 3422102626.41080174.6100.52108279.710055.12----?=?=?????= =ηε （1.2.3） K k T B F F 92.410381.1106.801742323=??==--ε （1.2.4）
嵌入式复习资料 第一章嵌入式系统概述： 1、什么是嵌入式系统？是简单列举一些生活中常见的嵌入式系统的实例。P3 嵌入式系统是用于检测、控制、辅助、操作机械设备的装置。以应用为中心，一计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积和功耗等严格要求的专用计算机系统。 3、是比较嵌入式系统与通用PC的区别。P3 （1）嵌入式系统是专用的计算机系统，而PC是通用的计算机系统。 （2）技术要求不同，通用PC追求高速、海量的数据运算；嵌入式要求对象体系的智能化控制。 （3）发展方向不同，PC追求总线速度的不断提升，存储容量不断扩大；嵌入式追求特定对象系统的智能性，嵌入式，专用性。 4、嵌入式体统有哪些部分组成？简单说明各部分的功能与作用。P6 （1）硬件层是整个核心控制模块（由嵌入式微处理器、存储系统、通信模块、人机接口、其他I/O接口以及电源组成），嵌入式系统的硬件层以嵌入式微处理器为核心，在嵌入式微处理器基础上增加电源电路、时钟电路、和存储器电路（RAM和ROM等），这就构成了一个嵌入式核心控制模块，操作系统和应用程序都可以固化在ROM中。 （2）中间层把系统软件与底层硬件部分隔离，使得系统的底层设备驱动程序与硬件无关。一般包括硬件抽象层（Hardware Abstract Layer，HAL）和板级支持包（Board Support Package，BSP）。 （3）软件层由实时操作系统（Real Time Operating System，RTOS）、文件系统、图形用户接口（Graphical User Interfaces，GUI）、网络组件组成。（4）功能层是面向被控对象和用户的，当需要用户操作是往往需要提供一个友好的人际界面。 5、嵌入式系统是怎么分类的？P7 按照嵌入式微处理器的位数分类（4位、8位、16位、32位、64位）；按照是实时性分类（硬实时系统式之系统对响应时间有严格的要求；软实时系统是对响应时间有一定要求）； 按照嵌入式软件结构分类（循环轮询系统、前后台系统、多任务系统）；按照应用领域分类。 6什么是多任务系统？多任务系统的特点些？P9 应用的场合：对于较复杂的嵌入式系统而言，存在许多互不相关的过程需要计算机同时处理，在这种情况下就需要采用多任务系统。 多任务系统的软件是由多个任务、多个中断服务程序以及嵌入式操作系统组成。任务是顺序执行的，并行性通过操作系统完成。 特点：（1）每个任务都是一个无限循环的程序，等待特定的输入，从而机型相应的处理。（2）这种程序模型将系统成分相对简单、相互合作的模块。（3）不同的任务共享同一个CPU和其他硬件，嵌入式操作系统对这些共享资源进行管理。（4）多个顺序机型的任务在宏观上是并行执行的，每个任务都运行在自己独立的CPU上。 第二章嵌入式处理器 1`嵌入式处理器有哪几类？简述各类嵌入式处理器的主要特点和应用领域。P16 嵌入式微控制器、嵌入式微处理器、嵌入式DSP、嵌入式片上系统。(1)嵌入式