嵌入式简答

1.2在嵌入式系统中，操作系统具有怎样主要功能和特点？方便用户使用，操作系统应该使计算机系统使用起来十分方便。

扩展机器功能，操作系统应该对系统硬件功能进行充分融合利用，扩充机器功能。

管理系统资源，操作系统应该管理好系统中的所有硬件软、件资源。

提高系统效率，操作系统应该充分利用计算机系统的资源，提高计算机系统的效率。

构筑开放环境，操作系统应该构筑出一个开放环境。

支持体系结构的可伸缩性和可扩展性，支持应用程序在不同平台上的可移植性。

1.4常见微处理器有哪些类型，各有什么特点。

微控制器：微控制器的最大特点是单片化，体积大大减小，从而使功耗和成本下降、可靠性提高。

微控制器的片上外设资源一般比较丰富，适合于控制。

数字信号处理器：在系统结构和指令算法方面进行了特殊设计，数字信号处理器在数字滤波、快速傅里叶变换（FFT）、谱分析等各种仪器上获得了大规模的应用。

嵌入式微处理器：以最低的功耗和资源实现嵌入式应用的特殊要求。

和工业控制计算机相比嵌入式微处理器具有体积小、重量轻、成本低、低功耗、可靠性高的优点。

片上系统是基于FPGA技术的系统。

1.5 与通用计算机相比，嵌入式系统有哪些特点？嵌入式系统通常是面向特定应用的；嵌入式系统是将计算机技术，半导体技术和电子技术与各行各业的具体应用相结合的产物，是一门综合技术学科；嵌入式系统和具体应用有机的结合在一起，它的升级换代也是和具体产品同步进行的，因此嵌入式产品一旦进入市场，就有较长的生命周期；为了提高执行速度和可靠性，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，而不是存储于磁盘等载体中；嵌入式系统本身不具有自主开发能力，即使设计完成以后用户通常也不能对其中的程序功能进行修改，必须有一套开发工具和环境才能进行开发。

1.6 嵌入式系统与传统的单片机系统在软件和硬件上有哪些主要的不同？在硬件上，嵌入式系统至少拥有一个高性能处理器作为硬件平台，而单片机系统一般为8位处理器和16位处理器。

在软件上，嵌入式系统拥有一个多任务操作系统为软件系统平台，单片机系统则一般为单任务软件2.1 在ARM内核处理器命名上，T、D、M、I、E、S和J各代表什么意义？T表示支持16位Thumb指令集；D表示支持在线Debug；M表示内嵌乘法器Multiplier；I表示嵌入式ICE，支持在线断点和调试；E表示DSP指令，支持DSP的特定指令，主要是16bit；S表示具有可综合功能，提供VHDL或者Verilog语言设计，可以实现自己特定的硬件；J表示支持新的JAVA功能。

2.2 常用的CPU架构有哪两类？这两类架构主要有哪些不同？冯诺依曼结构：采用冯诺依曼结构的微处理器的程序空间和数据是合在一起的，即取指令和取操作数都是在同一条总线上，通过时分复用的方式进行的。

哈佛结构：采用哈佛总线结构的芯片内部程序空间和地址空间是分开的，这就允许同时取指令（来自程序空间）和同时取操作数（来自数据空间）。

2.5 从内部结构来看ARM9内核处理器主要是由哪些部件组成的？ARM9TDMI处理器内核采用ARMV4T架构，增加了可用的存储器宽度、指令存储器接口以及数据存储器接口，可以支持16位Thumb指令集和32位ARM指令，ARM9作为高性能的32位RISC处理器内核，可以实现对指令和数据存储器的同时访问。

2.6 试列举ARM处理器工作模式，各工作模式主要完成什么功能？用户模式（User）。

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。

快速中断模式（FIQ）。

当一个高优先级中断产生时，系统将会进入这种操作模式，用于高速数据传输和通道处理，由FIQ请求位发出请求信号。

普通中断模式（IRQ）。

当一个低优先级中断产生时将会进入这种操作模式，本模式用于通常的中断处理，由IRQ请求位发出请求信号。

管理模式（Supervisor）。

当复位或软中断指令执行时将会进入这种操作模式，是一种可以供操作系统使用的保护模式。

中止模式（Abort）。

当存取异常时将会进入这种操作模式，此模式可以被用作虚拟存储及存储保护，可由ABORT请求位发出请求信号。

未定义模式（Undef）。

当执行未定义指令时会进入这种操作模式，多被用于软件仿真硬件协处理器时。

2.7 试列举ARM处理器各寄存器功能？1个寄存器用作PC即程序寄存器，指向程序执行位置。

1个寄存器用作CPSR即当前状态寄存器，保存当前CPU状态。

5个寄存器用作SPSR，备份不同模式下CPSR的值。

30个寄存器作为通用寄存器，存储数据使用。

2.9 试列出ARM处理器常见异常方式及其含义。

快速中断（FIQ）：当处理器的快速中断请求引脚有效，且CPSR中的F位为0时，产生FIQ异常中断请求信号（IRQ）：当处理器的外部中断请求引脚有效，且CPSR中的I位为0时，产生IRQ异常中止异常：当外部的ABORT输入产生时，发生此异常。

软件中断（SWI）：该异常由执行SWI指令产生，可用于用户模式下的程序调用特权操作指令，可使用该异常机制实现系统功能调用。

复位：当处理器的复位电平有效时，产生复位异常，程序跳转到复位异常处理程序处执行。

未定义异常：当ARM处理器或协处理器遇到不能处理的指令时，产生未定义指令异常。

可使用该异常机制进行软件仿真。

2.11 在ARM9中如何保证FIQ相应速度快于IRQ的相应速度。

FIQ异常模式下有足够的私有寄存器，且支持数据传输和通道处理方式，从而避免了对寄存器保护的要求，提高响应速度。

FIQ异常处于所有异常向量的之后，这样FIQ中断处理程序可以直接的放在中断向量处，而不必安排一条跳转指令。

FIQ的优先级高于IRQ的优先级。

3.2 ARM处理器主要有哪些类型的寻址方式，各有什么特点？立即寻址：操作数在指令中直接给出。

寄存器寻址：操作数存储在寄存器中。

基地址变址寻址：操作数的地址为基地址与变址的和。

寄存器间接寻址：操作数的地址存储在寄存器中的一种寻址方式。

多寄存器寻址：操作数存储在多个寄存器中的一种寻址方式。

4.3 如何定义一个宏，宏与子程序的区别是什么？宏定义的格式为：MACRO[$标号] 宏名［＄参数１，＄参数2…..］指令序列MENDMACRO表示一个宏定义的开始，MEND表示一个宏的结束，MACRO和MEND前呼后应可以将一段代码定义为一个整体，又称宏，然后在程序中就可以在程序中通过宏的名称及参数调用该段代码。

宏与子程序的区别：宏指令可以重复使用，这一点的使用方式与子程序有些相似，子程序可以节省存储空间，提供模块化的程序设计。

但使用子程序机构时需要保存/恢复现场，从而增加了系统的开销，因此，在代码传递的参数较多并且比较短时，可以使用宏代替子程序，宏在被调用的地方展开。

8.1 微处理器控制I/O端口或部件数据传送方式有哪两种，其特点是什么。

1、查询方式处理器周期的执行查询程序来读取I/O端口或部件的状态寄存器，并判断其状态。

从而使微处理器或部件在数据、命令数据传输时保持同步。

缺点：执行效率低；不能实时处理I/O端口请求。

2、中断方式I/O端口或部件有数据传输请求是，向微处理器发出中断请求，当微处理器接收到该请求时，中止当前任务，转而处理I/O端口的请求，处理完成后继续原操作。

8.2 在ARM9中是如何保证FIQ的响应速度快于IRQ的？1、FIQ异常模式下有足够的私有寄存器，且支持数据传送和通道处理方式，从而避免对寄存器保护的要求，提高响应速度。

2、FIQ的异常向量被放在所有异常的最后，这样FIQ中断处理程序可以直接放在中断向量处，而不必安排一条跳转指令。

3、FIQ异常的优先级也高于IRQ异常。

8.3 试写出ARM9微处理器处理IRQ异常的过程。

1、链接寄存器R14_irq保存有被执行指令地址+4；2、状态寄存器SPSR_irq保存有CPSR寄存器的内容；/*系统进入IRQ中断模式*/3、状态寄存器CPSR的位[4:0]被赋予0b10010；/*切换至ARM状态*//*[5]T、 [6]F 、[7]I*/4、寄存器CPSR的位[5]清0，但位[6]不变；/*禁止IRQ中断*/5、寄存器CPSR的位[7]置1；6、如果采用高向量地址配置，那么PC寄存器被赋予0xffff0018，否则PC寄存器被赋予0x00000018。

8.4 试写出ARM9微处理器处理FIQ异常的过程。

1、链接寄存器R14_fiq保存有被执行指令地址+4；2、状态寄存器SPSR_fiq保存有CPSR寄存器的内容；/*系统进入FIQ中断模式*/3、状态寄存器CPSR的位[4:0]被赋予0b10001；/*切换至ARM状态，禁止FIQ中断*//*[5]T、 [6]F 、[7]I*/4、寄存器CPSR的位[5]清0，但位[6]置1不变；/*禁止IRQ中断*/5、寄存器CPSR的位[7]置1；6、如果采用高向量地址配置，那么PC寄存器被赋予0xffff001c，否则PC寄存器被赋予0x0000001c。

10.1 试写出ARM9中初始化DMA操作的步骤。

1、设置DMA操作的源地址；2、设置DMA操作的源位置及源地址是否自加；3、设置DMA操作的目的地址；4、设置DMA操作的目的位置及源地址是否自加；5、设置DMA工作方式；6、开放DMA操作结束中断；7、启动DMA操作。

10.2 试写出S3C2410中DMA操作模式分哪三类，并简要介绍各类的作用。

（共10分）1、DMA请求模式控制DMA如何启动。

主要存在软件请求DMA和硬件请求DMA两种方式。

2、DMA传输模式控制DMA如何传输。

主要分为查询模式和握手模式。

3、DMA服务模式控制DMA操作如何结束。

可分为单独服务和整体服务两种方式。