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AT91FR40162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,READONLY
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,READONLY
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,READONLY
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,READONLY
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,READONLY
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,READONLY
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,READONLY
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,READONLY
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,READONLY
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.嵌入式系统的定义：一般都认为嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，可满足应用系统对功能、可靠性、成本、体积和功能有严格要求的专用计算机系统。 2.嵌入式系统的特征：（1）通常是面向特定应用的。具有功耗低、体积小和集成度高等特点。（2）硬件和软件都必须高效率地设计，量体裁衣，力争在同样的硅片面积上实现更高的性能，这样才能满足功能、可靠性和功耗的苛刻要求。（3）实时系统操作支持。（4）嵌入式系统与具体应用有机结合在一起，升级换代也同步进行。（5）为了提高运行速度和系统可靠性，嵌入式系统中的软件一般固化在存储器芯片中。 3.ARM嵌入式微系统的应用：工业控制、网络系统、成像和安全产品、无线通信、消费类电子产品。 4.ARM嵌入式微处理器的特点：（1）体积小、低功耗、低成本、高性能。（2）支持Thumb（16位）/ARM（32位）双指令集，兼容8位/16位器件。（3）使用单周期指令，指令简洁规整。（4）大量使用寄存器，大多数数据都在寄存器中完成，只有加载/存储指令可以访问存储器，以提高指令的执行效率。（5）寻址方式简单灵活，执行效率高。（6）固定长度的指令格式。 5.嵌入式系统一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统、用户软件构成。 2.哈佛体系结构的主要特点是将程序和数据存储在不同的存储空间。 3.嵌入式处理器主要有四种嵌入式微处理器（EMPU）、嵌入式微控制器（MCU）、嵌入式数字信号处理器（DSP）、嵌入式片上系统（SoC) 4.ARM7采用3级流水线结构，采用冯·诺依曼体系结构；ARM9采用5级流水线结构，采用哈佛体系结构。 5.ARM处理器共有37个32bit寄存器，包括31个通用寄存器和6个状
1.8 练习题P14 1.选择题 （1）A 说明：嵌入式系统的发展趋势表现在以下几方面： 1.产品种类不断丰富，应用范围不断普及 2.产品性能不断提高 3.产品功耗不断降低，体积不断缩小 4.网络化、智能化程度不断提高 5.软件成为影响价格的主要因素 （2）D
说明：常见的嵌入式操作系统: VxWorks，Windows CE、uC/OS-II和嵌入式Linux。 （3）A 说明：VxWorks是美国WindRiver公司于1983年开发的一种32位嵌入式实时操作系统。 2.填空题 (1)嵌入式计算机 (2)微处理器外围电路外部设备 (3)板级支持包实时操作系统应用编程接口应用程序 (4)嵌入式处理器微控制器数字信号处理器 3.简答题 （1）简述嵌入式系统的定义和特点 答：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、功耗有严格要求的专用计算机系统。 特点：专用性强、实时性好、可裁剪性好、可靠性高和功耗低等。（2）简述计算机系统的发展历程 第一阶段大致在20世纪70年代前后，可以看成是嵌入式系统的萌芽阶段； 第二阶段是以嵌入式微处理器为基础，以简单操作系统为核心的嵌入式系统； 第三阶段是以嵌入式操作系统为标志的嵌入式系统，也是嵌入式应用
开始普及的阶段； 第四阶段是以基于Internet为标志的嵌入式系统，这是一个正在迅速发展的阶段。 （3）简述MCU和DSP的区别 MCU是微控制器，DSP是数字信号处理器。 MCU相当于小型的电脑，内部集成的CPU、ROM、RAM、I/O总线，所以集成度高是它的特点。 DSP是专用的信息处理器，内部的程序是对不同的机器和环境进行特别优化，所以处理速度是最快的。 2.4 练习题 1. 填空题 (1) ARM7 ARM9 ARM9E ARM10E ARM11 (2) 精简指令集计算机 (3) Samsung ARM920T IIC总线 (4) BGA 显卡布线 (5) 1.8V 3.3V (6) 8 128 1 (7) S3C2410 64MB 64MB 2. 选择题 (1) D (2)C (3)A (4)B (5)B (6)C (7)D (8)C (9)C (10)B
大作业设计报告书 题目：嵌入式系统原理与开发 院（系）：物联网工程学院 专业: 班级： 姓名： 指导老师： 设计时间： 10-11 学年 2 学期 20XX年5月
目录 1．目的和要求 (3) 2．题目内容 (3) 3．设计原理 (4) 4．设计步骤 (5) 4.1 交通指示灯设计 (5) 4.2 S3C44B0X I/O 控制寄存器 (6) 4.3 红绿灯过渡代码： (8) 4.4 电源电路设计 (10) 4.5 系统复位电路设计 (11) 4.6 系统时钟电路设计 (11) 4.7 JTAG 接口电路设计 (12) 4.8串口电路设计 (12) 5．引脚分类图 (13) 6．参考文献 (13)
1．目的和要求 ARM技术是目前嵌入式应用产业中应用十分广泛的先进技术，课程开设的目的在于使学生在了解嵌入式系统基础理论的前提下能够掌握ARM处理器的汇编语言和c语言的程序设计方法，掌握S3C44B0X芯片的基本硬件结构特点和接口设计方法，同时熟悉ARM开发环境，学习ARM的硬件设计和软件编程的基本方法，为今后从事相关的应用与研究打下基础。通过大作业要达到如下目的： 一、掌握ARM的开发工具使用和软件设计方法。 二、掌握ARM处理器S3C44B0X的原理和GPIO接口设计原理。 三、掌握C语言与的ARM汇编语言的混合编程方法； 四、培养学生选用参考，查阅手册及文献资料的能力。培养独立思考，深入研 究，分析问题、解决问题的能力。 五、通过课程设计，培养学生严肃认真的工作作风。 2．题目内容 题目：交通指示灯系统设计 功能描述： 1．用S3C44B0X的GPIO设计相关电路； 2．设计相关的软件并注释； 3．实现十字路口2组红、黄、绿交通灯交替显示。 编程提示： 1．交通灯可用发光二极管代替； 2．电路可部分参照实验电路； 3．时间控制可以使用软件循环编程解决。
大工15春《嵌入式原理与开发》在线测试2 试卷总分：100 测试时间：-- 单选题多选题判断题 包括本科的各校各科新学期复习资料，可以联系屏幕右上的“文档贡献者” 一、单选题（共10 道试题，共30 分。）V 1. 事件驱动系统指的是能够对外部事件直接影响的系统，其中不包括（）A. 实时多任务 B. 中级处理器 C. 前后台 D. 多处理器 满分：3 分 2. FIQ出现异常中断时的中断向量为（），其位于中断向量表的最后 A. 0x0000000x B. 0X000000lc C. 0x000000xx D. 0x0000012x 满分：3 分 3. ARM的指令长度是32位，编码方式采用的是（）进制编码方式。A. 2 B. 8 C. 10 D. 16 满分：3 分 4. 嵌入式系统是以硬件和软件组成的，其中硬件设计是以（）位嵌入式处理器为核心A. 8 B. 16 C. 32 D. 64 满分：3 分 5. 哪个是不属于嵌入式操作系统应用领域的（）A. 智能仪表 B. 普通玩具 C. 军事电子 D. 工控设备 满分：3 分 6. 下面四项，哪个不属于嵌入式系统硬件的基本要素（）。A. 模拟电路 B. 设备驱动 C. 处理器 D. 电源 满分：3 分 7. 嵌入式系统的硬件由四部分组成，核心是（）。A. 嵌入式处理器 B. 外围电路 C. 接口 D. 外部设备 满分：3 分
8. 基于ARM架构的处理器存储寻址空间为（）。A. 2GB B. 4GB C. 6GB D. 8GB 满分：3 分 9. 下面四项中不属于嵌入式系统的发展趋势的是（）。A. 小型化 B. 实用性 C. 人工性 D. 高速度 满分：3 分 10. 虚拟存储系统中包括三个存储空间，不属于的是（）A. 内存空间 B. 虚存空间 C. 辅存空间 D. 硬件空间 满分：3 分 二、多选题（共10 道试题，共40 分。）V 1. 电源管理能够控制微处理器的三种不同的耗电的工作模式，分别是（）A. 空闲模式 B. 锁存模式 C. 运行模式 D. 睡眠模式 满分：4 分 2. 嵌入式系统的特征包括下面（）哪三项。A. 专用性强 B. 系统内核大 C. 较长的生命周期 D. 软件开发的非标准化 满分：4 分 3. 下面哪些属于嵌入式系统的发展趋势（）。A. 联网 B. 专业化 C. 个性化 D. 精简的系统内核 满分：4 分 4. 通用寄存器可以分成哪三类（）A. 处理器 B. 备份寄存器 C. 程序计数器 D. 未备份寄存器 满分：4 分 5. Thumb指令集和ARM指令集共同具有的两个特征是（）。A. 有较多寄存器 B. 有较多通讯总线 C. 能对CPU状态优化 D. 对存储器的访问只能通过Load/Store指令 满分：4 分 6. 下面四项中，哪些属于我国自主研发的嵌入式操作系统（）。A. WindowsCE
一、简答题 1.什么是嵌入式系统？嵌入式系统的特点是什么？ 答：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，功耗严格要求的专用计算机系统 特点：与应用密切相关，实时性，复杂的算法，制造成本，功耗，开发和调试，可 靠性，体积 2.简要说明嵌入式系统的硬件组成和软件组成。 答:硬件组成：微处理器，存储器，输入设备和输出设备。 软件组成：操作系统，文件系统，图形用户接口，网络系统，通用组建模块。 3.S3C2410A的AHB总线上连接了那些控制器？APB总线上连接了那些部件？ AHB：LCD控制器，LCD DMA，总线控制器，USB主控制器，中断控制器，ExtMaster，电源管理，Nandflash控制器，储存器控制器。 APB：通用异步收发器，内部集成电路总线（IIC），USB设备控制器，集成电路内部 声音总线（IIS），MMC/SD/SDIO主控制器，通用I/O端口（GPIO），看门狗定时器（WDT），定时时钟（RTC），总线控制器，A/D转换器，串行外设接口，定时器/脉宽调制。 4.ARM体系结构支持几种类型的异常，并说明其异常处理模式和优先级状态？ 答，支持7种类型的异常 异常处理过程：（进入异常）PC→LR，CPRS→SPSR，设置CPSR的运行模式位，跳转 到相应的异常处理程序，（异常返回）LR→PC，SPSR→CPSR，若在进入异常处理时 设置中断禁止位，要在此清楚，复位异常处理程序不需要返回。 Reset＞数据中指＞快速中断请求（ＦＩＱ）＞中断请求（IRQ）＞指令预取中止＞ 未定义指令和软件中止。 5.存储器生长堆栈可分为哪几种？各有什么特点？ 4种，满递增堆栈，满递减堆栈，空递增堆栈，空递减堆栈。 6.简述存储器系统层次结构及特点。 答：层次结构：包括Ｃａｃｈｅ，主存储器和辅助存储器 特点： 7.简述I2S总线接口的启动与停止过程。 通过I2S控制寄存器IISCON控制，当控制寄存器IISCON的地址为0=I2S禁止（停止）； 当控制寄存器IISCON的地址为1=I2S允许（开始）。 8.简述ARM系统中的中断处理过程。 中断处理过程包括：中断请求、中断排队或中断判优、中断响应、中断处理和中断返回 9.ARM微处理器支持哪几种运行模式？各运行模式有什么特点？ User：用户模式。绝大部分的任务执行都在这种操作模式下，此为正常的程序执行 模式。 FIQ：快速中断模式。支持数据传送或通道处理。 IRQ：普通中断模式。用于一半中断处理。 Supervisor：管理模式。一种操作系统受保护的方式。 Abort：中止模式。在访问数据中止后或指令预取中止后进入中止方式。 System：系统模式。是操作系统一种特权级的用户方式。 Undef：未定义模式。当执行未定义指令时会进入这种操作模式。
《嵌入式系统原理与应用》课程教学大纲 一、课程基本信息 课程代码：230449 课程名称：嵌入式系统原理与应用 英文名称：Principle and Application of Embedded System 课程类别：专业课 学时：72（其中实验32学时） 学分：3.5 适用对象: 计算机科学与技术业 考核方式：考试（平时成绩占总评成绩的30%，期末考试成绩占70%） 先修课程：计算机组成原理、操作系统、编译原理 二、课程简介 嵌入式系统原理与应用是计算机科学技术专业的一门专业课，讲述嵌入式系统的基本理论、原理。本课程是一门既与硬件关系紧密，又与嵌入式操作系统、嵌入式软件关系十分紧密课程。它围绕目前流行的32位ARM处理器和源码开放的Linux操作系统，讲述嵌入式系统的概念，软、硬件组成，开发过程以及嵌入式应用程序开发设计方法。本课程的知识将为学生今后从事嵌入式系统研究与开发打下坚实的基础。The principle of embedded system is an important course of computer science and technology, which introduce the principles and the theory of embedded system.T his curriculum is tied closely with not only hardware but also embedded operating system and embedded software. It introduce the conception of embedded system, components of software and hardware, developing progresses and designing methods of embedded programming which based on the 32bit arm processor and operating system of opened linux.The knowledge of this course would be solid foundation for the student who would be engaged in researching or developing about embedded system. 三、课程性质与教学目的 嵌入式系统原理与应用课程的性质：该课程是计算机科学与技术专业的专业课。 嵌入式系统原理与应用课程的教学目的：通过对基于ARM嵌入式芯片的系统的基本组织结构与工作原理的学习，使学生对计算机系统的硬件部分有一个全面的了解，对嵌入式软件的开发过程有一个清楚的认识，通过对嵌入式操作系统的工作原理的学习，使学生对嵌入式操作系统有一个清晰的认识，提高学生在嵌入式软件设计设计能力及解决实际问题的动手能力，为后续专业课程的学习打下坚实的基础。 四、教学内容及要求 第一章嵌入式系统导论 （一）目的与要求
AVR单片机嵌入式系统原理与应用实践 学习笔记 1.AVR单片机的基本结构 1.1.单片机的基本组成 1.1.1.单片机的基本组成结构 单片机的基本组成单元 CPU 程序存储器数据存储器I/O接口 CPU与各基本单元通过芯片内的内部总线连接。 一般情况下，内部总线中的数据总线宽度（或指CPU字长）也是单片机等级的一个重要指标。 内部总线：数据总线、地址总线、控制总线。 1.1. 2.单片机的基本单元与作用 1)MCU单元 MCU单元部分包括CPU、时钟系统、复位、总线控制逻辑等电路。 CPU： 时钟和复位电路： 总线控制电路：
2)片内存储器 单片机的存储器一般分为程序存储器和数据存储器，它们往往构成互不相同的两个存储空间，分别寻址，互不干扰。 单片机的内部结构通常使用哈佛体系结构，在这种体系中采用分开的指令和数据总线以及分开的指令和数据空间，分别采用专用的总线与CPU交换，可以实现对程序和数据的同时访问，提高了CPU的执行速度和数据的吞吐量。 3)程序存储器 程序存储器用于存放嵌入式系统的应用程序。 4)数据存储器 单片机在片内集成的数据存储器一般有两类：随机存储器RAM、电可擦除存储器EEPROM。 随机存储器RAM： 电可擦除存储器EEPROM 5)输入输出端口 并行总线I/O端口： 通用数字I/O端口：
片内功能单元的I/O端口： 串行I/O 通信口： 其他专用接口： 6)操作管理寄存器 管理、协调、控制、操作单片机芯片中各功能单元的使用和运行。 1.2.ATmega16单片机的组成 1.2.1.AVR单片机的内核结构 “快速访问”意味着在一个周期内执行一个完整的ALU操作。 AVR的算术逻辑单元ALU支持寄存器之间、立即数与寄存器之间的算术与逻辑运算功能，以及单一寄存器操作。每一次运算操作的结果将影响和改变状态寄存器（SREG）的值。 ALU操作 从寄存器组中读取两个操作数 操作数被执行将执行结果写回目的寄存器 1.2.2.ATmega16的外部引脚与封装
嵌入式系统原理与接口复习要点及思考题答案(计)
各位：根据掌握要点认真复习，后面附有作业题答案。 第1章掌握要点 1.1.1节嵌入式系统的概念 1.1．3节嵌入式系统的特点 1.3节嵌入式处理器 1.4节嵌入式系统的组成（看课件，有补充的内容） 补：1.嵌入式系统开发过程？ 2.嵌入式系统调试常用的基本方法 3.交叉编译和交叉调试 4.嵌入式操作系统 第2章掌握要点 2.1节计算机体系结构分类 2.3.1节 ARM和Thumb状态 2.3.2节 RISC技术 2.3.3节流水线技术 2.4.1 ARM存储系统 2.4.2 Cache:写通、写回、读操作分配cache、写操作分配cache、工作原理、地址映像 2.4.3节 ARM存储系统 补充: (见课件) 1. ARM简介：ARM的命名方式、5种变形
2.理解片内Flash的3种编程方法。 3.理解ARM7芯片存储器存储空间分布。（8个bank，每个bank32MB）第3章掌握要点 3.1节ARM编程模式：处理器模式、处理器工作状态、寄存器组织、 异常中断 3.2节指令格式和寻址方式 3.3节指令系统：掌握和熟练应用课件所讲的指令、可编程序段 第5章掌握要点 5.1节键盘接口：行扫描法原理、掌握编写驱动程序 5.2节 LED显示器接口：理解工作原理，掌握编写驱动程序 5．5.1节 UART异步串行接口：异步通信格式、接收的4种错误类型、初始化、发送程序、接收程序 第1章作业题答案： 1.什么是嵌入式系统？ ?第一种，根据IEEE（国际电气和电子工程师协会）的定义：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”（原文为devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants）。 ?第二种，嵌入式系统是以应用为中心、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。
2017 年秋季学期 《嵌入式系统原理与设计》课程考试试卷(A卷) 注意：1、本试卷共页； 2、考试时间:110分钟； 3、姓名、学号、网选班级、网选序号必须写在指定地方。 一、选择题 (每小题 2 分，共 30 分) 1．以下哪个不是RISC架构的ARM微处理器的一般特点：（） A. 体积小、低功耗 B. 大量使用寄存器 C. 指令格式统一，灵活高效 D. 寻址方式复杂 2. 以下哪个不是ARM的7种运行状态之一：（） A. 快中断状态 B. 服务状态 C.休眠状态 D. 无定义状态 3. 通常所说的32 位微处理器是指( )。 A. 地址总线的宽度为32 位 B. 处理的数据长度只能为32 位 C. CPU 字长为32 位 D. 通用寄存器数目为32 个 4.ADD R0,R1,[R2]属于（）。 A . 寄存器间接寻址 B. 立即寻址 C. 寄存器寻址 D. 基址变址寻址 5.数据字越长则（D） A.时钟频率越快 B. 运算速度越慢 C. 对存储器寻址能力越大 D.精度越差6.下列不是RISC指令系统特点的是（） A．大量使用寄存器 B. 采用固定长度指令格式 C. 使用单周期指令 D. 寻址方式少 7.英国电机工程师学会的定义:“嵌入式系统为控制、监视或辅助设备、机器或甚至工厂操作的装置，具有（） A．全自动操作循环 B. 以微电脑和外围构成核心 C．严格的时序和稳定性要求 D. 通常执行特定功能 8.下列不属于ARM处理器异常工作模式的是（） A.快速中断模式 B. 未定义模式 C.数据访问终止模式 D. 用户模式 9.嵌入式系统调试方式中不占用系统资源的调试方式是（） A.模拟器方式 B. ICE在线仿真器 C. 监控器方式 D. IDE在线调试器方式 10.在下列ARM处理器的各种模式中，( )模式有自己独立的R8-R14寄存器。 A.系统模式(System) B.终止模式(Abort) C.中断模式(IRQ) D.快中断模式(FIQ) 11. 在ARM Linux系统中，中断处理程序进入C代码以后，ARM的处于 ( ) 工作模式。 A.超级用户（SVC） B.快速中断（IRQ） C.中断(IRQ) D.和进入中断之前的状态有关系 12. 在ARM体系结构中，要从主动用户模式（User）切换到超级用户模式（Supervisor），应采用何种方法？( ) A. 直接修改CPU状态寄存器（CPSR）对应的模式 B. 先修改程序状态备份寄存器（SPSR）到对应的模式，再更新CPU状态 C. 使用软件中断指令（SWI） D. 让处理器执行未定义指令 13.在ARM Linux体系中，用来处理外设中断的异常模式是：（） A. 软件中断（SWI） B. 未定义的指令异常 C. 中断请求（IRQ） D. 快速中断请求（FIQ） 14.按照ARM过程调用标准（APCS），栈指针使用( )寄存器， A、R0 B、R13 C、R14 D、R15
一.单项选择题 1. 下面哪项为错误的说法（Ａ） A. 冯·诺依曼结构共用数据存储空间和程序存储空间，不共享存储器总线 B. 哈佛结构有分离的数据和程序空间及分离的访问总线 C. 哈佛结构在指令执行时，取址和取数可以进行并行操作 D. 哈佛结构指令执行时效率更高 2. 下列关于/etc/fstab文件描述，正确的是（Ｄ） A. fstab文件只能描述属于linux的文件系统 B. CD_ROM和软盘必须是自动加载的 C. fstab文件中描述的文件系统不能被卸载 D. 启动时按fstab文件描述内容加载文件系统 3. ARM9和ARM7的重要区别是（Ａ） A . ARM9带有MMU功能 B . ARM9支持Thumb指令集 C . ARM9带有Cache功能 D . ARM9是哈佛结构 4. 如果数据的存储格式是大端模式，32bit宽的数0x12345678在大端模式下的CPU 内存中的存放（假设从地址0x4000开始）。内存地址为0x4001的内容是（Ａ） A.0x34 B.0x56 C.0x23 D.0x78 5. 文件exer1的访问权限为rw-r--r--，现要增加所有用户的执行权限和同组用户的 写权限，下列命令正确的是（Ａ） A.c h m o d a+x g+w e x e r1 B.c h m o d765e x e r1 C.c h m o d o+x e x e r1 D.c h m o d g+w e x e r1 6. NAND FLASH和NOR FLASH的区别正确的是（Ｄ） A. NOR的读速度比NAND稍慢一些 B.NAND 的擦除速度远比NOR的慢 C.NAND的写入速度比NOR慢很多 D.大多数写入操作需要先进行擦除操作。 7. gcc使用下列哪个选项可以查看编译的详细过程（Ｂ） A. -o B. -v C.-E D. -g 8. 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（Ｄ） A.为加载?Boot?Loader?的?stage2?准备?RAM?空间 B.设置好堆栈 C.硬件设备初始化 D.将?kernel?映像和根文件系统映像从?flash?上读到?RAM?空间中 9. 怎样新建一个新文件：（Ａ） A.touch hello.c B.mk hello.c C.rm hello.c D.new hello.c 10. 在vi编辑器的命令模式中，删除一行的命令是：（Ｂ） A.yy B.dd C.pp D.xx
1.普适计算 在普适计算机的模式下，人们能够在任何时间、任何地点、以任何方式进行信息的获取与处理。 2.嵌入式系统 嵌入式系统是以应用为重心，以计算机技术为基础，软硬件可配置，对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格约束的专用系统，所用的计算机称为嵌入式计算机。 这类系统一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及应用程序等四个部分组成 3.实时系统 实时系统能够在限定的响应时间内提供所需水平服务的计算机系统。 实时系统分为实时控制系统和实时信息处理系统。 衡量系统实时性的三个指标： A、响应时间 B、吞吐量：在给定时间内，系统可以处理的时间总数 C、生存时间 4.嵌入式系统的主要特征 ①技术密集②专用紧凑③安全可靠④多种多样⑤及时响应⑥成本敏感 ⑦开发困难⑧不可垄断⑨其他 5.嵌入式系统按时实时性划分 嵌入式系统基本上可以看成是一个实时系统，但是，按照系统对实时性要求的程度，可以分为硬实时系统和软实时系统两类。 6.嵌入式系统基本结构 嵌入式系统有硬件和软件两大部分组成。 嵌入式系统的硬件部分可以分成三部分：处理器核、外围电路和外设与扩展。 嵌入式系统的软件结构分为四个层次：板级支持包、嵌入式实时操作系统、应用编程接口API和嵌入式应用系统。 7.嵌入式系统开发过程： ①产品定义②系统总体设计③软硬件设计④软硬件集成与测试⑤产品发布 8.嵌入式硬件系统 嵌入式硬件系统是以嵌入式微处理器为核心，主要由嵌入式微处理器、总线、存储器、输入/输出接口和外围设备组成。 嵌入式系统的硬件可分为核心微处理器、控制电路以及外设与扩展三大部分。 9.嵌入式微处理器中采用的先进技 术： ①流水线技术：指一条指令可以分若干个阶段执行，几条指令可以并行执行。 ②超标量技术：指在CPU中有一条以上的流水线，并且每个时钟周期内可以完成一条以上指令。 ③总线和总线桥：总线用于为处理器与各部件之间的连接，总线桥可用来连接不同速度不同规格的总线。 10.微处理器的分类 根据微处理器功能的不同，可分为以下四种： ①嵌入式微处理器：由通用计算机的CPU演变而来。 ②嵌入式微控制器：又称单片机，就是将整个计算机系统的主要硬件集成到一块芯片中，MCU以某一种微处理器的CPU为核心，芯片内集成了ROM、RAM、总线、总线逻辑、定时器、计数器等。 ③嵌入式DSP处理器：嵌入式数字信号处理器是专门用于信号处理方面的处理器，在系统结构上采用哈佛结构和专门的硬件乘法器。 ④嵌入式片上系统：在一个硅片上实现一个更为复杂的系统，就是片上系统SoC。 11.存储器格式 ARM体系结构用两种方法存储数据： ①大端格式：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。 ②小端格式：较高的有效字节存放在
第三章软件作业习题 3、将存储器中0x400000开始的200字节的数据，传送到0x400800开始的区域。 解： AREA procedure3,CODE,READONLY ENTRY CODE32 START MOV R0,#0x400000 LDR R1,=0x400800 MOV R7,#200 LOOP LDRB R2,[R0],#1 STRB R2,[R1],#1 SUBS R7,R7,#1 BNE LOOP CEASE B CEASE END 4、编写程序，比较存储器中0x400000和0x400004两无符号字数据的大小,并且将比较结果存于0x400008的字中，若两数相等其结果记为0,若前者大于后者其结果记为1，若前者小于后者其结果记为-1。解： AREA procedure4,CODE,READONLY ENTRY CODE32 START MOV R0,#0x400000 LDR R1,[R0],#4 ;取第1个数 LDR R2,[R0],#4 ;取第2个数 CMP R1,R2 ;将两个数相比较 MOVHI R1,#1 ;R1比R2大
精选文库 MOVLO R1,#-1 ;R1比R2小 MOVEQ R1,#0 ;两个数相等 STR R1,[R0] CEASE B CEASE END 5、存储器从0x400000开始的100个单元中存放着ASCII码，编写程序，将其所有的小写字母转换成大写字母，对其它的ASCII码不做变换。 解： AREA procedure5,CODE,READONLY ENTRY CODE32 START MOV R0,#0x400000 MOV R1,#0 LOOP LDRB R2,[R0,R1] CMP R2,#0x61 ;与‘a’比较 BLO NEXT ;小于转到NEXT CMP R2,#0x7B ;0x7A为‘z’ SUBLO R2, R2,#0x20 ;小于转换 STRBLO R2,[R0,R1] ;小于保存 NEXT ADD R1,R1,#1 CMP R1,#100 BNE LOOP CEASE B CEASE END 6、编写一程序，查找存储器从0x400000开始的100个字中为0的数目，将其结果存到0x400190中。 解： AREA procedure6,CODE,READONLY ENTRY
第1章 什么是嵌入式系统 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、适用于对系统功能、可靠性、成本、体积、功耗等有严格要求的专用计算机系统。 嵌入式系统的应用领域有哪些列举一些生活中的嵌入式系统实例。 嵌入式系统的应用领域有交通管理、工控设备、智能仪器、汽车电子、环境监测、电子商务、医疗仪器、移动计算、网络设备、通信设备、军事电子、机器人、智能玩具、信息家电等； ①网络设备: 交换机、路由器、Modem 等。 ②消费电子: 手机、MP3、PDA、可视电话、电视机顶盒、数字电视、数码照相机、数码摄像机、信息家电等。 ③办公设备: 打印机、传真机、扫描仪等。 ④汽车电子: ABS (防死锁制动系统)、供油喷射控制系统、车载 GPS 等。 ⑤工业控制: 各种自动控制设备 嵌入式系统的组成有哪些 嵌入式系统一般由硬件层，中间层，软件层三层组成。 嵌入式系统的特点有哪些 嵌入式系统有以下4个特点：系统内核小、专用性强、系统精简、实时性高。 简述嵌入式系统的发展。 嵌入式系统具有以下6个发展趋势：系统工程化、开源化、功能多样化、节能化、人性化、网络化。 常用的嵌入式处理器分为哪几类
常见的嵌入式处理器有一下四类：嵌入式微处理器、嵌入式微控制器、嵌入式 DSP 处理器、嵌入式片上系统。 嵌入式操作系统的特点有哪些 嵌入式操作系统有以下6个特点：系统内核小、专用性强、系统精简、高实时性、多任务的操作系统、需要专用开发工具和环境。 什么是实时操作系统 IEEE 实时 UNIX 分委会认为实时操作系统应具备哪些特点实时操作系统是指在限定的时间内能对过程调用产生正确的响应的操作系统。IEEE 的实时UNIX分委会认为实时操作系统应具备以下特点：异步的事件响应、切换时间和中断延迟时间确定、优先级中断和调度、抢占式调度、内存锁定、连续文件、同步。 常用的嵌入式操作系统有哪些它们各有什么特点
嵌入式原理与应用课程设计任务书 （08级电气自动化01班与02班） 1.课程设计题目： 1）设计一个LED灯指示控制直流电机控制装置 使用4个LED灯指示，包括直流电机的低速转动与停转，高速转动与停转。 2）设计一个LED灯指示控制步进制电机控制装置 使用4个LED灯指示，单（单相绕组通电）四拍（A-B-C-D-A。。。）步进制电机的顺时针转动与停转，逆时针转动与停转。 3）设计一个红绿LED灯指示控制人行道过马路装置 使用7个或14个LED灯做一位或两位7段数码管管倒计时控制红绿黄灯亮，实现对人行道和车行道的控制；或用多个LED和蜂鸣器在另一个定时器的指示下控制红绿黄灯亮，实现对人行道和车行道的控制。 2.课程设计目的： 1）理解与掌握嵌入式袁智勇教材5.4节I/O端口。 2）理解嵌入式袁智勇教材6.1节中断概述。 3）理解与掌握嵌入式袁智勇教材6.3节定时器工作原理。。 4）掌握与使用周立功教程4.2节GPIO，掌握自动化流程控制的通断控制LED灯的控制编程与硬件实现。 5）掌握与使用周立功教程4.5节定时器0与定时器1，准确的使用定时器0与定时器1进行自动化流程控制直流电机的控制编程与硬件实现；步进制电机的控制编程与硬件实现；及7段数码管倒计时指示交通灯的编程与硬件实现。
6）根据上述理论与资源和嵌入式指导书2440实验182页-188页，写出该课程设计报告。 3.课程设计主要内容： 1）每两至三人一组根据该组所选的题目，可选1-2个题目，绘出该课程设计电路图和列出使用器件明细表；领取明细表器件与焊接工具。完成该 电路图的焊接。 2）每组每人根据所选的题目编写该课题程序，调试正确后，烧写到LPCARM2103模块中去；实现该课程设计。 3）使用A4纸每人结合本课程设计目的和课程设计主要内容，撰写一份设计《嵌入式原理与应用课程设计报告》；并包含课题原理论述，实现电路 与编程论述，电路图，器件明细表，实现程序，调试烧写过程，课程设 计检验测试与实现，展望联想与总结。 4.课程设计资料： 1）《嵌入式系统原理与应用技术》北京航空航天大学出版社教材袁智勇著2）《EasyARM2103教材》广州周立功单片机发展有限公司编 3）直流电机dynamo-1 程序和步进制电机motor-0程序作者指导教师刘敦放 5.课程设计提交时间： 课程设计报告和课程设计演示和设计实用工具、LPCARM2103模块及仿真器一起在2011年12月15日以前一起交给刘敦放老师。
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 1.ARM9处理器和工作状态有哪些？ 答：ARM状态：此时处理器执行32位的的字对齐的ARM指令。 Thumb状态：此时处理器执行16位的，半字对齐的Thumb指令 2.叙述ARM9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称为子程序寄存器，R15用作程序计数器。 4.ARM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。 5.ARM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）三种数据类型。其中，字需要4字节对齐，半字需要2字节对齐。 7.叙述CPSR寄存器及其各位数据位的作用？ 答：CPSR是当前程序状态寄存器，是在任何模式下都可以访问的通用状态寄存器，它包括
版权说明 本文件中出现的任何文字叙述、文件格式、插图、照片、方法、过程等内容，除另有特别注明，版权均属本人所有。 ----WangYiwei 由于我正在学习“嵌入式系统原理与应用——基于ARM微处理器和Linux操作系统”这门课程，网络上找不到课后习题答案。因此本人通过认真地做习题，不懂百度，查阅相关书籍等途径，整理了一份答案，可供各位参考。 注意：答案并不一定完全正确，有异议的答案欢迎提出来大家一起探讨。 练习题P14 1.选择题 （1）A 说明：嵌入式系统的发展趋势表现在以下几方面： 1.产品种类不断丰富，应用范围不断普及 2.产品性能不断提高 3.产品功耗不断降低，体积不断缩小 4.网络化、智能化程度不断提高 5.软件成为影响价格的主要因素 （2）D 说明：常见的嵌入式操作系统: VxWorks，Windows CE、uC/OS-II和嵌入式Linux。 （3）A 说明：VxWorks是美国WindRiver公司于1983年开发的一种32位嵌入式实时操作系统。 2.填空题 (1)嵌入式计算机 (2)微处理器外围电路外部设备 (3)板级支持包实时操作系统应用编程接口应用程序 (4)嵌入式处理器微控制器数字信号处理器 3.简答题 （1）简述嵌入式系统的定义和特点 答：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、功耗有严格要求的专用计算机系统。 特点：专用性强、实时性好、可裁剪性好、可靠性高和功耗低等。
（2）简述计算机系统的发展历程 第一阶段大致在20世纪70年代前后，可以看成是嵌入式系统的萌芽阶段； 第二阶段是以嵌入式微处理器为基础，以简单操作系统为核心的嵌入式系统； 第三阶段是以嵌入式操作系统为标志的嵌入式系统，也是嵌入式应用开始普及的阶段； 第四阶段是以基于Internet为标志的嵌入式系统，这是一个正在迅速发展的阶段。 （3）简述MCU和DSP的区别 MCU是微控制器，DSP是数字信号处理器。 MCU相当于小型的电脑，内部集成的CPU、ROM、RAM、I/O总线，所以集成度高是它的特点。 DSP是专用的信息处理器，内部的程序是对不同的机器和环境进行特别优化，所以处理速度是最快的。 练习题 1. 填空题 (1) ARM7 ARM9 ARM9E ARM10E ARM11 (2) 精简指令集计算机 (3) Samsung ARM920T IIC总线 (4) BGA 显卡布线 (5) (6) 8 128 1 (7) S3C2410 64MB 64MB 2. 选择题 (1) D (2)C (3)A (4)B (5)B (6)C (7)D (8)C (9)C (10)B 3. 简答题 (1)ARM和S3C2410X有什么关系? S3C2410是韩国三星公司生产的嵌入式处理器,它采用了ARM公司的ARM920T(即ARM9)内核 (2)ARM7是32位RISC处理器，使用3级流水线，采用冯 ?诺依曼体系结构,不支持MMU。 (3)ARM8是32位RISC处理器，使用5级流水线，采用哈佛体系结构，支持MMU。 (4)S3C2410X芯片有27根地址线，8根片选线(nGCS)，32根数据线。 (5)S3C2410X芯片内部集成了一个LCD控制器，SDRAM控制器，3个通道UART，4个通道DMA，4个具有PWM 功能的计时器和一个内部时钟，8通道的10位ADC。 (6)ARM体系结构有哪几种工作状态？又有哪几种运行模式？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模式？
第一章 1、嵌入式系统的应用范围：军事国防、消费电子、信息家电、网络通信、工业 控制。 2、嵌入式系统定义：嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软件 与硬件可裁剪，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。（嵌入式的三要素：嵌入型、专用性与计算机系统）。 3、嵌入式系统的特点：1)专用性强；2）实时约束；3）RTOS；4）高可靠性；5） 低功耗；6）专用的开发工具和开发环境；7）系统精简； 4、嵌入式系统的组成： （1）处理器：MCU、MPU、DSP、SOC； （2）外围接口及设备：存储器、通信接口、I/O 接口、输入输出设备、电源等；（3）嵌入式操作系统：windows CE、UCLinux、Vxworks、UC/OS; （4）应用软件：Bootloader 5、嵌入式系统的硬件：嵌入式微处理器（MCU、MPU、DSP、SOC），外围电路， 外部设备； 嵌入式系统的软件：无操作系统（NOSES），小型操作系统软件（SOSE）S，大型 操作系统软件（LOSES）注：ARM 处理器三大部件：ALU、控制器、寄存器。 6、嵌入式处理器特点：（1）实时多任务；（2）结构可扩展；（3）很强的存储区 保护功能；（4）低功耗； 7、DSP处理器两种工作方式：（1）经过单片机的DSP可单独构成处理器；（2） 作为协处理器，具有单片机功能和数字处理功能； 第二章 1、IP核分类：软核、固核、硬核； 2、ARM 处理器系列：（1）ARM7系列（三级流水，thumb 指令集，ARM7TDMI）; (2)ARM9系列（DSP处理能力，ARM920T）（3）ARM/OE（增强DSP）（4）SecurCone 系列（提供解密安全方案）；（5）StrongARM系列（Zntle 产权）；（6）XScale系列（Intel 产权）；（7）Cortex 系列（A：性能密集型；R：要求实时性；M：要求低 成本） 3、ARM 系列的变量后缀：（1）T：thumb 指令集；（2）D：JTAG调试器；（3）快
第一章 嵌入式系统概述 1.什么是嵌入式系统？ 2.嵌入式系统的组成。 3.通过查阅资料，你认为嵌入式系统的发展趋势如何？ 4.RISC架构与CISC架构的特点和区别。 5.冯?诺依曼（Von Neumann）结构或哈佛（Harvard）的特点。 6.请分析课堂上讲解的基于ucosII的程序工作原理。将其改写成单片机C程序和汇编程 序。 第二章 ARM7体系结构 1.分析ARM7的3级流水线的工作方式。 2.比较ARM7与单片机的异常向量表，当前程序状态寄存器。 3.简述ARM7处理器的2种工作状态和7种运行模式。 4.MOV指令与LDR指令都是往目标寄存器中传送数据，它们的区别。 第三章 ARM7TDMI(-S)指令系统 1.比较ARM7与单片机的寻址方式种类的区别。 2.解释满递减堆栈。 3.试分析ARM7的RISC汇编指令的特点。 第四章 ARM硬件结构 1.ARM的片内、外存储器编程通常有哪些方法？ 2.简述ARM7存储空间的映射分布 3.简述存储器映射原因。 4.分析存储器重映射的原因。 5.程序分析题。试分析该程序，并计算PLL中M和P的值。 config.h中的部分代码 /* System configuration .Fosc、Fcclk、Fcco、Fpclk must be defined */ /* 系统设置, Fosc、Fcclk、Fcco、Fpclk必须定义*/ #define Fosc 11059200 //Crystal frequence,10MHz~25MHz，should be the same as actual status. //应当与实际一致晶振频率,10MHz~25MHz #define Fcclk (Fosc* 4) //System frequence,should be (1~32)multiples of Fosc,and should be equal // or less than 60MHz. 系统频率，必须为Fosc的整数倍(1~32)，且<=60MHZ #define Fcco (Fcclk * 4) //CCO frequence,should be 2、4、8、16 multiples of Fcclk, ranged from 156MHz to // 320MHz. CCO频率，必须为Fcclk的2、4、8、16倍，范围为156MHz~320MHz #define Fpclk (Fcclk / 4) * 1 //VPB clock frequence , must be 1、2、4 multiples of (Fcclk / 4). //VPB时钟频率，只能为(Fcclk / 4)的1、2、4倍