2015嵌入式系统试题（带答案期末复习必备）

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考试科目：嵌入式系统 任课教师： 学 号：

课程编码： 考试时间：2015.5.17

学生姓名：

题 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9

10 试题总页数 4 阅卷人签字

成 绩 总 成 绩 学 分

《嵌入式系统》课程

研2014级试题

一、 填空题(每空1分，共30分)

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、 Boot loader主要功能是： 系统初始化 、 加载 和 运行内核程序 。 3、 微处理器有两种总线架构，使用数据和指令使用同一接口的是 冯诺伊曼 ，

分开的指令和数据接口、取指和数据访问可以并行进行的是 哈弗结构 。 4、 ARM微处理器有_七_种工作模式，它们分为___非特权模式__、 __特权模式 两类。其中用户模式属于____非特权模式___。

5、 ARM处理器中CPSR和SPSR的中文名称分别为： 程序状态寄存器 和 程序状态保存寄存器 。

6、 通常嵌入式系统开始启动时，将存有启动代码的Nor Flash地址空间映射到

0x00000000 。嵌入式系统的中断向量和异常向量表在启动时也从0x00000000存放。因为Flash ROM的读出速度慢，因此需要采用 地址重映射 把SDRAM地址空间迁移到0地址开始处，把Flash ROM的地址空间迁移到 系统存储器 的高端地址。

7、 异常向量是异常服务程序的入口，在某些ARM的应用中，允许异常向量的

位置由32位地址空间低端的正常位置，既0x00000000~0x0000001C，移到地址空间高端的另一地址范围0xFFFF0000~0xFFFF001C。这些改变后的地址位置称为高端向量。目标系统可通过 硬件 配置来选择是使用正常向量还是高端向量。

8、 ARM微处理器复位后，PC（R15）的地址通常是 0X0 ，初始的工作模式是 Supervisor 。

9、 微处理器是整个系统的核心，通常由3大部分组成： 控制 单元、算术逻辑 单元和 寄存器 。

10、RISC采用 Load/Store 结构，有助于 减少指令格式 ，统一存储器访问

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方式

二、选择题（在备选答案中有一个或多个是正确的，将它选出填入空格中，每小题2分，共20分）

1、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 D．外部中断会引起异常

C．所有异常都要返回

2、存储一个32位数0x2168465到2000H～2003H四个字节单元中，若以大端模式

存储，则2000H存储单元的内容为 D 。

A．0x21 B．0x68 C．0x65 D．0x02 3、下面指令执行后，改变R1寄存器内容的指令是 D 。

A．TST R1，#2 B．ORR R1，R1，R1 C．CMP R1，#2 D．EOR R1，R1，R1 4、在ARM处理器中， A 寄存器包括全局的中断禁止位，控制中断禁止位就可以打开或者关闭中断。

A．CPSR B．SPSR C．PC D．IR 5、μClinux与标准Linux最大的区别在于 B 。

A．文件系统 C．任务调度算法

B．内存管理

D．应用开发模式

6、在下列ARM处理器的各种模式中， D 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) 7、寄存器R15除可做通用寄存器外，还可以做 A 。 A．程序计数器 B．链接寄存器 C．栈指针寄存器 D．基址寄存器 8、下列ARM核中， A 是冯?诺伊曼架构。

A．ARM7 B．ARM11 C．ARM9 D．ARM10 E．Cortex-M3 9、ARM处理器的工作模式中属于异常模式的有 CDE 。

A．用户模式usr B．系统模式sys

C．外部中断模式irq D．中止模式abt E．快速中断模式fiq

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10、嵌入式系统软件的要求与台式通用计算机有所不同，其特点主要有 ACD 。 A．软件要求固态化存储 B．用面向过程的语言进行编程 C．软件代码要求高效率、高可靠性； D．系统软件(OS)有较高的实时性要。 三、简答题（共50分)

1．简述Cortex-M3处理器的内部寄存器结构，并分别说明R13、R14、R15寄存器的作用（7分）

答：Cortex-M3是一个 32位处理器内核，内部的数据路径是32位，寄存器是32位，存储器接口是32位。Cortex-M3采用了哈佛结构，拥有独立的指令总线和数据总线，可以让取指与数据访问并行不悖，Cortex-M3内部含有好几条总线接口，每条都为自己的应用场合优化过，并且它们可以并行工作，指令总线和数据总线共享同一个存储器空间。Cortex-M3处理器拥有 R0-R15 的寄存器组。

R13、R14、R15寄存器的作用分别为： R13保存堆栈指针SP； R14用作子程序链接寄存器（也称为LR），用以保存返回地址；R15（PC）用作程序计数器。

2．Cortex-M3处理器采用中断方式控制I/O或部件操作时，其中断处理编程涉及哪些方面？（7分）

答：中断处理编程涉及中断源（中断向量）、优先级、使能等几个方面。异常或者中断是处理器响应系统中突发事件的一种机制。当异常发生时，Cortex—M3通过硬件自动将编程计数器(PC)、编程状态寄存器(XPSR)、链接寄存器(LR)和R0～R3、R12等寄存器压进堆栈。在Dbus(数据总线)保存处理器状态的同时，处理器通过Ibus(指令总线)从一个可以重新定位的向量表中识别出异常向量，并获取ISR函数的地址，也就是保护现场与取异常向量是并行处理的。一旦压栈和取指令完成，中断服务程序或故障处理程序就开始执行。执行完ISR，硬件进行出栈操作，中断前的程序恢复正常执行。

3． 简述NAND Flash和NOR Flash的特点？（7分）

答：NAND Flash的特点：以页为单位进行读和编程操作；以块为单位进行擦出操作，具有快编程和快擦除的功能；数据、地址采用同一总线，实现串行读取；随机读取速度慢；芯片尺寸小，引脚少，是位成本最低的固态存储器；芯片包含有失效块，失效块不会影响有效块的性能。

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NOR Flash的特点：程序和数据可放在同一芯片上，拥有独立的数据总线和地址总线，能快速随机读取、允许系统直接从Flash中读取代码执行，而无需先将代码下载至RAM中再执行；可以单字节或单字编程；不能单字节擦除，必须以块为单位或对整片执行擦除操作；在对存储器进行重新编程之前需要对块或整片进行预编程和擦除操作。

4．简述Cortex-M3处理器（如 LM3S3749芯片）存储空间是如何分配？（8分）

答：Cortex-M3处理器内部地址空间为4G，其中，1GB地址空间用于支持外部存储器的链接，此部分被分成8个存储块，每块128MB。另外的空间有一小部分用于I/O端口或者部件的寻址，其他的地址空间没有用到。指令总线和数据总线共享同一个存储器空间（一个统一的存储器系统）。

5．Boot Loader在嵌入式系统中主要起什么作用？完成哪些主要的工作？（7分）

答：Boot Loader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。作用就是系统初始化，分配内存，将应用代码从FLASH中导入内存，最后将运行指针指向这段代码，把控制权交给应用程序。 6．简述FIQ工作方式的特点？（7分）

答：FIQ异常是由外部中断信号引起的。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，从而当异常发生、进入异常服务时，可避免对私有寄存器保存的要求，减少进入异常或退出异常过程中的总开销。FIQ异常优先级高于IRQ异常。FIQ异常量杯放在所有异常的最后，这样是为了提高相应速度。

7．简述IRQ异常处理过程。（7分）

答：(1)、链接寄存器R14_irq保存：被执行指令地址+4； (2)、状态寄存器SPSR_irq保存：CPSR寄存器的内容； (3)、状态寄存器CPSR的位[4:0]=0b10010； (4)、CPSR的为[5]清0，[6]位不变； (5)、CPSR的位[7]置1；

(6)、如采用大端配置，则PC=0xffff0018，否则PC=0x00000018。

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