2014本科嵌入式系统复习题及答案

一、单项选择题

1、 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 C、程序存储空间与数据存储空间合并

B、存储空间与IO空间分离 D、存储空间与IO空间合并

2、 下面哪一种工作模式不属于ARM特权模式（ A ）。

A、用户模式

B、管理模式

C、软中断模式

D、FIQ模式

3、 ARM9TDMI的工作状态包括（ D ）。

A、测试状态和运行状态 C、就绪状态和运行状态

B、挂起状态和就绪状态 D、ARM状态和Thumb状态

4、 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 D、堆栈寻址

C、多寄存器寻址

5、对寄存器R1的内容乘以4的正确指令是( C )。

A、LSR R1，#2 B、LSL R1，#2 C、MOV R1，R1, LSL #2 D、MOV R1，R1, LSR #2 6、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 7、下面哪一种功能单元不属于I/O接口电路。（ D ）

A、USB控制器 C、以太网控制器

B、UART控制器 D、LED

8、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 9、使用Host-Target联合开发嵌入式应用，（ B ）不是必须的。

A、宿主机 C、目标机

B、银河麒麟操作系统 D、交叉编译器

10、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

D、“天河一号”计算机系统

C、“银河玉衡”核心路由器

11. RS232-C串口通信中，表示逻辑1的电平是（ D ）

A、0V B、3.3V C、+5V~+15V D、-5V~-15V 12. 下列不属于RISC计算机特点的是（C）。

A、流水线每周期前进一步。 B、 更多通用寄存器。 C、指令长度不固定，执行需要多个周期。

D、独立的Load和Store指令完成数据在寄存器和外部存储器之间的传输。

13. 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20000H存储单元内容为（D）

A、 0x21 B、 0x68 C、0x65 D、0x02 14. S3C2410 I/O口常用的控制器是（D）

A、端口控制寄存器（GPACON-GPHCON） B、端口数据寄存器（GADAT-GPHDAT） C、外部中断控制寄存器（EXTINTN）。 D 、以上都不是

15. 寄存器R13除了可以做通用寄存器外，还可以做（C）

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 16. ARM指令集和Thumb指令集分别是（D）位的。

A、8位，16位 B、16位，32位 C、16位，16位 D、32位，16位 17. 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 18、S3C2410芯片的寄存器组有（D）个寄存器

A、7 B、32 C、6 D、37 19. 下列CPSR寄存器标志位的作用说法错误的是（D）

A、N：负数 B、Z：零 C、C:进位 D、V：借位 20、S3C2410提供的符合IIC协议的设备连接串行连接线为（C）

A、SCL和RTX B、RTX和RCX C、SCL和SDA D、SDA和RCX 21、S3C2410有（B）个USB接口

22、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 23、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 24、下面哪一类嵌入式处理器最适合用于工业控制（ B ）。

A、嵌入式微处理器 B、微控制器 C、DSP D、以上都不合适 25、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。 26、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

27、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

28、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

29、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

30、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

31、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

、选择题(40分)

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、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 3、以下系统，属于嵌入式操作系统的是（ C ）。

A) Red-hat Linux B) Ubuntu Linux C) uCLinux D) Fedora Linux

4、嵌入式系统加电或复位后，所有的 CPU 通常都从某个由 CPU 制造商预先安排的地址上取指令。例如：对于S3C2410来说，Boot Loader会映射到______地址处 ( B )

A 0x0c000000 B 0x00000000 C 0xFFFFFF00 D 0x40000018 5、下面关于ARM处理器的体系结构描述哪一个是错误的: ( B )

A、三地址指令格式 B、所有的指令都是单周期执行 C、指令长度固定 D、Load-Store结构

6、同CISC相比，下面哪一项不属于RISC处理器的特征： ( D )

A、采用固定长度的指令格式，指令规整、简单、基本寻址方式有2～3种。 B、减少指令数和寻址方式，使控制部件简化，加快执行速度。

C、数据处理指令只对寄存器进行操作，只有加载/存储指令可以访问存储器，以提高指令的执行效率，同时简化处理器的设计。 D、RISC处理器都采用哈佛结构

7、相对于ARM指令集，Thumb指令集的特点是： （ B ） A、指令执行速度快

B、16位指令集，可以得到密度更高的代码，对于需要严格控制成本的设计非常有意义 C、Thumb模式有自己独立的寄存器 D、16位指令集，代码密度高，加密性能好 ８、在下列ARM处理器的各种模式中，只有___B__模式不可以自由地改变处理器的工作模式( )。 A、用户模式（User） B、系统模式(System) C、终止模式(Abort) D、中断模式(IRQ) ９、按照ARM过程调用标准（APCS），程序计数器PC使用_ __寄存器。( D ) A、R0 B、R13 C、R14 D、R15

10、32位体系结构的ARM处理器有____种不同的处理器工作模式，和____个主要用来标识CPU的工作状态和程序的运行状态的状态寄存器。 ( B )

A、7、7 B、7、6 C、6、6 D、6、7 11、ARM9TDMI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 12、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 13、下面哪一类嵌入式处理器最适合用于工业控制（ B ）。

A、嵌入式微处理器 B、微控制器 C、DSP D、以上都不合适 14、把二进制文件载入Flash和RAM实用的命令是（ A ）

A. load B. part C. boot D. bon 15、磁盘属于 ( B )

A. 字符设备 B.块设备 C. 网络设备 D. 杂项设备

16、通过makefile来安装已编译过的代码的命令是： ( D )

A. make B. install C. make depend D. make install 17、Linux分区类型默认的是： ( B )

A. vfat B. ext2/ext3 C. swap D. Dos 18、以下哪种不是vi的工作模式（ B ）

A. 命令模式 B. 删除模式 C. 编辑模式 D. 末行模式

19、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20000H存储单元内容为（ D ）

A、 0x21 B、 0x68 C、0x65 D、0x02 20、以下系统，不是嵌入式图形系统的是____D____。

A MiniGUI B Qt/E C OpenGUI D VFS

二、填空题

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、嵌入式系统软件的要求与台式机有所不同，其特点主要包括：软件要求固化存储；软件代码要求高效率、高可靠性；系统软件有较高的实时性要求。

3、ARM9 的工作模式有7种，包括：用户模式、系统模式、管理模式、中止模式、未定义模式、IRQ模式、FIQ模式。其中除用户模式外的其他6种模式称为特权模式。

4、ARM处理器中CPSR和SPSR的中文名称分别为：当前程序状态寄存器和保存程序状态寄存器。

5、S3C2410芯片外部寻址空间是1G，被分成___8____个存储块，每块__128__MB。SDRAM存储器应连接到第 ___6或7__个存储块。

6、S3C2410涉及DMA的操作模式有三类：DMA请求模式、DMA传输模式和_DMA服务模式。

7、S3C2410芯片共有____8____个I/O端口，每个端口都有相应的控制寄存器和数据寄存器，其中控制寄存器的主要功能是设置_I/O引脚的功能_，数据寄存器的功能是__从寄存器读取数据或者向寄存器写入数据__

8、I2C总线协议包含了2层协议：物理层和_数据链路_层；I2C总线只使用了两条信号线：串行数据线和串行时钟线，串行数据线用于_数据的发送和接收_，串行时钟线用于指示什么时候数据线上是有效数据。

9．小端模式是ARM9处理器的默认模式。一般通过硬件输入引脚_BIGEND_来配置工作模

式。若要实现支持大端存储系统，该引脚接__高_ _电平。

10. ARM920T处理器发生复位异常时，一般从地址_0x00000000_或_0xFFFF0000_处考试执行程序。

11. 嵌入式系统中，微处理器控制I/O端口或部件的数据传送方式有2种：_中断方式 和_程序查询方式 。

12. 中断优先级通常用硬件电路实现，较常用的中断优先级电路有两种：_菊花链 中断优先级电路和_中断优先级编码 电路。

13、在S3C2410微处理器中，与中断有关的5各中断控制寄存器是：源未决寄存器、中断模式、屏蔽寄存器、优先级寄存器、中断未决寄存器

14．看门狗控制寄存器包括：看门狗控制寄存器、计数常数寄存器、看门狗计数器寄存器。 15. S3C2410芯片共有117个输入输出引脚，分属于8个I/O端口。 16. CAN总线体系结构采用三层结构：物理层、数据链路层、应用层。

17.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。 18.ARM字数据存储格式有：大端格式和小端格式。 19.总线按照传输关系分类可分为：主从结构和对等结构。

20.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。 21.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。 I/O接口编址方式有两种，分别是：统一编址和独立编址。 22.Boot loader主要功能是：系统初始化、加载和运行内核程序。

23.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。 24.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。

25.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。 26.RAM存储器有两种，分别是：SRAM和DRAM。

27.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。

28.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。

三、问答题

（1）嵌入式系统的概念是什么（即：什么是嵌入式系统）？

嵌入式系统是用来控制或者监视机器、装置、工厂等大规模设备的系统。嵌入式系统以应用为中心、以计算机技术为基础、软硬件可裁剪、功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。嵌入式系统是一种专用的计算机系统，作为装置或设备的一部分。

（2）AMBA总线规范定义了哪些总线？

在AMBA总线规范中，定义了AHB ，APB ，ASB这3种总线。

（3）XScale处理器是基于ARM V5TE体系结构的处理器，请说明V5TE的含义 v5里的v是version，即arm第五版指令集。

te是thumb enhance，支持16-bit的Thumb指令。 还有j是指Jazelle，java加速。 v5te即增强dsp指令集的arm v5

（4）简述ARM7、ARM9、ARM10的流水线级数

ARM7系列处理器中每条指令分取指、译码、执行，三级流水线

ARM9系列处理器的流水线分为取指、译码、执行、访存、回写，五级流水线 ARMl0系列处理器的流水线分为预取、发送、译码、执行、访存、写入，六级流水线

（5） ARM指令集有哪些特征？

1、支持Thumb（16位）/ARM（32位）双指令集，能很好的兼容8位/16位器件；

2、大量使用寄存器，指令执行速度更快； 3、大多数数据操作都在寄存器中完成； 4、寻址方式灵活简单，执行效率高； 5、指令长度固定。

（6）iPhone 4 手机采用的是Apple A4处理器，主频 1GHz，该处理器是采用的

是ARM那个内核？ARM cortex处理器有那个几个系列，有何特点 采用了的1GHz ARM CORTEX A8内核。 有A,R,M系列

ARM Cortex?-A 系列应用型处理器可向托管丰富 OS 平台和用户应用程序的设备提供全方位的解决方案。

ARM Cortex-R实时处理器为要求可靠性、高可用性、容错功能、可维护性和实时响应的嵌入式系统提供高性能计算解决方案。

ARM Cortex?-M处理器系列是一系列可向上兼容的高能效、易于使用的处理器，这些处理器旨在帮助开发人员满足将来的嵌入式应用的需要。

（7）什么是交叉编译，为什么要用使用交叉编译

在一种计算机环境中运行的编译程序，能编译出在另外一种环境下运行的代码，我们就称这种编译器支持交叉编译。这个编译过程就叫交叉编译。

有时是因为目的平台上不允许或不能够安装我们所需要的编译器，而我们又需要这个编译器的某些特征；有时是因为目的平台上的资源贫乏，无法运行我们所需要编译器；有时又是因为目的平台还没有建立，连操作系统都没有，根本谈不上运行什么编译器。

综上，在嵌入式开发的时候我们就要使用交叉编译器

（8）bootloader有哪些操作模式,具体说明两种方式，它的第一阶段的主要功能是什么

启动加载模式和下载模式 启动加载模式：

在这种模式下，BootLoader从目标机的某个固态存储设备上将操作系统加载到RAM中运行。（其实就是正常的启动模式） 下载模式：

目标机上的BootLoader通过串口或网络连接等通信手段从宿主机上下载文件。（其实就是升级）

【Bootloader第一阶段的功能：】 硬件设备初始化。

为加载Bootloader的第二阶段代码准备RAM空间。 拷贝Bootloader的第二阶段代码到 RAM 空间中。 设置好栈。

跳转到第二阶段代码的C入口点。

【注释】：Bootloader第二阶段的功能： 初始化本阶段要使用到的硬件设备。 检测系统内存映射(memory map)。

将内核映像和根文件系统映像从Flash上读到RAM空间中。 为内核设置启动参数。 调用内核。

为了方便开发，至少要初始化一个串口以便程序员与Bootloader进行交互。

（9）列举PC机中包含的嵌入式应用系统（至少3个），并简要说明理由

声卡： 网卡： 键盘：

显卡：显卡本身是一个智能的嵌入式系统，其核心是图形处理芯片（GPU），负责完成大量的图像运算和内部控制工作。

（2）从处理器体系结构方面简述从ARM7到ARM9，ARM公司采用哪些主要技术

来得到ARM9比ARM7高2倍以上的性能？(10’)

新一代的 ARM9 处理器，通过全新的设计，采用了更多的晶体管，能够达到两倍以上 于ARM7 处理器的处理能力。这种处理能力的提高是通过增加时钟频率和减少指令执行周 期实现的。 1 时钟频率的提高/

ARM7 处理器采用3 级流水线，而ARM9 采用5 级流水线。增加的流水线设计提高了 时钟频率和并行处理能力。5 级流水线能够将每一个指令处理分配到5 个时钟周期内，在每 一个时钟周期内同时有5 个指令

在执行。在同样的加工工艺下，ARM9TDMI 处理器的时钟 频率是ARM7TDMI 的1．8～2．2 倍。 2 指令周期的改进

指令周期的改进对于处理器性能的提高有很大的帮助。性能提高的幅度依赖于代码执行 时指令的重叠，这实际上是程序本身的问题。对于采用最;.../.高级的语言，一般来说，性能的提 高在30％左右。 2．1 loads 指令矛n stores 指令

指令周期数的改进最明显的是 loads 指令和stores 指令。从ARM7 到ARM9 这两条指令 的执行时间减少了30％。指令周期的减少是由于ARM7 和ARM9 两种处理器内的两个基本 的微处理结构不同所造成的。 (1)ARM9 有独立的指令和数据存储器接口，允许处理器同时进行取指和读写数据。这 叫作改进型哈佛结构。而ARM7 只有数据存储器接口，它同时用来取指令和数据访 问。.

(2)5 级流水线引入了独立的存储器和写回流水线，分别用来访问存储器和将结果写回寄 存器。 以上两点实现了一个周期完成 loads 指令和stores 指令。 2．2 互锁(interlocks)技术

当指令需要的数据因为以前的指令没有执行完而没有准备好就会产生管道互锁。当管道 互锁发生时，硬件会停止这个指令的执行，直到数据准备好为止。虽然这种技术会增加代码 执行时间，但是为初期的设计者提供了巨大的方便。编译器以及汇编程序员可以通过重新设 计代码的顺序或者其他方法来减少管道互锁的数量。 2．3 分枝指令

ARM9 和ARM7 的分枝指令周期是相同的。而且ARM9TDMI 和ARM9E-S 并没有对分 枝指令进行预测处理。

四、问答题（15分）

一同学在做实验时，输入了如下命令；请注明每条命令的含义。 1. ifconfig eth0 192.168.5.153

2. mount –t nfs 192.168.5.151:/arm2410cl /host 3. cd /host/temp 4. insmod temp.o

5. mknod /dev/temp c 253 0

1，配置eth0网络设备的ip为192.168.5.153

2，挂载nfs文件系统，192.168.5.151:/arm2401c1挂到/host 3，进入/host/temp这个目录 4，装载内核模块。

5，在/dev/temp下创建一个字符型设备文件，主设备号253，此设备号0

5、假设现有三个 c 程序 main.c, mytool1.c, mytool2.c，其中主程序在 main.c中。可使用以下命令行编译：

gcc -c main.c gcc -c mytool1.c gcc -c mytool2.c

gcc -o main main.o mytool1.o mytool2.o

请依据以上命令写出相应的Makefile文件。

# Makefile文件

main:main.o mytool1.o mytool2.o

gcc -o main main.omytool1.o mytool2.o main.o:main.c mytool1.h mytool2.h gcc -c main.c

mytool1.o:mytool1.c mytool1.h gcc -c mytool1.c mytool2.o: mytool2.c mytool2.h gcc -c mytool2.c

6、设计题

随着人民生活水平的提高，汽车正以很快的速度步入家庭，但与之伴随的是汽车的被盗数量也逐年上升。试运用嵌入式系统、传感器、GPS（全球定位系统）、GPRS（通用分组无线业务）等技术，设计一款电子防盗器。

根据上述设计需求，给出该装置的设计过程，主要包括系统功能定义、工作原理、硬件结构图、软件主流程图等。

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