2022年嵌入式系统复习资料整理 .pdf

1.什么是嵌入式系统？其特点有些什么？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。”特点： 1）是专用的计算机系统，用于特定的任务；2）资源较少，可以裁减；3) 功耗低，体积小，集成度高，成本低; 4）使用实时操作系统；5) 可靠性要求更高，具有系统测试和可靠性评估体系; 6）运行环境差异大7）大部分程序固化在ROM 中；8) 较长的生命周期；9）嵌入式微处理器通常包含专用调试电路2.嵌入式系统的BooTLoader 的功能是什么？答： BootLoader 是系统加电后、操作系统内核或用户应用程序运行之前，首先必须运行的一段程序代码。通过这段程序 ,为最终调用操作系统内核、运行用户应用程序准备好正确的环境。（对于嵌入式系统来说，有的使用操作系统，也有的不使用操作系统，但在系统启动时都必须运行BootLoader，为系统运行准备好软硬件环境。）3.目前嵌入式操作系统有哪些？答： 1） C/OS-II 嵌入式操作系统内核；2）VxWorks 嵌入式实时操作系统；3）WinCE 操作系统； 4）Linux 操作系统；5）Symbian 操作系统4.构造嵌入式开发环境有哪几种形式？答： 1）交叉开发环境；2）软件模拟环境；3)评估电路板5.嵌入式系统开发的基本流程? 答：1）系统定义与需求分析；2）系统设计方案的初步确立；3）初步设计方案性价比评估与方案评审论证；4）完善初步方案、初步方案实施；5）软硬件集成测试；6）系统功能性能测试及可靠性测试。6.什么是可编程片上系统？答：用可编程逻辑技术把整个系统放到一块硅片上,称作可编程片上系统SOPC.它是一种特殊的嵌入式系统，首先它是 SOC，即由单个芯片实现整个系统的主要逻辑功能，具有一般SOC 基本属性；其次，它又具备软硬件在系统可编程的功能，是可编程系统，具有可裁剪、可扩充、可升级等灵活的设计方式。7.有时要使用Thumb 技术的原因答： （Thumb 指令集是把32 位的 ARM 指令集的一个子集重新编码后形成的一个特殊的16 位指令集。）在性能和代码大小之间取得平衡，在需要较低的存储代码时采用Thumb 指令系统用Thumb 指令编写最小代码量的程序（能够很好的解决代码长度的问题），却取得以ARM 代码执行的最好性能，可以带来低功耗,小体积 ,低成本。8.ARM 处理器的工作模式有哪几种？答：1）正常用户模式（usr） ；2）快速中断模式（fiq ） ；3）普通中断模式（irq） ；4）操作系统保护模式（svc）或 管理模式；5）数据访问中止模式（abt） ；6）处理未定义指令的未定义模式（und） ；7）运行特权级的操作系统任务的系统模式（sys） 。9.寄存器 R13，R14，R15 的专用功能各是什么？答： 1）寄存器R13 保存堆栈指针SP；2）寄存器 R14 用作子程序链接寄存器，也称为LR ，用以保存返回地址；3）R15（PC）用作程序计数器。10.寄存器 CPSR，SPSR 的功能各是什么？答： 1）CPSR 包含条件码标志、中断禁止位、当前处理器模式以及其它状态和控制信息。所有处理器模式下都可以访问当前的程序状态寄存器CPSR。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 4 页 - - - - - - - - - 2）在每种异常模式下都有一个对应的物理寄存器程序状态保存寄存器SPSR。当异常出现时， SPSR 用于保存CPSR 的状态，以便异常返回后恢复异常发生时的工作状态。11.ARM 的异常有哪几种，各进入何种工作模式？他们退出各采用什么指令？答： 1）复位（ Reset）异常（管理模式） ；2）未定义指令（undefined instruction ）异常（未定义模式） ；3）软件中断（ SWI）异常（管理模式） ；4）指令预取中止（Prefech Abort）异常（中止模式） ；5）数据访问中止（Data Abort） （中止模式） ；6）快速中断请求（FIQ） （FIQ 模式） ；7）外部中断请求（IRQ） （ IRQ 模式） 。异常返回指令：1）SWI，未定义的返回：MOVS PC,R14 ；2）IRQ,FIQ, 预取中止的返回：SUBS PC,R14,#4；3）数据中止返回并重新存取：SUBS PC,R14,#8 异常中断的优先级：复位（最高优先级）- 数据异常中止-FIQ - IRQ-预取指异常中止-SWI- 未定义指令（包括缺协处理器）。12.什么是小端和大端存储器组织？答：1)小端存储器组织是较高的有效字节存放在较高的存储器地址，较低的有效字节存放在较低的存储器地址（同同小）。 2) 大端存储器组织是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（正反大） 。13.什么是数据的边界对齐？答：默认情况下，ADS 编译器使用的是数据类型的自然边界对其方式。数据的自然对其方式是指：如果该数据类型是 n 个字节的，那么该数据类型就按n字节对齐。14.ARM 核现在有哪几种？答： ARM7 、 ARM9 、ARM9E 、ARM10E, 、SecurCore 、ARM11 15.ARM 的寻址方式有哪些？各写一条说明。答： 1）立即寻址（1） ADD R0， R0， 1 /*R0 R01*/ （2）ADD R0，R0， 0 x3f /*R0 R00 x3f*/ ；2）寄存器寻址 （ADD R0，R1， R2 /*R0 R1R2*/ ） ；3）寄存器间接寻址（1） 、LDR R0，R1 /*R0 R1*/ ；（2）STR R0，R1 /*R1 R0*/ ；4）基址加偏址寻址（1） 、LDR R0 ，R1， 4；R0R14；（2） 、LDR R0 ，R1， 4！ ； R0R14、R1R14；（3） 、LDR R0 ，R1 ， 4； R0R1 、R1R14 5）堆栈寻址 （1） 、 STMFD SP! R1-R7,LR；（2） 、LDMFD SP! R1-R7,LR；6）块拷贝寻址 （1） 、LDMIA R0!, R2-R9 ； （ 2） 、STMIA R1,R2,R9 ；7）相对寻址16.在 ARM 的立即寻址方式下其立即数如何在指令编码中表示？答：在 ARM 数据处理指令中，当参与操作的第二操作数为立即数型时，每个立即数都是采用一个8 位的常数循环右移偶数位而间接得到。其中循环右移的位数由一个4 位二进制的两倍表示，如果立即数记作 ，8 位常数记作immed_8， 4 位的循环右移值记作rotate_imm， 有效的立即数是由一个8 位的立即数循环右移偶数位得到。因此有效立即数immediate 可以表示成： =immed_8 循环右移（ 2rotate_imm）17.指令 ADR ，ADRL 、LDR 、NOP 是如何处理地址值读入到寄存器中的？答： ADR 是将基于PC 或者寄存器的地址值读入到寄存器的,ADR 伪指令通常被替换成一条ADD 指令或 SUB 指令来实现该ADR 指令的功能。而ADRL伪指令与ADR 指令的最大不同之处是,它可以读取更大范围内的地址,而且被编译器替换成2 条数据处理指令。LDR 将一个 32 位的立即数或者一个地址值读取到寄存器中。大范围的地址读取。 NOP 在汇编时将被替换成ARM 中的空操作。18.指令 LDR R1,=0 xFFF是如何将立即数0 xfff 读入到 R1 的？答：由于需要读取的寄存器的数据超过了MOV 及 MVN 指令可操作的范围,编译器将该常数放在数据缓冲区中，同时用一条基于PC 的 LDR 指令读取该常数。LDR R1 ，PC，offset_to_LPOOL. 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 4 页 - - - - - - - - - . LTORG ; 声明数据缓冲池LPOOL DCD OxFFF ； OxFFF 放在数据缓冲池中。19.如何在 c语言程序中内嵌汇编？答：内嵌的汇编指令包括大部分的ARM 指令和 Thumb 指令，但是不能直接引用C 的变量定义，数据交换必须通过 ATPCS 进行。嵌入式汇编在形式上表现为独立定义的函数体。20.如何在汇编语言程序访问C 语言的全局变量？答：汇编程序可以通过地址间接访问在C 语言程序中声明的全局变量。通过使用IMPORT 关键词引人全局变量，并利用 LDR 和 STR 指令根据全局变量的地址可以访问它们。对于不同类型的变量，需要采用不同选项的LDR 和 STR 指令，如下所示：1）unsigned char LDRB/STRB ；2）unsigned short LDRH/STRH ；3）unsigned int LDR/STR ；4）char LDRSB/STRSB ；5）Short LDRSH/STRSH 21.在 C 语言程序如何调用汇编语言程序？答：为了保证程序调用时参数的正确传递，汇编程序的设计要遵守ATPCS。在汇编程序中需要使用EXPORT 伪操作来声明， 使得本程序可以被其它程序调用。同时，在 C 程序调用该汇编程序之前需要在C 语言程序中使用extern关键词来声明该汇编程序。22.汇编语言程序调用C 语言程序？答：为了保证程序调用时参数的正确传递，汇编程序的设计要遵守ATPCS。在 C 程序中不需要使用任何关键字来声明将被汇编语言调用的C 程序，但是在汇编程序调用该C 程序之前需要在汇编语言程序中使用IMPORT 伪操作来声明该C 程序。在汇编程序中通过BL 指令来调用子程序。23.在嵌入式C 语言程序设计中为提高程序效率的相关设计技巧。答： 1）变量定义；2）参数传递； 3）循环条件； 4）以空间换时间；5）数学方法解决问题；6）使用位操作；7）嵌入汇编。24.Linux 操作系统的内核、文件系统、编程接口等。P192 P201 答： Linux 的内核也有很多种，例如普通的Linux 内核、 uClinux 内核、 RTLinux 内核等25.嵌入式 Linux 操作系统的特点。答：广泛的硬件支持、内核高效稳定、开放源码，软件丰富、优秀的开发工具、完善的网络通信和文件管理机制，26.Windows CE 操作系统及其特点。答： Windows CE 是一个 32 位、多任务、多线程的操作系统，其开放式的设计结构适用于各种各样的设备，其主要特点：一、CE 是一种压缩并可升级的软件系统，即使在小内存条件下，也能提供较高的性能。二、CE 具有便于携带的优点，可以运行于多种微处理器上三、CE 拥有很好的电源管理系统，能延长移动设备的电池寿命四、 CE 支持标准的通讯系统，可以非常方便地访问Internet，发送和接受电子邮件，浏览万维网。程序解释AREA COPYBS,CODE,READONLY ；定义一个代码段ENTRY ；程序入口LDR RO,=SRC ；取得原数据表的表头LDR R1,=DST ；取得目标数据表的表头MOV R2,#20 ；R4 作为循环控制BCOPY MOVS R3,R2,LSR,#3 ；R3=R2 3 逻辑右移 3 位BEQ CWORD ；若 Z=1,跳转到 CWORD OCOPY LDMIA R0!,R4-R11 ；加载 R0 指向的地址上的多字数据，保存到R4R11 中，R0 值更新STMIA R1!,R4-R11 ；将 R4-R11 的数据存储到R1 指向的地址上，R1 值更新名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 4 页 - - - - - - - - - SUBS R3,R3,#1 ；R3=R3-1 BNE OCOPY ；若 Z=0,跳转到 OCOPY CWORD AND R2,R2,#7 ；R2=R2&7 BEQ STOP ；若 Z=1，跳转到 STOP WCOPY LDR R3,R0,#4 ；将 R3 中的字数据读入以R0 为地址的存储器中，并将新地址R0+4 写入 R1 STR R3,R1,#4 ；将 R3 中的字数据写入以R1 为地址的存储器中，并将新地址R1+4 写入 R1 SUBS R2,R2,#1 ；R2=R2-1 BNE WCOPY ；若 Z=0,跳转到 WCOPY STOP ,在程序中常常需要根据一定的参数选择执行不同的子程序。跳转表中存放的是各子函数的地址，选择不同的子程序的参数是该子程序在跳转表中的偏移量。在本例中R3 寄存器中存放的是跳转表的基地址（首选地址， 其中存放的是第一个子程序的地址） 。R0 寄存器的值用于选择不同的子程序；当R0 为 0 时，选择的是子程序DoAdd ；当 R0 为 1 时，选择的是子程序DoSub。在 ADS 编译环境程序如下：AREA Jump，CODE ，READONL Y ；设置本程序的名称及属性NUM EQU 2 ；跳转表中的子程序个数ENTRY ；程序执行的入口点Start MOV R0,#0 ；设置 3个参数， R0 选择调用哪个子程序MOV R1,#3 ；R1 为子程序要用的参数MOV R2,#2 ；R2 为子程序要用的参数BL Func ；调用子程序Func，进行算术运算Stop MOV R0 ,#0 x18 ；本条与下条指令的作用是参数传递LDR R1,=&20026 SWI 0 x123456 ；将 CPU 的控制权交给调试器Func CMP R0，#NUM ；判断 R0 是否在有效范围之内MOVHS PC，LR ；如果超出范围则程序返回ADR R3，JTable ；读取跳转表的基地址LDR PC， 【R3，R0，LSL #2】 ；根据参数R0 的值跳转到相应的子程序JTable DCD DoAdd ；当参数 R0 为 0 时上面的代码将选择DoAdd DCD DoSub ；当参数 R0 为 1 时上面的代码将选择DoSub DoAdd ADD R0，R1，R2 ；子程序 DoAdd 执行加法操作MOV PC， LR ；子程序返回DoSub SUB R0，R1， R2 ；子程序 DoSub 执行减法操作MOV PC， LR ；子程序返回END ；结束汇编名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 4 页 - - - - - - - - -