嵌入式系统期末复习题集合

1.什么是嵌入式系统？（P2）

答：以应用为中心、以及计算机技术为基础、软件硬件可裁减、适用应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。

2.什么是嵌入式处理器？（P3）

答：嵌入式处理器是嵌入式系统的核心，是控制、辅助系统运行的硬件单元。

3.什么是实时操作系统？

答：实时操作系统是嵌入式系统目前最主要的组成部分，实时是指物理进程的真实事件，实时操作系统具有实时性、能从硬件方面支持实时控制系统工作的操作系统。

4.什么是分时操作系统？

答：对于分时操作系统，软件的执行在时间上的要求并不严格，时间上的错误一般不会造成灾难性的后果。

5.什么是多任务操作系统？

答：系统支持多任务管理和任务间的同步和通信。

6.简述实时操作系统的工作状态？

答：实时系统中的任务有运行、就绪、挂起和冬眠4种状态。

运行：获得CPU控制权

就绪：进入任务等待队列，通过调度转为运行状态。

挂起：任务发生阻塞，移出任务等待队列，等待系统实时事件的发生唤醒，从而转为就绪或运行。

冬眠：由于任务完成或错误等原因被清除的任务。

7.单片机的发展历史分为哪几部分？

答：单片机诞生于20世纪70年代末，经历了SCM、MCU、SoC三大阶段

SCM（Single Chip Microcomputer ,单片微型计算机）

MCU（Micro Controller Unit,微控制器）

SoC（System on Chip 片上系统）

8.单片机发展趋势表现在那些方面？

答：单片机发展趋势表现在：（1）内部结构的进步：多功能集成化、采用RISC体系结构、片内存储器性能改进容量增加EPROM向FlashROM发展、多核处理器方式；（2）功耗、封装及电源电压的改进：功耗越来越小、封装水平不断提高；（3）工艺上的改进：采用CMOS 技术，大多采用0.6um以上的光刻工艺，大大提高内部密度和可靠性。

9.单片机嵌入式系统的结构是什么？

答：单片嵌入系统的结构通常包括三大部分：即能实现嵌入式对象的各种应用要求的单片机、全部系统的硬件电路和应用软件。

10.单片机嵌入式系统的应用领域有哪些？

答：家用电器，几点一体化产品，仪表仪器，测控系统

11.嵌入式处理器包括哪几种类型？

答：嵌入式微处理器(Embedded Microprocessor unit, ECP)，嵌入式微控制器(Micro controller Unit , MCU)，嵌入式DSP(Embedded Digital Signal Processor, EDSP)，嵌入式片上系统(System on Chip, SoC)

12.RISK和CISK的区别有哪些？(P11)

答：（1）指令系统：RISC设计者把主要精力放在那些经常使用的指令上，尽量使它们具有简单的高校的特色。对于不常用的功能，常通过组合指令来实现。而CISC计算机的指令系统比较丰富，有专用指令来完成特定的功能，因此，处理特殊任务效率较高。（2）存储器操作：RISC对存储器操作有限制，使控制简单化；而CISC机器的存储器操作指令多，操作直接；（3）程序：RISC汇编语言程序一般需要较大的内存空间，实现特殊功能是程序复杂，不易设计，而CISC汇编语言程序编程相对简单，科学计算及复杂操作的程序设计相对容易，效率较高；（4）中断：RISC机器在一条指令执行的适当地方可以响应中断；而CISC机器是在一条指令执行结束后相应中断的；（5）CPU：由于RISC CPU包含较少的单元电路，因而面积小、功耗低；而CISC CPU包含丰富的电路单元，因而功能强、面积大、功耗大；（6）设计周期：RISC微处理器结构简单，布局紧凑，设计周期短，且易于采用最新技术；CISC 微处理器结构复杂，设计周期长；（7）易用性：RISC微处理器结构简单，指令规整，性能容易把握，易学易用；CISC微处理器结构复杂，功能强大，实现特殊功能容易；（8）应用范围：由于RISC指令系统的确定与特定的应用领域有关，所以RISC机器更适合于嵌入式应用；而CISC机器则更适合于通用计算机。

13.嵌入式系统的特点有哪些？（P15）

答：（1）嵌入式系统通常是面向特定应用，具有低功耗、体积小、集成度高等特点。（2）嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率地设计，量体裁衣、去除冗余。（3）实时操作系统支持。（4）嵌入式系统与具体应用有机地结合在一起。（5）为了提高执行速度和系统可靠性，嵌入式系统中的软件一般都固化在存储器芯片或单片机本身中。（6）专门开发工具支持。

14.嵌入式系统的开发过程是什么？（P16）

答：首先必须将硬件、软件、人力资源等元素结合起来，综合分析，具体过程如下：（1）获取平台开发板；（2）生产验证板；（3）移植操作系统；（4）不断验证改进。

15.嵌入式系统的开发模式有是什么？（17）

答：一般采用宿主机-目标机模式：在宿主机上完成软件功能，然后通过串口或者以太网络将交叉编译生成的目标代码传输并装载到目标机上，并在监控程序或者操作系统的支持下利用交叉调试器进行分析和调试，最后目标机在特定环境下脱离宿主机单独运行。

16.嵌入式系统的开发工具包括那些？（P18）

答：（1）实时在线仿真系统(In-circuit Emulator, ICE)，（2）高级语言编译器(Compiler Tools), （3）源程序模拟器(Simulator)

17.嵌入式系统设计的基本指导思想是什么？(P20)

答：（1）坚持高起点，勇于创新，保证系统的先进性。（2）贯彻“适用、可靠、先进、高效、

经济”的原则，以应用为指导，推进管理，按最优化的方案进行设计施工。（3）从实际情况出发，以需求为依据，总体规划，确保系统的高度集成、总体优化、安全可靠。（4）系统充分考虑功能扩容性和技术升级性，适用当代信息技术告诉发展的要求，以求得最佳效果。

18.基于单片机的嵌入式系统设计的基本原则与依据有哪些？（P20）

答：（1）可行性和适应性；（2）实用性和经济性。（3）先进行核成熟性。（4）开放性和标准性。（5）可靠性和稳定性。（6）安全性和保密性。（7）可扩展性和易维护性。

19.嵌入式系统设计开发是的注意事项有哪些？（P21）

答：（1）合适并可扩展的平台选择；（2）从参考设计开始；（3）不要忽视板级支持包(BSP)或示例代码；（4）对电源管理予以考虑；（5）考虑未来的升级需要。

20.嵌入式系统的设计方法变化的背景是什么？（P23）

答：（1）随着微电子技术的不断创新和发展，大规模集成电路的集成度和工艺水平不断提高。（2）计算机硬件平台性能的大幅度提高，使非常多复杂算法和方便使用的界面得以实现，大大提高了工作效率，给负载嵌入式系统辅助设计提供了物理基础；（3）高性能的EDA综合研发工具（平台）得到长足发展，而且其自动化和智能化程度不断提高，为复杂的嵌入式系统设计提供了不同用途和不同级别集编辑、布局、布线、编译、综合、模拟、测试、验证和器件编程等一体化的易于学习和方便使用的研发集成环境。（4）硬件描述语言（HDL）的发展为复杂电子系统设计提供了建立各种硬件模型的工作媒介。（5）软件技术进步，特别是嵌入式操作系统（EOS）的推出，为研发复杂嵌入式系统应用软件提供了底层支持和高效率的研发平台。

21.嵌入式系统设计的三个层次是什么？（P24）

答：（1）以PCB CAD软件和ICE为主要工具的设计方法；（2）以EDA工具软件和EOS为研发平台的设计方法；（3）以IP内核库为设计基础，用软硬件协同设计技术的设计方法。

22.uVision IDE的调试模式有哪些？（P41）

答：软件仿真模式(Use Simulator) ,GDI驱动模式（ULINK Corte Debugger）

23.ARMv7架构中都包含哪些款式？(P46)

答：款式A：设计用于高性能的“开放应用平台”

款式B：用于高端的嵌入式系统，尤其是那些带有实时要求的

款式M：用于深度嵌入的单片机风格的系统中。

24.采用Cortex-M3比以往ARM在哪些方面有突出的表现？（P47）

答：（1）处理器性能得到了提高；（2）低成本和功耗；（3）快速有效地应用程序开发源于简易的使用方法；（4）集成的调试和跟踪功能推进上市的步伐

25.Cortex-M3处理器支持哪几种工作模式？（P50）

答：Cortex-M3处理器支持两种工作模式：线程(Thread)和处理器（Handler）

26.寄存器主要完成的功能有哪些？（P54）

答：执行算数及逻辑运算；指向内存的某个位置；读写数据到计算机的周边设备。

27.在ARM处理器架构下寄存器可以分成几类？（P54）

答：（1）通用寄存器：主要用于数据操作；（2）堆栈指针寄存器：指向系统当前堆栈的指针；（3）连接寄存器：把前一级的程序的跳转值压到堆栈里；（4）程序计数寄存器：用于指向当前的程序运行地址；（5）特殊功能寄存器：通常用于记录处理器状态。

28.在Cortex-M3架构中与ARM处理器架构下寄存器功能相对应的寄存器分别有那些？

（P54）

答：（1）R0~R12通用寄存器；（2）R13堆栈指针寄存器；（3）R14连接寄存器（4）R15程序计数器；（5）特殊功能寄存器

29.STM32微控制器分为哪4个系列？（P67）

答：（1）STM32F101，标准型，最大工作在36MHz；（2）STM32F102，在STM32F101基础上支持USB，最大工作在48MHz；（3）STM32F103，增强型系列，拥有更丰富外设，最大工作于72MHz；（4）STM32F105/STM32F107，增加了USB OTG、2路CAN、2路IIS,10M/100M以太网功能，最大工作于72MHz。

30.STM32F101xx系列微控制器的特点有哪些？（P68）

答：（1）内核：ARM32位Cortex-M3 CPU；（2）存储器：片上集成32~512KB的Flash存储器，6~48KB的SRAM存储器；（3）低功耗：三种低功耗模式：休眠、停止和待机模式；（4）调试模式：串行调试和JTAG接口；（5）DMA：最多12通道DMA控制器。（6）1个12位us级的A/D转换器；（7）2通道12位D/A转换器；（8）最多高达12个快速I/O端口；（9）最多达9个定时器；（10）最多达10个通信接口。

31.STM32F101xx系统功能有哪些？（P69）

答：（1）集成嵌入式Flash和SRAM存储器的ARM Cortex-M3内核；（2）嵌入式Flash存储器和RAM存储器；（3）可变静态存储控制器；（4）嵌套矢量中断控制器；（5）外部中断/事件控制器；（6）时钟和启动；（7）Boot模式；（8）电源供电方案；（9）电源管理；（10）低功耗模式。

32.STM32F101xx片上外设有哪些？（P71）

答：（1）DMA；（2）RTC和备份寄存器；（3）独立看门狗；（4）窗口看门狗；（5）SysTick 定时器；（6）通用定时器；（7）基本定时器；（8）IIC总线；（9）通用同步/异步收发器；（10）串行外设接口SPI；（11）GPIO；（12）ADC；（13）DAC；（14）温度传感器；（15）串行线JTAG调试端口。

33.STM32F103xx系列微控制器的特点有哪些？（P74）

答：内核：ARM32位Cortex-M3 CPU；（2）存储器：片上集成32~512KB的Flash存储器，6~64KB的SRAM存储器；（3）时钟复位和电源管理；（4）低功耗：三种低功耗模式：休眠、停止和待机模式；（5）两个12位的us级的A/D转换器；（6）DMA；（7）最多高达112个

的快速I/O端口；（8）调试模式：串行调试和JTAG接口；（9）多达11个定时器；（10）SysTick 定时器；（11）多达13个通信接口。

34.STM32F103xx系列功能有哪些？（P75）

答：（1）集成嵌入式Flash和SRAM存储器的ARM Cortex-M3内核；（2）嵌入式Flash存储器和RAM存储器；（3）可变静态存储控制器；（4）嵌套矢量中断控制器；（5）外部中断/事件控制器；（6）时钟和启动；（7）Boot模式；（8）电源供电方案；（9）电源管理；（10）低功耗模式。

35.STM32F103xx片上外设有哪些？

答：（1）DMA；（2）RTC和备份寄存器；（3）独立看门狗；（4）窗口看门狗；（5）SysTick 定时器；（6）通用定时器；（7）基本定时器；（8）高级定时器；（9）IIC总线；（10）通用同步/异步收发器；（11）串行外设接口SPI；（12）IIS；（13）SDIO；（14）控制器局域网(CAN)；（15）通用串行总线（USB）；（16）GPIO；（17）ADC；（18）DAC；（19）温度传感器；（20）串行线JTAG调试端口。

36.STM32微控制器的主要优点有哪些？（P81）

答：（1）先进的内核结构；（2）优秀的功耗控制；（3）性能出众而且功能创新的片上外设；（4）高度的集成整合；（5）易于开发。

37.STM32微控制器主要应用在哪些方面？（P83）

答：销售节点机，工业自动化，楼宇自动化，便携设备，消费类产品，通信。

38.STM32主要系统结构包括哪些？（P84）

答：4个驱动单元；3个被动单元；ICode总线；DCode总线；系统总线；DMA总线；总线矩阵；AHB/APB桥。

39.STM32包括哪些低功能模式？（P92）

答：睡眠模式（内核停止，外设继续工作）；停止模式（所有时钟停止）；待机模式（1.8V 区域掉电）。

40.什么是中断？MCU处理中断的流程是什么?（P143）

答：中断是指计算机在执行程序的过程中，当出现异常情况或特殊请求时，计算机停止现行程序的运行，转向对这些异常情况或特殊请求的处理，处理结束后再返回先行程序的间断出，继续执行原程序。

41.MCU处理中断的流程是什么？(P144)

答：（1）确定与中断或异常关联的向量i(0~255)；（2）寻找向量对应的处理程序；（3）保存当前的“工作现场”，执行中断或异常的处理程序；（4）处理程序执行完毕后，把控制权交还给控制器；（5）控制单元恢复现场，返回继续执行原程序。

42.请描述异步通信协议（P214）

答：异步通信以一个字符为传输单位，通信中两个字符间的时间间隔是不固定的，然而在同一个字符中的两个相邻位代码间的时间间隔是固定的。通信协议是指通信双方约定的一些规则，在使用异步串口传送一个字符的信息时，对资料格式有如下约定：规定有空闲位（逻辑“1”状态）、起始位（一个逻辑“0”位）、资料位（一个字符）、奇偶校验位（表示“1”的个数的奇偶数）、停止位（一个字符的结束标志，1位、1.5位、2位高电平）。

43.请描述USART传输资料的几种方式（P215）

答：（1）单工方式：资料始终是从A设备发向B设备；（2）半双工方式：资料能从A设备传送到B设备，也能从B设备传送到A设备。在任何时候资料都不能同时在两个方向上传送，只能一发一收；（3）全双工方式：允许通信双方同时进行发送和接收。

44.STM32的USART单元的主要特性有哪些？（P216）

答：（1）全双工，异步通信；（2）NRZ标准格式；（3）小数波特产生率产生器系统；（4）可设置的数据字长（8位或9位）；（5）可配置的停止位（1位或2位）；（6）LIN主异步间隙发送性能和LIN从间隙检测性能；（7）异步传送时，发送方提供时钟输出；（8）IrDA SIR 编解码；（9）智能卡仿真性能；（10）单线半双工通信；（11）可配置的带DMA的多缓冲通信；（12）发送和接收端有各自独立的使能位；（13）传输检测标志；（14）奇偶控制；（15）4种错误检测标志；（16）10个带标志的中断源；（17）多处理器通信；（18）从静默时唤醒；（19）两种接收器唤醒模式。

45.请描述SPI的工作模式与时序（P249）

答：SPI共有4种操作模式，分别为0，1，2，3，见下图（略）

46.描述STM32下的SPI特征有哪些（P250）

答：（1）3线全双工同步传输；（2）2线单工同步通信；（3）8位或者16位传输帧格式；（4）主设备或者从设备操作；（5）8个主模式波特率预分频系数；（6）从模式频率；（7）为主设备和从设备提供了更快的通信速度；（8）为主设备和从设备提供硬件或软件的NSS管理；（9）可设置的时钟极性和相位；（10）可设置的数据顺序；（11）带中断性能专门的发送和接收标志；（12）SPI总线忙碌状态标志；（13）用于可靠通信的硬件CRC特性；（14）带中断性能的主设备错误；（15）支持DMA特性的1字节发送和接收缓冲区。

47.请描述IIC总线的特点（P269）

答：IIC总线最主要的优点是其简单和有效性。由于接口直接在组件之上，因此IIC总线占用的空间非常小，减少了电路板的空间和芯片管脚的数量，降低了互连成本，总线的长可达25英尺，并且能够以10kb/s的最大传输速率支持40个组件。IIC总线的另一个优点是，它支持多主控，其中任何能够进行发送和接收的设备都可以成为主总线。，

48.请描术IIC总线的工作原理（P269）

答：IIC总线是有数据线SDA和时钟线SCL构成的串行总线，可发送和接收数据。在控制其与被控IIC之间，IC与IC之间进行双向发送，所有挂接在IIC上的器件和接口电路都应具有IIC总线接口，且SDA/SCL同名端相连。总线上所有器件要依靠SDA发送的地址信号寻址，不需要片选线。

49.请描术IIC总线的信号类型（P270）

答：（1）开始信号(Start): 由IIC主机发出，SCL为高电平时，SDA有高电平向低电平跳变，开始传送数据；（2）结束信号（Stop）：由IIC主机发出，SCL为高电平时，SDA由低电平向高电平跳转，结束传送数据；（3）应答信号(ACK)：接收数据的IC在接收到8b数据后，向发送数据的IC发出特定的低电平脉冲，表示数据已收到。

50.请描术DMA传输的步骤（P304）

答：（1）DMA请求：CPU对DMA控制器初始化，并向I/O接口发出操作命令，I/O接口提出DMA请求；（2）DMA响应：DMA控制器队DMA请求判断优先级及屏蔽，向总线裁决逻辑提出总线请求；（3）DMA传输：DMA控制器获得总线控制权后，CPU即刻挂起或只执行内部操作，由DMA控制器输出读写命令，直接控制RAM与I/O接口进行DMA传输；（4）DMA结束：当完成规定的成批数据传送后，DMA控制权即释放总线控制权，并向I/O 接口发出结束信号。

51.请描术A/D转换的原理（P320）

答：A/D转换目标：将时间连续、幅值也连续的模拟信号转换为时间离散、幅值也离散的数字信号；A/D转换主要分为4个步骤：采样、保持、量化、编码。

52.请问A/D转换器有哪几种分类（P322）

答：（1）积分型；（2）逐次比较型；（3）并行比较型；（4）Sigma-delta调制型；（电容阵列逐次比比较型；（6）压频变换型。

53.请问A/D转换器的技术指标有哪些？（P323）

答：（1）分辨率；（2）转换速率；（3）量化误差；（4）偏移误差；（5）满刻度误差；（6）线性度。

54.内核都提供哪些消息邮箱服务（P362）

答：（1）邮箱内消息的内容初始化；（2）将消息放入邮箱；（3）等待有消息进入邮箱；（4）取出消息。

55.嵌入式系统中的任务必须具备哪几个特征（P356）

答：一个任务也称为一个线程，是一个简单的程序，该程序可以认为CPU完全只属于该程序自己，在嵌入系统中任务必须具备以下特征：（1）一个任务拥有一套自己的CPU寄存器以及自己的栈空间；（2）一个任务的开始伴随着一个无限的循环，而结束通常为退出这个循环；（3）一个任务必须运行在以下五种状态的一种状态：休眠态、就绪态、运行态、挂起态、和被中断态；（4）一个任务在多任务操作系统中拥有自己的任务优先级；（5）一个任务通常对应整个系统的某个功能。

56.前后台操作系统的特征都有哪些（P354）

答：（1）前后台操作系统任务特征：多任务；（2）实时特征：非实时的操作系统。

在操作系统中影响实时性的因素都有哪些（P358）

答：（1）实时需求；（2）软件因素；（3）硬件因素。

57.请简述互斥事件的概念（P364）

答：一个事件本身与其对立事件的并集等于总的样本空间；而若两个时间互为互斥事件，表明一个事件发生则另一个事件必然不发生，但不强调他们的并集是整个样本空间。即对了必然互斥，互斥不一定会对了。

58.在多任务系统中，一个任务都有可能处于哪几种状态（P371）

答：就绪态、运行态、挂起态、休眠态、被中断态。

59.内核主要完成的功能有哪些（P272）

答：任务切换、调度、任务间通信、堆栈管理。

60.请简述时钟节拍的实现方法及其存在的意义（P374）

答：任何一个多任务操作系统都离不开时钟节拍，他就像人的脉搏一样永不停息。在操作系统中，时钟滴答通常是通过一个定时器的中断去实现的，中断之间的时间间隔取决于不同的应用，一般在10~200ms。时钟的节拍式中断使操作系统内核可以将任务延时若干个整数时钟节拍，以及当任务等待事件发生时，提供等待超时的依据。时钟越快，系统的额外开销就越大。

61.在操作系统中什么样的任务是独立的（P378）

答：如果一个任务能够有自己的CPU、程序代码、堆栈、数据存储区，那么这个任务就是一个独立的任务。

62.操作系统调度方法与种类都有哪些（P373）

答：调度方法有：（1）轮转调度；（2）非抢占优先级调度；（3）抢占式优先级调度；（4）混合调度；根据调度的方法操作系统的内核可以分为不可剥夺型内核与可剥夺型内核。