嵌入式期末试卷

嵌入式期末试卷

1、嵌入式系统是以应用中心，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、在嵌入式系统设计过程中，需求分析包括：功能性需求分析和非功能性需求分析。

3、ARM字数据存储格式有：大端格式和小端格式。

4、总线按照传输关系分类可分为：主从结构和对等结构。

5、RS-232C的帧格式由四部分组成，包括：起始位、数据位、奇偶校验位和停止位。

6、USB低速设备应该在D-线上接一个上拉电阻，全速设备应该在D+线上接一个上拉电阻。

7、I/O接口电路数据传送方式有：查询、中断、DMA、I/O通道和I/O处理机方式。

8、实时系统的关键问题是保证系统的实时性；实时操作系统就是指具有实时性、能支持实时系统工作的操作系统。

9、实时操作系统的评价指标有：任务调度算法、上下文切换时间、确定性、最小内存开销和最大中断禁止时间。

10、Bootloader主要功能是系统初始化、加载和运行内核程序。

1、下面哪个系统属于嵌入式系统。（ D ）

A、“天河一号”计算机系统

B、联想T400笔记本计算

机

C、联想S10上网本

D、联想OPhone手机

2、软硬件协同设计方法与传统设计方法的最大不同之处在于（ B ）。

A、软硬件分开描述

B、软硬件统一描述

C、协同测试

D、协同验证

3、下面关于哈佛结构描述正确的是（ A ）。

A、程序存储空间与数据存储空间分离

B、存储空间与IO空间

分离

C、程序存储空间与数据存储空间合并

D、存储空间与IO空间

合并

4、下面哪一种工作模式不属于ARM特权模式（ A ）。

A、用户模式

B、系统模式

C、软中断模式

D、

FIQ模式

5、ARM7TDMI的工作状态包括（ D ）。

A、测试状态和运行状态

B、挂起状态和就绪状态

C、就绪状态和运行状态

D、ARM状态和Thumb状

态

6、指令“LDMIA R0!, {R1, R2, R3, R4}”的寻址方式为（ C ）。

A、立即寻址

B、寄存器间接寻址

C、多寄存器寻址

D、堆栈寻址

7、USB接口移动硬盘最合适的传输类型为（ B ）。

A、控制传输

B、批量传输

C、中断传输

D、等时

传输

8、下面哪一种功能单元不属于I/O接口电路。（ D ）

A、USB控制器

B、UART控制器

C、以太网控制器

D、LED

9、下面哪个操作系统是嵌入式操作系统。（ B ）

A、Red-hat Linux

B、μCLinux

C、Ubuntu Linux

D、SUSE

Linux

10、使用Host-Target联合开发嵌入式应用，（ B ）不是必须的。

A、宿主机

B、银河麒麟操作系统

C、目标机

D、交叉编译器

1、简述嵌入式处理器的特点（列出五个特点以上）。

答：低档处理器多采用哈佛结构，高档处理器多采用冯〃诺伊曼结构；品种规格系列化；对实时多任务有很强的支持能力；可靠性高、功耗低、集成度高、性价比高。（每个特点1分）

2、什么是CMOS电平？有何特点？

答：

发送端：高电平>0.9Vdd，低电平<0.1Vdd；（2分）

接收端：高电平>0.7Vdd，低电平<0.3Vdd。（2分）

特点：噪声容限大，负载能力强。（1分）

3、什么是信号的建立时间？什么是信号的保持时间？

答：

建立时间：在时钟信号边沿到来之前，数据信号必须提前一段时间保持稳定有效。（2.5分）

保持时间：在时钟信号边沿到来之后，数据信号必须在随后的一段时间内保持稳定有效。（2.5分）

4、什么是非抢先式实时操作系统？有何优缺点？它的实时性如何决定？

答：对于基于优先级的实时操作系统而言，非抢先式实时操作系统是指某个任务运行后，就把CPU控制权完全交给了该任务，直到它主动将CPU控制权还回来。（2分）

优点：实时性比不使用实时操作系统的好，程序设计相对简单，可调用不可重入函数（任务间不嵌套）。（1分）

缺点：如果最长任务的执行时间不能确定，系统的实时性就不能确定。（1分）

实时性：取决于最长任务的执行时间。（1分）

5、简述优先级倒置产生的条件、现象以及解决方案。

答：

条件：基于优先级抢先式的任务调度、资源共享。（1分）

现象：低优先级任务L和高优先级任务H共享资源，在任务L占有共享资源之后，任务H就绪，但这时任务H必须等待任务L完成对共享资源的操作。在任务L完成对共享资源的操作之前，任务M也已就绪并将抢先任务L运行。在任务M运行时，系统中具有最高优

先级的任务H 仍然保持挂起状态。（3分） 解决方案：优先级继承、优先级顶置。（1分）

1、右下图为USB 批量IN 传输事务流程图，请根据右下图用文字叙述其工作过程（包括4+2个分支并说明分支出现的原因）。

IN

空闲

令牌段

Token

数据段Data

握手段Handshake

空闲

主机发出设备发出

DATA0/1ACK

NAK STALL

答：

（1） 令牌段：（2分）

a) 主机发出令牌包，寻址从机。 （2） 数据段：（4分）

a) 从机如果接收令牌包出错，无响应； b) 从机端点不存在，回送STALL ； c) 从机端点数据未准备好，回送NAK ； d) 从机端点数据准备好，回送数据包。 （3） 握手段：（4分）

a) 主机如果接收数据包出错，无响应； b) 主机如果接收数据包正确，回送ACK 。

2、请用C语言编写一个简单框架程序（个别地方也可文字叙述），要求体现前后台系统的编程思想（任务就是一个函数，直接调用，无需实现，但至少三个任务），并分析前后台系统的优缺点以及它的实时性如何决定。

答：

后台程序：

void main( void )

{ Init( ) //初始化

while(1) （1分）

{ if( eventFlag1) （1分）

task1( );

else if( eventFlag2) （1分）

task2( );

else if( eventFlag3) （1分）

task3( );

}

}

前台程序：

__irq void HandleFlag1( void ) （1分）

{ 清中断请求标志;

eventFlag1 = true; }

__irq void HandleFlag2( void ) （1分）

{ 清中断请求标志;

eventFlag2 = true; }

__irq void HandleFlag3( void ) （1分）

{ 清中断请求标志;

eventFlag3 = true; }

优点：系统结构简单，几乎不需要额外的存储开销。（1分）

缺点：所有的任务具有相同的优先级别，任务响应时间不可预测；后台程序是一个无限循环的结构，一旦在这个循环体中正在处理的任务崩溃，使得整个任务队列中的其他任务得不到机会被处理，从而造成整个系统的崩溃。（1分）

实时性：取决于所有其它任务的执行时间之和。（1分）

3、形形色色的嵌入式系统默默无闻地生活在我们的身边，为我们的学习生活增加了无穷的乐趣。请列举你所熟悉的五个嵌入式应用系统，并对每个嵌入式系统作简单的分析（指出它为什么是嵌入式系统）。

答：答案众多（评分标准：每一个应用2分，其中题目1分，简要分析1分）

U盘（2分）；MP3播放器（2分）；手机（2分）；蓝牙耳机（2分）；GPS导航仪（2分）。等等

简要分析略。

1、从模块结构来看，嵌入式系统由三大部分组成，分别是：硬件、软件和开发平台。

2、嵌入式系统的设计过程包括：需求分析、规格说明、体系结构设计、构件设计、系统集成和系统测试。

3、ARM系列微处理器支持的边界对齐格式有：字节对齐、半字对齐和字对齐。

4、RAM存储器有两种，分别是：SRMA和DRAM。

5、总线由传输信息的物理介质和管理信息传输的协议组成。

6、采用RS232C实现最简单的双机互联，至少需要如下信号线：TXD、RXD和GND。

7、USB通信总线中的事务可能由令牌包、数据包和握手包组成。

8、I/O接口编址方式有两种，分别是：统一编址和独立编址。

9、在宿主机上使用编译器软件将嵌入式应用、嵌入式操作系统编译成为可以在目标机上运行代码的过程，称为交叉编译，而采用的编译器称为交叉编译器。

10、嵌入式操作系统的内核构成包括系统初始化、多任务管理和内存管理。

1、下面哪个系统不属于嵌入式系统（ D ）。

A、MP3播放器

B、GPS接收机

C、“银河玉衡”核心路由器

D、“天河一号”计算机系

统

2、在嵌入式系统设计中，嵌入式处理器选型是在进行（ C ）时完成。

A、需求分析

B、系统集成

C、体系结构设计

D、软

硬件设计

3、下面哪一类嵌入式处理器最适合于用于工业控制（ B ）。

A、嵌入式微处理器

B、微控制器

C、DSP

D、以上都不合适

4、关于ARM子程序和Thumb子程序互相调用描述正确的是（ B ）。

A、系统初始化之后，ARM处理器只能工作在一种状态，不存在

互相调用。

B、只要遵循一定调用的规则，Thumb子程序和ARM子程序就

可以互相调用。

C、只要遵循一定调用的规则，仅能Thumb子程序调用ARM子

程序。

D、只要遵循一定调用的规则，仅能ARM子程序调用Thumb子

程序。

5、关于ARM处理器的异常的描述不正确的是（ C ）。

A、复位属于异常

B、除数为零会引起异常

C、所有异常都要返回

D、外部中断会引起异常

6、下面总线不属于对等结构的是（ A ）。

A、PCI

B、IEEE1394

C、令牌网

D、以

太网

7、USB总线采用的通信方式为（ A ）。

A、轮询方式

B、中断方式

C、DMA方式

D、I/O

通道方式

8、嵌入式系统最常用的数据传送方式是（ B ）。

A、查询

B、中断

C、DMA

D、I/O处

理机

9、μClinux与标准Linux最大的区别在于（ B ）。

A、文件系统

B、内存管理

C、任务调度算法

D、应

用开发模式

10、嵌入式操作系统一般通过（ A ）手段来解决代码体积与嵌入式应用多样性的问题。

A、使用可定制的操作系统

B、将操作系统分布在多个处理器上运行

C、增大嵌入式设备的存储容量

D、使用压缩软件对操作系统进行压缩

1、谈一谈嵌入式系统的发展趋势（列出五个趋势以上）。

答：产品种类不断丰富；应用范围不断普及；性能不断提高；功耗不断降低，体积不断缩小；网络化、智能化程度不断提高；软件成为影响价格的主要因素。（每个趋势1分）

2、简述嵌入式微处理器的特点。

答：嵌入式微处理器的特点：通用微处理器的增强，一般为32位。（1分）

构成：一般CPU、存储器、I/O接口三者分离；（1分）

性能：一般为100~2000MIPS；（1分）

存储器：Flash一般为1~16MB，SDRAM一般为2~64MB；（1分）一般加载复杂嵌入式操作系统：VxWorks、WinCE、μClinux等。（1分）

3、什么是访存时序配合？

答：

存控发出的信号要满足存储器的时序要求（2.5分）；

存储器返回的信号要满足存控的时序要求（2.5分）。

4、请指出USB总线的四种传输类型，并指出每一种传输类型的基本特点。

答：

四种传输类型：控制传输、批量传输、中断传输和等时传输（1分）

控制传输：双向，纠错，查询、配置设备信息；（1分）

批量传输：单向，纠错，大块无结构数据，延迟不定；（1分）中断传输：单向，纠错，小块无结构数据，延迟确定；（1分）等时传输：单向，无纠错，大块无结构数据，延迟确定。（1分）5、什么是前后台系统？有何优缺点？它的实时性如何决定？

答：

前后台系统：分为前台程序和后台程序。前台程序也称中断级程序，通过中断来处理事件，在中断服务子程序中，一般对中断做一些简单的处理，然后给出事件发生的标志，待后台程序来处理；后台程序也称任务级程序，一个死循环，循环查询各种标志位，如果标志位置位，就执行相应的任务程序。（2分）

优点：系统结构简单，几乎不需要额外的存储开销。（1分）

缺点：所有的任务具有相同的优先级别，任务响应时间不可预测；后台程序是一个无限循环的结构，一旦在这个循环体中正在处理的任务崩溃，使得整个任务队列中的其他任务得不到机会被处理，从而造成整个系统的崩溃。（1分）

实时性：取决于所有其它任务的执行时间之和。（1分）

6、简述嵌入式操作系统和实时操作系统的关系。

答：“嵌入式”并不意味着“实时”，例如μClinux、Embedded Linux

为嵌入式操作系统但非实时操作系统（2分）；“实时”并不意味着“嵌入式”，例如OpenVMS （工作站、小型机）为实时操作系统但非嵌入式操作系统（2分）；不过实际上，目前的嵌入式操作系统（EOS ）基本上是实时操作系统（RTOS ）（1分）。

1、下图为单周期存储器读时序图。clk 为时钟信号，上升沿有效；rd 为读信号，高电平有效。问：如果主设备要求的建立时间40su t ns ≥，保持时间6h t ns ≥，则此系统的最高时钟频率为多少？能否满足保持时间的要求？（要求写出计算过程）。

参考 功能描述 最小值 最大值 单位 t 0 rd 延迟时间 5 10 ns t 1 rd 持续时间 60 ns t 2 rd 有效到数据输出 30 ns t 3

rd 无效到data 持续时间

5

10

ns

clk addr data

A

A

rd

t 2

t 3

t 1

t 0

su t h

t t 0

答：（1）满足存储器读rd 时序要求，则时钟周期

01060107070565CYC CYC t t t t ns

t ns +≥+≥+=∴≥-=

（2）要保证主设备有足够的建立时间，则时钟周期

0280CYC su t t t t ns ≥++=

（3）要保证主设备有足够的保持时间

0355106h t t t ns ns =+≥+=>

（4）最高时钟频率为

max{65,80}801

12.580CYC MAX t ns f MHz ns

≥=∴=

= 2、分析下述S3C44B0x 的示例程序。 #include

volatile unsigned long timeval; // 当前时刻 void main(void)

{ init_timer(); // Initialize Timer while(1) {

pPIO->PDATE = 0xFD; // Turn LED1 On wait(1000); // Wait 1000ms pPIO->PDATE = 0xFB; // Turn LED2 On wait(1000); // Wait 1000ms }}

// 初始化Timer5以及开定时中断 void init_timer(void) {……} // 1ms 产生一次定时中断

__irq void HandlerTIMER5(void)

{ timeval++; pIC->I_ISPC = INT_TIMER5; } // 等待函数，以毫秒为单位

void wait(unsigned long time) {……}

问：①语句“while (1){……}”的作用是什么？②关键词“__irq ”的作用是什么？③语句“pIC->I_ISPC = INT_TIMER5;”的作用是什么？④子程序HandlerTIMER5并未被调用，它是如何执行的？⑤此程序的功能是什么？ 答：

① 语句“while (1){……}”的作用是死循环、等待中断、LED 显示；（2分）

② 关键词“__irq ”的作用是指明该函数为IRQ 中断服务子程序；（2分）

③ 语句“pIC->I_ISPC = INT_TIMER5;”的作用是清除中断请求标志；

（2分）

④中断源发出中断请求，CPU响应中断并查询中断源得到中断向量表入口地址，到中断向量表相应入口地址取指令执行，该处为跳转指令，执行跳转指令跳转到子程序HandlerTIMER5处执行；（2分）

⑤此程序的功能是双灯闪烁。（2分）

3、PC机不是嵌入式系统，但是PC机中却包含了大量的嵌入式系统。列举其中包含的嵌入式应用系统（至少三个），并对每个嵌入式应用系统作简单的介绍和分析。

答：答案众多（评分标准：每一个应用3分，叙述详细最多加1分）键盘、鼠标、光驱、显示器等，介绍及分析略。

一、填空（20分，每空1分）：

1、嵌入式系统被定义为：以为中心、以为基础、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________计算机系统。

2、从编程的角度讲，ARM处理器工作在两种状态，分别是__________和__________。

3、复位异常时，处理器立即停止当前程序，进入禁止中断的管理模式，并从地址_______处开始执行。

4、立即数0xF000000F是合法立即数吗___________。（填是或不是）

5、对大端模式，R0=0x11223344，执行完指令STR R0 ,[R1]后执行LDRB R2,[R1],R2的值是________。

6、R1=0X200,R0=0x2执行STR R0,[R1],#12后内存0x200值是______，内存0x20C值是______（如不能确定值是多少填“不确定”）。

7、FLASH存储器分为两种类型，分别是________类型和________类型。

8、指令STMIB中IB含义是________。

9、指令ADDEQS中S的含义是______。

10、将8位有符号数0x9C转换为32位有符号数，转换结果是________。

11、ARM的三级流水线把指令的执行过程分割为3部分，分别是：_____ 、_____、_____。

12、ARM结构支持7种处理器模式,其中FIQ为快速中断模式，abt 为________。

13、CPSR寄存器中的Z位为1表示________。

二、选择（每题1分，共10分）

1.属于冯诺依曼结构的是:

A)ARM7

B)AMR9

C)ARM10

D)ARM11

2.标号L1处为Thumb指令，程序当前运行状态为ARM状态，则

转移到L1使用：

A)B L1

B)ADR R0,L1+1

BX R0

C)BX L1

D)ADR R0,L1

BX R0

3.将R0,R1压入堆栈，使用指令STMFD SP!,{R0,R1}进栈；出栈指

令使用：

A)LDMFA SP!,{R0,R1}

B)LDMFD SP!,{R0,R1}

C)LDMEA SP!,{R0,R1}

D)LDMED SP!,{R0,R1}

4.用于判断R0的最低位是否为1的指令是:

A)TST R0,#0x01

B)TEQ R0,#0x01

C)BIC R0,R0,#0x01

D)AND R0,R0,#0x01

5.指令LDR R2,[R0,R1]!执行后，结果如下：

A)R0+R1地址的内容赋给R2; R0=R0+4

B)R0地址的内容赋给R2; R0=R0+4

C)R0+R1地址的内容赋给R2; R0=R0+R1

D)R1地址的内容赋给R2; R0=R0+R1

6.C语言使用__ASM内嵌汇编指令，下边说法正确的是：

A)注释信息由“；”引出，因为__ASM内是汇编指令；

B)注释信息由“；”引出，因为使用汇编编译器编译__ASM内指

令；

C)注释信息由“//”引出，因为使用C编译器编译__ASM内指

令；

D)注释信息由“//”引出，因为__ASM内程序为C程序；

7.汇编语言编写的函数strcopy用于实现将字符串S拷贝到字符串

d，下边用法正确的是：

A)C语言直接调用函数strcopy (d,s)即可实现将字符串s拷贝到

字符串d;

B)C语言首先声明void strcopy(char *dnstr,const char *snstr);然后

调用函数strcopy (d,s)即可实现将字符串s拷贝到字符串d;

C)C语言首先声明extern void strcopy(char *dnstr,const char

*snstr);然后调用函数strcopy (d,s)即可实现将字符串s拷贝到字符串d;

D)C语言首先声明void extern strcopy(char *dnstr,const char

*snstr);然后调用函数strcopy (d,s)即可实现将字符串s拷贝到字符串d;

8.执行B LABLE指令将立即跳转到LABLE处继续执行，其中

LABLE说法正确的是：

A)LABLE 是一个存储器的绝对地址。

B)LABLE 是相对于PC的一个偏移量，由连接器计算给出。

C)LABLE 是相对于PC的一个偏移量，由编译器计算给出。

D)以上都不对.

9.发生取指中止异常，执行取指中止异常中断服务程序，从中断服

务程序返回使用的指令是：

A)MOV PC,LR

B)ADDS PC,R14,#4

C)SUBS PC,R14,#4

D)SUBS PC,R14,#8

10.将常数0x11223344赋给寄存器R0,使用的指令是：

A)MOV R0,#0x11223344

B)LDR R0,=0x11223344

C)NUM EQU 0x11223344

MOV R0,NUM

D)NUM EQU 0x11223344

LDR R0,NUM

三、名词解释（15分，每题3分）

ARM，BSP，JTAG，IP，ESOC

四、简答（15分，每题3分）：

1、ARM7处理异常处理的过程。

2、说出以下两条指令的区别

PINSEL0 = 0x05 << 16;

PINSEL0 = (PINSEL0 & 0xFFF0FFFF) | (0x05 << 16);

3、比较可抢占式调度和不可抢占式调度。

4、比较向量中断和非向量中断。

5、什么叫实时系统？

五、程序应用题（20分，每个4分）

1、定义一个结构化内存表，表首地址0x40003300,count分量为4字节，x分量为8字节，Y分量为4字节

2、用汇编语言实现128位数的减法。

3、分析下面程序的功能。

STMFD SP!,{R0-R6}

LDR R6,=SRC

LDMIA R6!,{R0-R5}

LDR R6,=DST

STMIA R6!,{R0-R5}

LDMFD SP!,{R0-R6}

4、已知R1=0x30, R5=1,R6=2,R7=0x3FC ，执行

STMIA R1!,{R7,R6,R5}

LDMDA R1!,{R5-R7}

R1,R5,R6,R7的值分别是多少。

5、对于以下程序，写出执行hello mymacro tom, R1,R0的展开结果（6分）

MACRO

$lab mymacro $var1,$var2, $var3

$ lab.loop1

BGE $lab.loop1

$ lab .loop2

BL $var1

BGT $ lab.loop2

SUB $var2, $var3，1

MEND

六、编写程序（20分）

1、已知R0=a, R1=b，用汇编语言实现if ((a!=0x10)&&(b!=0x30)) a=a+b （7分）

2、编写汇编程序计算内存0x40003000开始的20个字节单元数据之和，如果和小于100则将这20个单元复制到内存0x40003020开始的地址处，否则将这20个单元清零（6分）

3、已知电路图如下(7分)

使用S3C44BOX 的F口PF3经电阻与LED发光管一端连接，发光管另一端连接电源正3.3V。.

已知：PCONF 的PF3定义如下：

[7: 6]=00 I

=01 O

=10 nXBACK