全国计算机等级考试三级嵌入式系统模拟题完整全套

一、嵌入式系统开发的基础知识

（1）特点：

1．嵌入式系统的特点、分类、发展与应用，熟悉嵌入式系统的逻辑组成。

专用性

隐蔽性 （嵌入式系统是被包装在内部）

资源受限（要求小型化、轻型化、低功耗及低成本，因此软硬件资源受到限制） 高可靠性（任何误动作都可能会产生致命的后果）

软件固化（软件都固化在只读存储器ROM中，用户不能随意更改其程序功能） 实时性

（2）逻辑组成

硬件：1)处理器（运算器、控制器、存储器）

目前所有的处理器都是微处理器 中央处理器（CPU）和协助处理器（数字信号处理器DSP、图像处理器、通信处理器）

2)存储器（随机存储器RAM和只读存储器ROM）

RAM分为动态DRAM和静态SRAM两种。DRAM电路简单、集成度高、功

耗小、成本低，但速度稍慢慢；SRAM电路较复杂、集成度低、功耗较大、成本高，但工作速度很快，适合用作指令和数据的高速缓冲存储器

RAM当关机或断电时，其中的信息都会消失，属于易失性存储器 ROM属于不易失性存储器。分为电可擦可编程只读存储器（存放 固件）和闪速存储器（Flash ROM简称内存）。内存的工作原理：在低 压下，存储的信息可读但不可写，这类似于ROM；在较高的电压下， 所存储的信息可以更改和删除，这有类似于RAM。

3)I/O设备与I/O接口 4)数据总线

软件

（3）分类

按嵌入式系统的软硬件技术复杂程度进行分类：

1)低端系统 采用4位或8位单片机，在工控领域和白色家电领域占主导地位，

如计算器、遥控器、充电器、空调、传真机、BP机等。

2)中端系统 采用8位/16位/32位单片机，主要用于普通手机、摄像机、录

像机、电子游戏机等。

3)高端系统采用32位/64位单片机，主要用于智能手机、调制解调器、掌上

计算机、路由器、数码相机等。

（4）发展

20世纪60年代初，第一个工人的现代嵌入式系统（阿波罗导航计算机） 20世纪60年代中期，嵌入式计算机批量生产

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20世纪70年代，微处理器出现

20世纪80年代中期，外围电路的元器件被集成到处理器芯片中，昂贵的模拟电路

元件能被数字电路替代

20世纪90年代中期SOC出现，集成电路进入超深亚微米乃至纳米加工时代

2．嵌入式系统的组成与微电子技术（集成电路、EDA、SoC、IP核等技术的作用和发展）

（1）集成电路IC

集成电路的制造大约需要几百道工序，工艺复杂。集成电路是在硅衬底上制作而成的。硅衬底是将单晶硅锭经切割、研磨和抛光后制成的像镜面一样光滑的圆形薄片，它的厚度不足1mm，其直径可以是6、8、12英寸甚至更大这种硅片称为硅抛光片，用于集成电路的制造。

制造集成电路的工艺技术称为硅平面工艺，包括氧化、光刻、掺杂等多项工序。

把这些工序反复交叉使用，最终在硅片上制成包含多层电路及电子元件的集成电路。

集成电路的特点：体积小、重量轻、可靠性高。其工作速度主要取决于逻辑门

电路的晶体管的尺寸。尺寸越小，工作频率就越高，门电路的开关速度就越快。

（2）EDA（电子信号自动化） （3）SoC芯片（片上系统）

既包含数字电路，也可以包含模拟电路，还可以包含数模混合电路和射频电路。SoC芯片可以是一个CPU，单核SoC，也可以由多个CPU和/或DSP，即多核SoC。 开发流程：

（1）总体设计 可以采用系统设计语言System C（或称IEEE 1666，它是C++的扩充）或System Vetilog语言对SoC芯片的软硬件作统一的描述，按照系统需求说明书确定SoC的性能能参数，并据此进行系统全局的设计。

（2）逻辑设计 将总体设计的结果用RTL（寄存器传输级描述语言）语言进行描述（源文件）后，在使用逻辑综合将源文件进行综合生成，生成最简的布尔表达式核心好的连接关系（以类型为EDF的EDA工业标准文件表示） （3）综合和仿真

（4）芯片制造 借助EDA中的布局布线工具

（4）IP核

IC设计文件：逻辑门级，包括各种基本的门电路；寄存器传输级，如寄存器、核库中的设计文件均属于知识产权IP保护的范畴，所以称为“知识产权核”

译码器、数据转换器；行为级，如CPU、DSP、存储器、总线与接口电路等。

或“IP核”。

IP核是开发SoC的重要保证。按IC设计文件的类型，IP通常分为：软核、固

核、硬核。IP核的复用可以减少研发成本，缩短研发时间，是实现SoC的快速设计，尽早投放市场的有效途径。

目前主要的CPU内核有ARM、MIPS、PowerPC、Coldfile、x86、8051等。ARM

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内核占所有32位嵌入式RISC处理器的90%以上。

3．嵌入式系统与数字媒体（文本、图像和音频/视频等数字媒体的表示与处理）

（1）文本

含义：在计算机中的文字信息，最常用的一种数字媒体。 字符集及其编码

1）西方字符的编码

ASCII字符集和ASCII编码，基本的ASCII字符集共128个字符，每个字符使用7个二进位制进行编码。

2）汉字的编码

汉子国家编码标准有GB2312和GB18030。每个汉字用2个字节表示。GB2312只有6763个汉字，经常不够用。GB18030字符集与UCS/Unicode字符集基本兼容，采用不等长的编码方法，单字节编码表示ASCII字符，与ASCII码兼容；双字节表示汉字，与GB2312保持向下兼容（即GB2312中有的GB18030字符集都有）

3）UCS/Unicode编码 1）简单文本

只能顺序阅读。

有插图、对文字颜色等定义，调整页面，文本布局，插入声音视频等。 通过超链接实现跳转、导航、回溯等操作 2）丰富格式文本 3）超文本 文本类型

（2）图像

图像获取过程的核心是模拟信号的数字化，处理步骤为：

1）扫描 将画面网格化，每个网格为一个取样点 2）分色 将每个取样点的颜色分解成三原色 3）取样 测量每个取样点的每个分量（基色）亮度值 4）量化 把模拟量使用数字量来表示，A/D转换

数字图像的主要参数：图像大小(水平分辨率*竖直分辨率)、位平面数目、像素深 度、颜色模型

一幅图像的数据量计算公式：

图像数据量=图像大小*像素深度/8

（3）音频/视频

音频/视频信息的数字化，处理步骤为：

1）取样

2）量化 3）编码

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数字音频的主要参数：取样频率、量化位数、声道数目、使用的压缩编码方法、比特率（每秒钟的数据量）

压缩前 波形声音的码率（比特率）= 取样频率 * 量化为数 * 声道数（单位b/s） 压缩后 码率 = 压缩前码率 / 压缩倍数（压缩比）

4．嵌入式系统与网络通信技术（数字通信与计算机网络，TCP/IP协议，互联网接入技术等）

（1）数字通信 （2）计算机网络 （3）音频/ TCP/IP协议 （4）互联网接入技术

二、嵌入式处理器

1．嵌入式处理器的结构、特点与分类（不同类型的典型嵌入式处理器及其特点，嵌入式处理器分类等）

（1）不同内核嵌入式微控制器性能比较

性能 内核 51内核 其他8位内核 16位内核 其他32位内核 ARM Cortex-M内核 处理速度 低能耗 代码密度 内存>64KB 向量中断 低中段延时 低成本 多供资源 编译器选择 软件可移植性 差 好 差 差 好 好 好 好 好 好 差 好 差 差 好 好 好 差 一般 一般 一般 好 一般 差 好 好 好 差 一般 一般 好 差 差 好 一般 差 差 差 一般 一般 好 好 好 好 好 好 好 好 好 好 （2）冯–诺依曼结构和哈佛结构的区别

（3）分类

按指令集分为：复杂指令集结构CISC和精简指令集结构RISC 按存储机制分为：冯–诺依曼结构和哈佛结构 按字长分为：8位、16位、32位、64位结构

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两者连接CPU程序存储器和数据存储器的方式不同

冯–诺依曼结构

CPU 程序/数据存储器 哈佛结构 程序存储器 CPU 数据存储器

程序总线

数据总线

按不同内核系列可以分为：51、AVR、PIC、MSP430、PowerPC、Coldfile、ARM

（4）不同典型内核简介

内核系列 51 推出公司 Intel 内核结构 CISC 哈佛结构 简单描述 8位字长，常用于简单的检测与控制应用领域，最早被称为单片机。其价格低，应用资料齐全，开发工具便宜，开发周期短，成本低，因此被广泛应用到各个行业。随着1T改进型51内核的推出，加上许多器件厂家增加了自己的特色组件，51系列还在使用。 AVR Atmel RISC 哈佛结构 8位、16位和32位三类字长的微控制器内核，以适应不同应用层次的要求。主要特点是高性能、高速度、低功耗。 8位、16位和32位三类字长的微控制器内核，以适应不同应用层次的要求。主要用于工业控制，主要优势是针对性强，特别是抗干扰能力强。 PIC Microchip RISC 哈佛结构 MSP430 TI RISC 冯-结构 16位字长的微控制器区内核，广泛应用于手持设备嵌入式应用系统中，突出特点就是以超低功耗著称全球。 高性能高档次32位和64位处理器内核。主要特点是适应于高速、大数据吞吐量应用场合 高性能高档次含有32位子集的64位处理器内核。具有优异的性能、较低的能耗以及较低的散热量。 32位字长的处理器内核，具有超标量的超级指令流水线，性能优异明显，主要用于与高端嵌入式应用领域。 32位字长的高性能处理器内核，性能优越，集成度高，可用于工业应用领域、消费电子领域、医疗电子领域、测试与测量领域等。 32位字长的高性能处理器内核，目前嵌入式处理器的领跑者 MIPS MIPS RISC 哈佛结构 PowerPC Apple，IBM,Motorola RISC 哈佛结构 RISC 哈佛结构 MC68K Motorola Coldfile Frescale RISC 哈佛结构 ARM ARM RISC 多数为哈佛结构

2．ARM处理器内核的体系结构（工作状态，工作模式，寄存器组织，异常，数据类型与存储格式等）

（1）工作状态

一是ARM状态，二是Thumb指令状态及Thumb-2状态，三是调试状态。

ARM处理器复位后开始执行代码时总是只处于ARM状态，如果需要，可通过下面的

方法切换到Thumb状态或Thumb-2状态

ARM状态切换到Thumb指令状态：通过BX指令，将操作数寄存器的最低位设置为1

即可。如果R0[0]=1，则执行BX R0指令将进入Thumb状态

状Thumb态切换到ARM状态：通过BX指令，将操作数寄存器的最低位设置为0即

可。如果R0[0]=0，则执行BX R0指令将进入ARM状态。 （2）工作模式（7种）

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工作模式 功能说明 可访问的寄存器 PC,R14-R0,CPSR PC,R14_fiq-R8_fiq, R7-R0,CPSR,SPSR_fiq PC,R14_irq-R13_irq, R12-R0,CPSR,SPSR_irq CPSR[M4:M0] 10000 10001 用户模User 程序正常执行工作模式 快速中断模式FIQ 外部中断模式IRQ 管理模式 SVC 中止模式 ABT 未定义指令模式UND 操作系统的保护模式，处理软中断SWI 处理存储器故障，实现虚拟存储器和存储器保护 处理为定义的指令陷阱，用于支持硬件协处理器仿真 处理高速中断，用于高速数据传输或通道处理 用于普通中断处理 10010 PC,R14_svc-R13_svc, R12-R0,CPSR,SPSR_svc PC,R14_abt-R13_abt, R12-R0,CPSR,SPSR_abt PC,R14_und-R13_und, R12-R0,CPSR,SPSR_und PC, R14-R0,CPSR 10011 10111 11011 系统模SYS 运行特权及的操作系统任务 （3）寄存器组织

11111 ARM处理器共有37种寄存器，包括31个通用寄存器（含PC）和6个状态寄存器。

无论何种模式，R15均作为PC使用；CPSR为当前程序状态寄存器；R7-R0为公用的通用寄存器。所有通用寄存器均为32位结构。

程序状态寄存器的格式：

31 30 29 28 27 26??8 7 6 5 4 3 2 1 0 N Z C V Q 状态保留 I F T M4 M3 M2 M1 M0 条件码标志含义如下：

N为符号标志位，N=1为负数，N=0为正数。 Z为全0标志位，运算结果为0，则Z=1，否则Z=0； C为进借位标志，有进/借位时C=1，否则C=0. V为溢出标志，加减法运算结果溢出时V=1，否则V=0. Q为增强的DSP运算指令溢出标志，溢出时Q=1，否则Q=0. 控制位含义如下：

I为中断禁止控制位，I=1禁止IRQ中断，I=0，允许中断。 F为禁止快速中断FIQ的控制位，F=1禁止FIQ中断，F=0允许。

T为ARM和Thumb指令切换，T=1时执行Thumb指令，否则执行ARM指令。 M4-M0为模式选择位

（4）存储格式

大端模式：32位数据字的高字节存储在低地址，而数据字的低字节则存放在高地小端模式：32位数据字的高字节存储在高地址，而数据字的低字节则存放在低地例如：一个32位数据字0x12345678，存放在起始地址为0x30001000，则大端模式

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址中。

址中。系统复位时，自动默认为小端模式。

下0x30001000单元存放0x12,0x30001001单元存放0x34，0x30001002单元存放0x56，0x30001003单元存放0x78；而小端模式下0x30001000单元存放0x78,0x30001001单元存放0x56，0x30001002单元存放0x34，0x30001003单元存放0x12。 （5）数据类型

8位、16位、32位三种数据类型

MMU存储器管理单元（memory management unit）功能： 1)虚拟地址到物理地址映射 2）存储器访问权限受限 3）虚拟存储空间的缓冲特性设置

MPU存储器保护单元（memory protect unit）

（6）ARM处理器中MMU和MPU

（7）异常（7种）

异常类型 复位RESET 未定义的指令UND 软件中断SWI 指令预取中止PABT 数据访问中止DABT 外部中断请求IRQ 快速中断请求FIQ 优先级 1 6 6 5 2 4 3 工作模式 管理模式 未定义指令中止模式 管理模式 中止模式 中止模式 外部中断模式 快速中断模式 异常向量地址 0x00000000 0x00000004 0x00000008 0x0000000C 0x00000008 0x00000010 0x0000001C 3．典型ARM处理器内核（ARM9，Cortex-A，Cortex-M，Cortex-R等的技术特点与应用领域）

（1）Cortex-A系列是面向高端嵌入式应用的处理器核：具有MMU、Cache、最快频率、（2）Cortex-R系列是面向实时控制的处理器：具有MPU、Cache、实时响应、合理性能、较低功耗。

（3）Cortex-M系列是面向低端微控制器的处理器，没有MMU但有MPU，极高性价比、最低成本，极低功耗。

系列 ARM7 经典ARM9 ARM9E ARM10 ARM920T/ARM922T ARM926EJ-S/ARM946E-S/ARM966E-S/ ARM968E-S/ARM996HS ARM1020E/ARM1022E/ARM1026EJ-S ARM11 ARM11MPCore/ARM1136J(F)-S 相应内核 主要性能特点 冯-诺依曼结构，3级流水线，无MMU 哈佛结构，5及流水线，单32位AMBA接口 哈佛结构，5及流水线，支持DSP指令，软核（soft IP） 哈佛结构，6及流水线，分支预测，支持DSP指令，高性能浮点操作，双64位总线接口，内部64位数据通路。 哈佛结构，8级流水线，分支预测和返回栈，支持最高性能、合理功耗。

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DSP指令、SIMD/Thumb-2核心技术 ARM1156T2(F)-S/ARM1176JZ(F)-S 嵌入 Cortex-M Cortex-M0, Cortex-M0+ Cortex-M1 Cortex-M3 Cortex-M4 哈佛结构，9级流水线，分支预测和返回栈，支持DSP指令、SIMD/Thumb-2核心技术 冯-诺依曼结构，3级流水线，支持Thumb指令集并包含Thumb-2、嵌套向量中断，M0+内部有MPU，而M0没有。 冯-诺依曼结构，3级流水线，支持FPGA设计，Thumb指令集并包含Thumb-2 哈佛结构， 3级流水线，Thumb-2、嵌套向量中断，分支指令预测，内置MPU 哈佛结构， 3级流水线，Thumb-2、嵌套向量中断，分支指令预测，内置MPU，高效信号处理，SIMD指令，饱和运算，FPU Cortex-R Cortex-R4/R4F/ Cortex-R5/Cortex-R7 哈佛结构，8级流水线，实时应用，支持ARM、Thumb和Thumb-2指令集，F标示内置FPU，DSP扩展，分支预测，超标量执行，内置MPU 应用 Cortex-A Cortex-A5/ Cortex-A5MPcore Cortex-A7/ Cortex-A7MPcore Cortex-A8/ Cortex-A8MPcore Cortex-A9/ Cortex-A9MPcore 哈佛结构，MPcore为多核，超标量结构，13级流水线，动态分支指令预测，有分支目标缓冲器BTB、MMU、FPU、L1、L2，支持ARM、 Thumb和Thumb/EE指令集,SIMD/Jazelle RCT技术。 Cortex-A15/ Cortex-A15MPcore

哈佛结构，可乱序执行指令流水线 4．ARM处理器指令系统及汇编语言程序设计（指令格式，寻址方式，指令集，伪指令，语句格式与程序结构，ARM汇编语言与C的混合编程等）

（1）指令格式

指令一般格式

{}{S} ,{,} 其中<>不可省 指令格式说明：

项目 {cond} {S} Rd 含义 指令的操作码 条件域，满足条件才执行指令 指令执行时是否需要更新CPSR 目的寄存器 备注 即助记符，如MOV、ADD、B等 可不加条件即可省略条件，如EQ、NE等 可省略 Rd可为任意通用寄存器 8

Rn Op2 第一个源操作数 第二个源操作数 Rd可为任意通用寄存器，可以与Rd相同 可为#imm8m、寄存器Rm及任意移位寄存器 关于#imm8m的说明：#表示立即数，其后可以是十进制或十六进制数

对于ARM指令集，#imm8m表示一个由8位立即数经循环右移任意偶数位次形成的32位操作数。

对于Thumb指令集，#imm8m表示一个由8位立即数经左移任意位次形成的32

位操作数。 指令的条件码

条件码 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 助记符 EQ NE CS CC MI PL VS VC HI LS GE LT GT LE AL 标 志 Z置位 Z清零 C置位 C清零 N置位 N清零 V置位 V清零 C置位Z清零 C清零Z置位 N等于V N不等于V Z清零且N等于V Z置位或N不等于V 忽略 含 义 相等 不相等 无符号数大于或等于 无符号数小于 负数 正数或零 溢出 未溢出 无符号数大于 带符号数小于或等于 带符号数大于或等于 带符号数小于 带符号数大于 带符号数小于或等于 无条件执行 （2）寻址方式

1）立即寻址（立即数寻址） 例如：MOV R0，#0x1212121212

ADC R0，R0，#100

;R0 R0+100+C 2）寄存器寻址(执行效率较高)

例如：ADD R0，R1，R2 ;R0 3）寄存器间接寻址

寄存器间接转址就是以寄存器中的值作为操作数地址，而操作数本身存放在存储器中。用间接寻址的寄存器必须用[ ]括起来。

例如:LDR R5，[R4] ;R5

[R4],间接寻址的寄存器是R4

R1+R2

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STR R1，[R2]

4）基址加变址寻址 常见的几种形式：

LDR R0，[R1，#4] STR R1，[R2，#8]

[R2] R1,间接寻址的寄存器是R2

LDR R0，[R1，#4]! (！表示指令在完成数据传输后更新基址存储器) LDR R0，[R1]，#4 LDR R0, [R1, R2] STR R0, [R1, R2]

5）相对寻址

相对寻址以程序计数器PC的当前值为基地址，指令中的地址标号作为偏移量，将两者相加后得到操作数的有效地址。

下列程序中跳转指令BL利用相对寻址方式：

BL Subroutine_A ;跳转子程序Subroutine_A处执行 ?

Subroutine_A：

? MOV PC ,LR

;从子程序返回

6）堆栈寻址 7）块拷贝寻址 （3） （4） （5） （6）

三、嵌入式系统硬件组成

1．嵌入式硬件组成与嵌入式处理芯片（组成，特点，类型，ARM的AMBA总线，嵌入式处理芯片的选型）

（1）基于ARM内核的典型嵌入式应用系统硬件组成

典型嵌入式系统硬件由嵌入式最小硬件系统（电源电路、时钟（晶振）电路、复位电路、

JTAG测试接口）、前向通道（输入接口）、后向通道（输出接口）、人机交互通道（键盘，触摸屏以及LED或LCD显示输出接口）以及相互互联通信通道（CAN通信接口、以太网通信接口、USB通信接口）等组成。

电源电路为整个嵌入式系统提供能量，是整个系统工作的基础，具有极其重要的位置。

一般来说 ，如果电源电路处理得好，整个系统的故障往往能显著减少。选择设计电源电路

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是主要考虑以下因素：输出电压电流、输入电压电流（交流还是直流）、安全因素、体积限制、功耗限制、成本限制。

常用的电源模块是交流变直流（AC-DC）模块、直流变直流模块（DC-DC）、低压稳压器

（LDO）。稳压器包括普通稳压器和低压差稳压器LDO。78XX系列属于普通稳压器，LM2576/2596为开关稳压芯片，CAT6219/AS2815/1117/2908等属于低压稳压器。稳压器的最大特点就是低噪声、低成本、纹波小、精度高、电路简单。

（2）基于ARM内核的典型嵌入式芯片的硬件组成

1）存储器及控制器

片内程序存储器通常是用Flash ROM,一般配有几KB到几MB不等。片内数据存储器通常使用SRAM，一般几KB到几百KB。 2）中断控制器

一般采用向量中断（VIC）或嵌套向量中断（NVIC）。Cortex-M支持嵌套的向量中断。 3）DMA控制器（直接存储器访问控制器）

使用DMA控制器，可将数据块从外设传输至内存、从内存传输至外设或从内存传输至内存。

4）电源管理与时钟控制器

5）GPIO接端口（General Purpose Input Output通用输入/输出端口）

作为输入时具有缓冲功能，而作为输出是具有锁存功能，GPIO也可以作为双向I/O使用。在ARM处理芯片中，GPIO引脚通常是多功能的，以减少引脚数，减少功耗。 6）定时计数组件

主要包括看门狗定时器（WDT） 监视着程序的运行状态 Timer通用定时器 用于一般的定时

RTC可直接提供年月日时分秒，使应用系统具有独立的日期和时间

脉冲宽度调制解调器（PWM） 用于脉冲宽度的调制，比如电机控制、用于变频调整等。

7）模拟通道组件

8）互联通信组件

（3）ARM的AMBA总线

1）NXP的典型ARM芯片 2）TI的典型ARM芯片 3）Samsung的典型ARM芯片 4）Atmel的典型ARM芯片

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（4）常用ARM嵌入式处理芯片

5）ST的典型ARM芯片 6）Freescale的典型ARM芯片 7）Nuvoton的典型ARM芯片 8）Intel的典型ARM芯片 9）其他ARM芯片厂家

1）性价比原则 性能高，价格低 2）参数选择原则

ARM内核（指令流水线、支持Thumb/Thumb-2指令集、最高时钟频率的限制、最低功耗要求以及低成本要求）

系统时钟频率(频率越高，处理速度越快;通常ARM芯片的速度主要取决于ARM内核） 芯片内部存储器的容量

片内外围电路（GPIO外部引脚条数、定时计数器、LCD液晶显示控制器、多核处理器、ADC、通信接口）

（5）嵌入式处理芯片的选型

2．嵌入式系统的存储器（层次结构，分类，性能指标；片内存储器，片外存储器，外部存储设备等）

3．I/O接口、I/O设备以及外部通信接口（GPIO、I2C、SPI、UART、USB、HDMI等；键盘、LED、LCD、触摸屏、传感器等；RS-232/RS-485、CAN、以太网和常用无线通信接口） （1）GPIO(通用输入输出接口)

在嵌入式处理器内部，输入具备缓冲功能，输出具有锁存功能。GPIO一般有三态：0态、1态、高阻状态。

（2）集成电路互连总线接口IIC

集成电路互连总线用于连接嵌入式处理器及外围器件，采用串行半双工传输的总线标准。 IIC总线具有的接口线少，控制方式简单，器件封装紧凑，通信速率较高（100kb/s,400kb/s,IIC总线的操作时序

IIC总线只有两条信号线，一条是数据线SDA，另一条是时钟线SCL，所有的操作均通过

高速模式可达3.4Mb/s）等优点。

这两条信号线完成。数据线SDA上的数据必须在时钟的高电平周期保持稳定，它的高/低电平状态只有在SCL时钟信号线是低电平时才能改变。

1）启动和停止条件

总线上的所有器件都不使用总线时，SCL线和SDA线各自的上拉电阻把电平拉高，使它

们均处于高电平。主控制器启动总线操作的条件是当SCL线保持高电平时SDA线有高电平转为低电平，此时主控制器在SCL产生时钟信号，SDA线开始传输数据。若SCL线为高电平时SDA由低转为高，则总线工作停止，恢复空闲状态

2）数据传送格式 3）应答（ACK）信号传送 4）读/写操作

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5）总线仲裁 6）异常中断条件

（3）串行外设接口SPI

（4）串行异步通信接口UART （5）高清多媒体接口HDMI

（6）常用简单输入设备（键盘、触摸屏、传感器） （7）常用简单输出设备（LED、数码管、LCD、）

（8）基于UART的RS—232/RS—485 CAN总线接口 以太网通信接口常用无线通信接口（GPS模块、GPRS模块、WiFi模块、蓝牙模块、射频无线收发模块）

4．基于ARM内核的典型嵌入式处理芯片（S3C2410/S3C2440芯片的内部结构，如片上总线、DMA、时钟控制、中断控制、GPIO、UART、I2C、SPI、Timer、RTC、WDT及其他硬件组件）

四、嵌入式系统软件

1．嵌入式系统的软件组成与实时操作系统（嵌入式系统软件组成，嵌入式操作系统的发展，实时系统与实时操作系统，微内核与宏内核，嵌入式操作系统的仿真平台等）

2．板级支持软件包（BSP）和引导加载程序Bootloader（硬件抽象层HAL，BSP的功能和移植，Bootloader的执行过程，U-boot及其移植等）

3．嵌入式Linux操作系统（嵌入式Linux的发展和自由软件，嵌入式Linux内核的结构、系统调用接口，常见嵌入式Linux等）

4．嵌入式操作系统μC/OS-II（基本特点、代码结构、任务管理与调度、任务通信、中断处理、移植等）

五、嵌入式系统的开发

1．嵌入式系统的开发过程和工具（开发步骤，交叉开发平台和工具，系统的调试工具等）

2．系统开发工具软件（ADS、RVDS的特点与使用，GCC的常用命令与参数）

3．以S3C2410/S3C2440为背景的应用系统开发（硬件接口及部件的综合使用；无操作系统环境下的系统开发；μC/OS-II环境下的系统开发）

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一 单项选择题

1. 世界上第一台计算机研制成功的年代是（ C ） Α．1944年 Ｂ．1945年Ｃ．1946年 Ｄ．1947年 2. 十进制数235，用二进制表达为（ A ）

Α．11101011 Ｂ．11101010 Ｃ．11101001 Ｄ．11101110

3. ARM采用定长指令格式，所有指令都是32位，Bit[31:28]为（ B ） Α．目标寄存器编码 Ｂ．条件执行 Ｃ．指令操作符编码 Ｄ．永远是0 4. 8080处理器是（ C ）

Α．32位处理器 Ｂ．16位处理器 Ｃ．8位处理器 Ｄ．4位处理器 5. 把微处理器与外部设备相连接的线路称为（ D ） Α．电源线 Ｂ．控制线 Ｃ．数据线 Ｄ．总线 6. 嵌入式软件开发构建阶段的第一步是（ A ） Α．编译 Ｂ．链接 Ｃ．定址 Ｄ．打包 7. 以下有关进程和程序的说法错误的是（ D ） Α．进程是动态的 Ｂ．程序是静态的

Ｃ．一个程序可以对应多个进程 Ｄ．程序就是进程 8. 微软开发的嵌入式操作系统是（ C ）

Α．RT-Linux Ｂ．MontaVista Ｃ．Windows CE Ｄ．VxWorks 9. ROM监视器是一个小程序，驻留在嵌入式系统的（ B ） Α．RAM中 Ｂ．ROM中 Ｃ．Flash中 Ｄ．DOM中

10.直接存储器存取的英文缩写是（ A ）

14

Α．DMA Ｂ．DRAM Ｃ．ISA Ｄ．IRQ 11. 以下不是嵌入式系统应用领域的是（ C ）

Α．移动电话 Ｂ．汽车电子 Ｃ．办公系统 Ｄ．军工航天 12. 十进制数235，用八进制表达为（ C ） Α．351 Ｂ．352 Ｃ．353 Ｄ．354

13. ARM采用定长指令格式，所有指令都是32位，Bit[27:26]为（ C ） Α．目标寄存器编码 Ｂ．指令操作符编码 Ｃ．永远是0 Ｄ．条件执行 14. 80286处理器是（ B ）

Α．32位处理器 Ｂ．16位处理器 Ｃ．8位处理器 Ｄ．4位处理器 15. 厂家和用户为性能扩充或作为特殊要求使用的信号线称为（ A ） Α．备用线 Ｂ．控制线 Ｃ．数据线 Ｄ．总线 16. 嵌入式软件开发构建阶段的第二步是（ B ） Α．编译 Ｂ．链接 Ｃ．定址 Ｄ．打包 17. 以下有关进程和程序的说法错误的是（ B ） Α．进程是动态的

Ｂ．一个进程可以对应多个程序 Ｃ．一个程序可以对应多个进程 Ｄ．程序不是进程

18. WindRiver公司开发的嵌入式操作系统是（ A ）

Α．VxWorks Ｂ．MontaVista Ｃ．Windows CE Ｄ．RT-Linux 19. GDB中，用来设置断点的命令是（ D ）

15

Α．kill Ｂ．next Ｃ．make Ｄ．break 20.1Byte等于（ D ）

Α．1024KB Ｂ．1024KM Ｃ．1024GB Ｄ．8bit 21. 以下不是嵌入式系统应用领域的是（ A ）

Α．电子商务 Ｂ．移动电话 Ｃ．消费类电子产品 Ｄ．军工航天 22. 十进制数235，用十六进制表达为（ A ） Α．EB Ｂ．EC Ｃ．EA Ｄ．EE

23. ARM采用定长指令格式，所有指令都是32位，Bit[24:21]为（ C ） Α．目标寄存器编码 Ｂ．条件执行 Ｃ．指令操作符编码 Ｄ．永远是0

24. 80386处理器是（ C ）

Α．8位处理器 Ｂ．16位处理器 Ｃ．32位处理器 Ｄ．64位处理器 25. 决定电源种类的线称为（ C ）

Α．备用线 Ｂ．控制线 Ｃ．电源线 Ｄ．数据线 27. 以下有关进程和程序的说法正确的是（ C ） Α．进程是静态的

Ｂ．一个进程可以对应多个程序 Ｃ．一个程序只能对应一个进程 Ｄ．程序不是进程

16

28. 以下不是嵌入式操作系统的是（ A ）

Α．U-BootＢ．MontaVista Ｃ．Windows CE Ｄ．RT-Linux 29. GDB中，用来显示源代码的命令是（ B ） Α．kill Ｂ．ListＣ．make Ｄ．break 30.1KB等于（ B ）

Α．1024MB Ｂ．1024B Ｃ．1024GB Ｄ．8bit 31. 以下不是嵌入式系统应用领域的是（ A ）

Α．通用软件 Ｂ．工业控制 Ｃ．消费类电子产品 Ｄ．机器人 32. 十进制数100，用十六进制表达为（ C ） Α．62 Ｂ．63 Ｃ．64 Ｄ．65

33. ARM采用定长指令格式，所有指令都是32位，Bit[24:21]为（ B Α．目标寄存器编码 Ｂ．操作符编码

Ｃ．第一个操作数寄存器 Ｄ．永远是0

34. 80486处理器是（ B ）

Α．64位处理器Ｂ．32位处理器 Ｃ．16位处理器 Ｄ．8位处理器 35. 决定地线分别方式的线称为（ D ） Α．备用线 Ｂ．控制线 Ｃ．电源线 Ｄ．地线 36. 打包结束后得到的是一个（ A ）

Α．二进制文件 Ｂ．文本文件 Ｃ．源文件 Ｄ．汇编文件

17

） 37. 以下有关进程和程序的说法正确的是（ ABC ） Α．进程是动态 Ｂ．程序是静态的

Ｃ．一个程序可以对应多个进程 Ｄ．一个进程可以对应多个程序

38. 以下是嵌入式操作系统的是（ D ）

Α．U-Boot Ｂ．VM Ware Ｃ．EVC Ｄ．Windows CE 39. GDB中，用来删除断点的命令是（ B ） Α．kill Ｂ．clear Ｃ．make Ｄ．break 41. 以下属于嵌入式系统应用领域的是（ D ）

Α．移动电话 Ｂ．工业控制 Ｃ．机器人 Ｄ．以上都是 42. 十进制数100，用八进制表达为（ A ） Α．144 Ｂ．145 Ｃ．146 Ｄ．147

43. ARM采用定长指令格式，所有指令都是32位，Bit[20]为（ Α．目标寄存器编码 Ｂ．第一个操作数寄存器

Ｃ．指示本指令操作是否影响CPSR的值 Ｄ．永远是0

44. EMU只指（ A ）

Α．嵌入式微控制器 Ｂ．嵌入式微处理器 Ｃ．嵌入式数字信号处理器 Ｄ．嵌入式片上系统

18

C ） 45. 不能确定总线功能的强弱以及适应性的是（ D ） Α．控制线 Ｂ．时序信号线Ｃ．中断信号线 Ｄ．地线 46. 以下不是选择嵌入式系统编程语言的衡量标准的是（ B ） Α．位操作 Ｂ．价格 Ｃ．指针 Ｄ．异常事件处理 47. 以下不是线程的优点的选项是（ D ）

Α．响应度高 Ｂ．资源共享 Ｃ．经济 Ｄ．单处理器使用 48. 以下是嵌入式操作系统的是（ B ） Α．VIVIＢ．RT-Linux Ｃ．EVC Ｄ．VM Ware 49. GDB中，执行下条源代码的命令是（ D ） Α．next Ｂ．clear Ｃ．make Ｄ．go 52. 十进制数100，用二进制表达为（ D ）

Α．1100111 Ｂ．1100010 Ｃ．1100101 Ｄ．1100100

53. ARM采用定长指令格式，所有指令都是32位，Bit[19:16]为（ Α．目标寄存器编码 Ｂ．永远是0

Ｃ．指示本指令操作是否影响CPSR的值 Ｄ．第一个操作数寄存器 54. EMPU只指（ B ）

Α．嵌入式微控制器 Ｂ．嵌入式微处理器 Ｃ．嵌入式数字信号处理器 Ｄ．嵌入式片上系统 55. 能确定总线功能的强弱以及适应性的是（ C ）

19

D ） Α．备用线 Ｂ．地线 Ｃ．中断信号线 Ｄ．数据线

56. 以下不是选择嵌入式系统编程语言的衡量标准的是（ A ） Α．以下都不是 Ｂ．多任务支持 Ｃ．程序控制结构 Ｄ．异常事件处理 57. 以下说法错误的是（ B ）

Α．线程响应度高 Ｂ．程序是动态的Ｃ．程序不是进程 Ｄ．进程是动态的 58. 以下不是Boot Loader的是（ C ） Α．VIVI Ｂ．U-Boot Ｃ．RT-Linux Ｄ．BLOB 59. GDB中，显示帮助信息的命令是（ B ） Α．ShowＢ．help Ｃ．see Ｄ．browse 61. 世界上第一台计算机诞生在（ B ） Α．英国 Ｂ．美国 Ｃ．法国 Ｄ．苏联 62. 十进制数123，用十六进制表达为（ C ） Α．70 Ｂ．7A Ｃ．7B Ｄ．7C

63. ARM采用定长指令格式，所有指令都是32位，Bit[15:11]为（ B ） Α．第一个操作数寄存器 Ｂ．目标寄存器编码

Ｃ．指示本指令操作是否影响CPSR的值 Ｄ．永远是0

64. EDSP只指（ B ） Α．嵌入式微控制器 Ｂ．嵌入式数字信号处理器器

20

Ｃ．嵌入式微处理 Ｄ．嵌入式片上系统

65. 能确定数据传输的宽度的是（ A ）

Α．数据线 Ｂ．时序信号线 Ｃ．中断信号线 Ｄ．电源线 66. 以下是选择嵌入式系统编程语言的衡量标准的是（ D ）

Α．异常事件处理 Ｂ．多任务支持 Ｃ．程序控制结构 Ｄ．以上都是 67. 以下说法正确的是（ A ）

Α．线程响应度高 Ｂ．程序是动态的 Ｃ．程序就是进程 Ｄ．进程是静态的 68. 以下是嵌入式系统的是（ D ）

Α．VIVI Ｂ．U-Boot Ｃ．BLOB Ｄ．RT-Linux 69. GDB中，显示表达式的值使用命令（ A ） Α．DisplayＢ．show Ｃ．info Ｄ．list 71. 单片出现在20世纪（ A ）

Α．70年代 Ｂ．80年代 Ｃ．90年代 Ｄ．60年代 72. 十进制数123，用二进制表达为（ C ）

Α．1111101 Ｂ．1111100 Ｃ．1111011 Ｄ．1111010 73. ARM采用定长指令格式，所有指令都是（ B ） Α．64位 Ｂ．32位 Ｃ．16位 Ｄ．8位 74. 以下说法错误的是（ D ）

Α．寄存器的速度最快 Ｂ．寄存器容量最小

Ｃ．一般用来存储计算的操作数和结果 Ｄ．寄存器位于处理器外部

21

75. 不能决定总线功能的强弱以及适应性的信号线是（ C ） Α．控制信号线 Ｂ．时序信号线 Ｃ．中断信号线 Ｄ．备用信号线 76. 在做低功耗优化时，以下说法错误的是（ A ） Α．采用什么算法与降低功耗无关 Ｂ．在采集系统中应尽量降低采集速率 Ｃ．在通讯模块中应尽量提高传输的波特率 Ｄ．CPU的工作时间与降低功耗有关 77. 以下说法错误的是（ A ）

Α．程序就是进程 Ｂ．程序是静态的 Ｃ．线程响应度高 Ｄ．进程是动态的 78. 以下不是引导程序的是（ D ）

Α．VIVI Ｂ．U-Boot Ｃ．BLOB Ｄ．RT-Linux 79. GDB中，终止被调试的程序可以使用命令（ B ） Α．clear Ｂ．kill Ｃ．StopＤ．make 二填空题

1.嵌入式系统的嵌入性特性，是指系统需要与物理世界中特定的环境和设备紧密结合。 2.嵌入式系统开发中的角色可以分为芯片制造商、设备制造商、操作系统提供者、系统集成商、独立软件开发商、独立硬件开发商、最终用户。 3.Cache有指令Cache和 数据cache之分。

4.专门为数字信号处理而设计的处理器称为 数字信号处理器 。 5.CPU中专门用来存储整数数字的寄存器，称为 数据寄存器。

6.嵌入式软件开发的流程包括编码阶段、构建阶段、部署阶段、运行阶段。 7.运行速度优化时，首先考虑采用的技术是算法和 数据结构。

22

8.一般情况下，嵌入式操作系统可分为实时操作系统和 非实时操作系统。 9.指令集模拟器按体系架构可以分为同构模拟器和 异构模拟器。 10.在线仿真器分为内部模式和 外部模式。

11.嵌入式系通常都是专用系统，指的是嵌入式系统的专用性特性。 14.DSP是专门为处理 数字信号 而设计的处理器。

15.CPU中专门用来存储内存地址的寄存器，称为 地址寄存器 。

16.嵌入式系统的资源通常都是有限的，指的是嵌入式系统的资源受限特性。 17.位于处理器内部的存储器称为 内存储器。 18.DSP中文全称是 数字信号处理器 。

19.CPU中专门用来存储浮点数字的寄存器，称为 浮点寄存器。 20.嵌入式程序优化三原则包括 等效原则、有效原则、经济原则。 21.线程可分为 用户线程和内核线程。

22.影响调试的外围因素包括 硬件缺陷、编译器自动优化、外界环境干扰。 23.世界上第一台计算机研制成功的年代是1946年。 24.嵌入式系统的实时性分为软实时和硬实时。

25.一个基本的计算机系统由微处理器、存储器、输入输出模块、总线组成。 26.BSP中文全称是 板级支持包 。

27.CPU中专门用来存储常数的寄存器，称为 数据寄存器 。

28.层次化存储器模型中，包括寄存器、高速缓存、主存储器、本机外存、远程外存。 29.板级支持包的英文缩写是 BSP 。

30.按照总线的位置，总线可分为 片总线 、内总线、外总线。

23

31.嵌入式软件开发的构建阶段的步骤包括 编译、链接、定址和打包。 32. 文件系统提供了在线存储和访问包括数据及程序在内的文件内容的机制。 33.嵌入式系统的实时性是指一个特定任务的执行时间必须是确定的、可测的。 34.SharedObjectsFile的中文含义是 目标文件共享 。 35.内存管理必须满足的三个特性是：实时性、可靠性、高效性。 36.解决互斥问题要满足互斥和公平两个原则。

37.绝大多数软件系统在开发的时候都会同时维护 Debug版本和Release版本。 38.ObjectFile的中文含义是 目标文件 。

39. BSP是介于开发板硬件和操作系统之间的一层软件抽象，主要目的是为了抽象操作系统对硬件的操作，从而使操作系统的代码与硬件无关。 40.指令系统是计算机硬件的语言系统，也叫做机器语言。 41.NFS的中文含义是 网络文件系统 。 四 名词解释 1.RTOS

Real Time Oprating System 实时多任务操作系统 2.EMPU

Embedded Micro Processer Unit 嵌入式微处理器 3.PIC

Programmable Interrupt Controller 中断控制器 4.DM

Development machine 开发机 5.VFS

24

Virtual file system 虚拟文件系统 6.OS

Operating system 实时多任务操作系统 7.EMU

Embedded micro-controller unit 嵌入式微控制器 8.DMA

Direct memory access 直接存储器存取 9.COFF

Common object file format 通用目标模式 10.SoPC

System on programmable chip 可变成单芯片系统 11.IEE

Institution of electrical engineers 英国电气工程师学会 12.BSP

Borad support package 板级支持包 13.ARM

Advanced RISC machines 高级RISC设备 14.ELF

Executable and linking format 可执行连链接格式 15.ICE

In-circuit emulator 在线仿真器

25

17.DDR

Double date rate 双倍数据传输 五 简答题

1. 简述典型嵌入式系统的组成。 答：典型的嵌入式系统由2部分组成；

嵌入式硬件：包括处理器、存储器、总线、外部设备、IO端口、以及各种控制器； 嵌入式软件：包括嵌入式操作系统和各种应用程序。 2. 简述影响嵌入式软件调试的因素。 答：影响嵌入式软件调试的因素主要包括3个： 硬件缺陷； 编译器自动优化； 外界环境干扰。

3. 简述处理机管理中调度的作用和目的。

答：通过在进程之间切换CPU来提高计算机的实际使用效率；其目的就是在任何时候都使得有一个进程在运行，从而使CPU使用率最大化。 4. 简述嵌入式程序优化遵循的原则。 答：嵌入式程序优化遵循三个原则： 等效原则 有效原则 经济原则

5. 简述Boot Loader的功能。 答：Boot Loader主要有3个功能：

26

初始化目标硬件设备；控制启动过程；下载并执行操作系统映像。 6. 简述GDB调试器提供的基本功能。 答：GDB调试器提供4个基本功能：

启动程序；在断点处暂停程序；在程序暂停时，可以检查程序中所发生的事情；动态改变程序的执行环境。

7. 简述嵌入式操作系统的主要功能。 答：嵌入式操作系统由4个主要功能： 处理机管理；同步；内存管理；文件系统。

8. 简述指令集模拟器按体系架构的分类及分类的含义。 答：指令集模拟器按体系架构分2类：

同构模拟器，指在某种体系架构的处理器之上，使用软件模拟出另一个与自己相同的虚拟机。

异构模拟器，在一种体系架构的处理器之上，模拟另外一种处理器的执行。、 9. 简述嵌入式系统的发展阶段。 答：嵌入式系统有4个发展阶段： 无操作系统阶段； 简单操作系统阶段； 实时操作系统阶段； 面向internet阶段； 10. 简述线程的优点。 答：线程主要优点有4个：

响应度高；经济；资源共享；多处理器体系结构的利用。

27

11. 简述Debug和Release版本区别。

答：绝大多数软件系统在开发时期都会同时维护debug和release两个版本： Debug版本是未经过编译器优化的版本，主要用于调试。

Release版本是经过编译器优化后的版本，主要作为最终版本发布。 12. 简述按照总线的位置，总线可以分为几类。 答：按照总线的位置，总线分为3类： 片总线，用于芯片一级的互联。 内总线，用于插件版一级的互联。 外总线，用于设备一级的互联。

13. 简述从层次化的角度来看，嵌入式系统可以分为哪些层。 答：从层次化的角度来看，嵌入式系统可分为4层； 硬件层、中间层、软件层、功能层。 14. 简述进程与程序的区别。 答：进程与程序的区别主要有3点： 进程是动态，程序是静态；

进程有创建，执行及结束这个完整的生命周期，二程序只是一个文件，一个程序可对应多个进程，而一个进程只对应一个程序。 15. 简述开发机与目标机的不同。 答：开发机与目标机主要4点不同：

体系结构不同；处理能力不同；运行的操作系统不同；输入输出方式不同。 16. 简述嵌入式系统减少功耗的方法。 答：嵌入式系统减少功耗主要从两个方面入手：

28

在嵌入式系统硬件设计的时候，尽量选择功耗比较低的芯片，并把不需要的外设和端口都去掉。】

嵌入式软件系统在达到功能性能的同时，也需要对功耗作出必要的优化，尽可能节省对外设的使用从而达到省电的目的。 17. 简述专用寄存器的分类。 答：专用寄存器分为5类：

数据寄存器、地址寄存器、常数寄存器、浮点寄存器、向量寄存器。 18. 简述比较CPU算法的准则。 答：比较CPU算法的准则有4点：

Cpu使用率；周期时间；等待时间；吞吐量；

19. 简述从软件的架构层次来看嵌入式软件系统模型的分类。 答：从软件的架构层次来看嵌入式系统模型共有3类：

没用OS和BSP 的模型；有OS没用BSP的模型，有OS和BSP的模型。 20. 简述进程在运行时的5个状态。 答：进程在运行 时的5个状态： 新的 运行 等待 就绪 终止 六论述题

1.论述外设寄存器的作用、分类，以及每种分类完成的功能。

答：外设寄存器又称为“I/O端口”，处理器对为外部设备的访问，就是通过对外设寄存器读写完成的。 外设寄存器分为3种：

控制寄存器，用来控制外设行为。 状态寄存器，用来指示外设的当前状态。

29

数据寄存器，用来存储外设用例的数据。

2.论述嵌入式软件开发中程序优化的原则、分类，以及每种分类优化的内容。 答：嵌入式程序优化遵循三个原则：等效原则、有效原则、经济原则。 嵌入式程序优化分为3类：

运行速度优化，在充分掌握软硬件特性的基础上，通过应用程序结构调整等手段，来缩短完成指令任务所需的运行时间。

代码尺寸优化，在能够正确实现所需功能需求的前提下，尽可能减小程序的代码量。 低功耗优化，在满足需求的前提下，运行时间尽可能少的小孩硬件资源，以达到节能降耗的目的。

3.论述嵌入式操作系统中的文件系统的作用，以及它的层次和每个层次的作用。 答：文件系统提供了在线存储和访问包括数据和程序在内的文件内容的机制。 I/O控制层，为文件系统的最低层，实现内存与磁盘间的信息转移。

基本文件系统层，向适合的设备驱动程序发送指令，以完成对磁盘上的物理块进行读写。 文件组织模块层，将逻辑块地址转换成基本文件系统所用的物理地址。 逻辑文件系统层，管理元数据。

4.从软件的架构层次来论述嵌入式软件系统模型。 答：从软件的架构层次啦论述嵌入式软件模型共有3种。

没有OS和BSP的模型,这种，模型没有OS的概念，在硬件层上直接是应用程序，应用程序是高的相关的，直接与硬件打交道。

有OS没有BSP的模型，这种模型有嵌入式OS负责与硬件交互、管理资源、应用程序，利用OS的API和库间接与硬件打交道。

有OS和BSP的模型，这种模型在OS与硬件层之间多了一层BSP，BSP负责与硬件交互。 5.论述层次化的存储模型中，都有哪些存储器，以及它们典型的大小。

30

答：层次化存储模型中一般有5种存储器：

寄存器，一般位于处理器内部，速度最快，容量最小，一般4-64B； 高速缓存，一般位于处理器和主存储之间，一般为10-1000KB； 主存储器，即通常所说的内存，一般为10-1000MB；

本地外存，一般指机器上的区别于内存的存储器，此存储器上的数据不能直接被处理器使用，必须先送入内存，然后在提交给处理器，一般为10-1000GB

远程外存，一般只通过网络与本机互联的外部设备，一般为1TB到无穷。 6.论述代码尺寸优化的途径。

答：代码尺寸优化一般有3种途径：

基于指令集的代码尺寸优化，即根据具体的处理器的指令集进行相关代码的优化。 代码压缩优化，即通过对代码进行重新编码，以减少输出序列的形式，但是这个序列是不可以直接运行的。

代码编写技巧，即采用各种代码编写的技巧和方法，比如尽量删除不必要的全局变量位操作，不改变的变量尽量申明为常量等。

7.论述物理内存直接寻址的含义，以及使用物理地址的弊端。

答：所谓物理内存直接寻址是指，在进行硬件设计的时候，把处理器的地址总线直接与主存储器相连，处理器就可以通过地址总线对主存储器中的数据进行访问。 使用物理地址的弊端主要有4点：

在使用物理地址的情况下，处理器可以使用的实际内存数量就是物理内存的总量，如果想访问更多的内存地址，只有增减物理内存数量。

在物理内存情况下，处理器对所有内存的访问权是一致的，物理内存中的所有代码，数据等信息读写权限都是一样的。

如果在多任务的情况下，物理寻址也无法为每个独立的任务提供相应的保护机制，因为所存的任务是运行在同一个地址空间内。

31

物理内存寻址方式下的内存，无法按照随需的原则来使用。 8.论述运行速度优化的方法。 答：运行速度优化主要方法如下：

采用好的算法和数据结构，高效算法与恰当的数据结构可以使应用程序获得更高的优化性能，比如二分法查找比顺序查找要高效，递归的时间效率和空间效率都比较差。 减小运行强度，在程序中尽量不要进行复杂的运算，比如浮点数的开放等，对于耗时、耗资源的运算，可以采用空间换时间的方法，多使用移位的和自增指令。

采用循环优化和函数优化，对于不需要循环变量参加的语句，放到循环外，对于循环条件的尽量减少判断。

9.论述基本的计算机体系结构，以及各个部分的主要任务。 答：基本的计算机的体系结构主要由4部分组成：

微处理器，从内存获取机器语言指令，编译，执行，根据指令代码，管理自己的寄存器，根据指令或自己的需要修改内存内容，相应其他硬件的中断请求。 存储器，用来存储指令和数据。

输入输出模块，负责在处理器、存储器和外部设备之间交换数据。

系统总线，为处理器、存储器和输入输出模块提供数据，控制等信号通道和传输的设施。 10.论述复杂的嵌入式软件系统架构模型的组成，以及这种模型的优点。 答：复杂的嵌入式软件系统架构由4部分组成

板极支持包，介于开发板硬件和操作系统之间的一层软件抽象，主要的目的是抽象操作系统对硬件的操作

操作系统，统一管理硬件资源的软件系统

应用编程接口，是操作系统提供给应用程序的编程接口 应用程序，位于最顶层负责系统功能和业务逻辑的实现

32

这种模型在操作系统与硬件之间对增加了一层BSP由BSP直接与硬件交互，这样嵌入式操作系统的代码变成了与硬件无关的代码，提高了程序的移植性，方便嵌入式系统跨平台移植。

11论述常见的特殊目的寄存器的作用。 答：常见的特殊目标寄存器一般有3种

程序计数器，用来保存下一条要执行的指令的地址，处理器在执行一条指令之前会从程序的计数器指示的内存地址处进行移植

栈地址寄存器，指向内存中栈的地址，当使用压栈指令进行压栈操作的时候，栈地址寄存器的值会自动减少，当使用退栈指令从栈中取数据的时候，栈地址寄存器的值会自动增加 状态寄存器，一般包括各种状态位以所反映处理器的当前状态 12论述嵌入式软件开发构建阶段任务，以及每个步骤的功能内容。

答：嵌入式软件开发构建阶段的主要任务是把代码转换成可以在嵌入式硬件上执行的程序，主要有3个步骤

编译，把人类可读可写的语言所编写成的程序，翻译成特定处理器上等效的一系列操作码，即目标文件

链接，把第一步产生的所有目标文件链接成一个目标文件，即可重定位程序，并进行符号管理

定址和打包，把第二步得到的可重定位程序整合成一个可以在嵌入式系统上运行二进制映像文件

13论述软硬件协同设计的大致流程。 答：软硬件协同设计的大致流程有4步

用HDL语言和C语言进行系统描述并进行模拟仿真和系统功能验证

对软硬件实现功能进行划分，分别用语言进行设计并将其综合起来进行功能验证和性能预测等仿真确认

如果没有问题，则进行软件和硬件详细设计

33

最后进行软件测试

14论述常见的Cache更新主内存的方式有几种，如何操作的，有什么有缺点。 答：常见的cache更新主内存的方式主要有2种

直写，即CPU在向cache写入数据的同时也把数据写入主内存，以保持cache和主内存中相应单元数据的一致性，优点是简单可靠，缺点是速度慢

回写，即CPU只向cache写入并用标记加以注明，直到cache中被写过的块要被进入的信息块取代时，才一次性的写入主内存，优点是速度快，缺点是结构复杂 15论述嵌入式软件开的阶段以及各个阶段的任务。 答：

编码阶段：把系统的需求和设计转换变成某种语言的实现 构建阶段：把代码转换成可以嵌入式硬件上执行的程序

部署阶段：把可执行的运行是映像或可执行文件部署到嵌入设备上 运行阶段：即运行使用部署到嵌入式设备上的程序

16.论述复杂的嵌入式软件系统的四层构成，以及每层的作用。 答：

板极支持包，为了抽象操作系统对硬件的操作，从而可以使操作系统的代码与硬件无关 操作系统，是统一管理资源的软件系统，把诸多的硬件功能进行抽象，以服务的形式提供给应用程序

应用编程接口，是操作系统提供给应用程序的编程接口 应用程序，位于最顶层，负责系统功能和业务逻辑的实现 17.ELF的含义是什么，论述ELF的三个不同的类型文件以及含义。

答：ELF全称ExecutableandLinkingFormat即可执行链接格式，作为应用程序进行接口的一部分，主要包括3种格式

34

可重定位文件，有编译器和汇编器创建在运行前需要由链接器处理 可执行文件，完成了所有的重定位工作和符号解析

共享目标文件，就是共享库，即包括连接器所需要的符号信息，也包括运行时可以直接执行的代码

18.论述进程的状态，以及每个状态的含义。 答：进程在运行时有5个状态： 新的，表示进程正在被创建； 运行，表示指令正在被执行；

等待，表示进程正在等待一定时间的出现。 就绪，表示进程正在等待被分配给某个处理器。

19.论述DSP的广义理解和狭义理解的含义，以及DSP器件的特性。

答：DSP的广义理解，译为数字信号处理，信号的分析和更改是经由顺序分开以代表此信号的数字化格式的信息，通常比类的处理需大量的数字运算。

DSP的侠义理解，译为数字信号处理器，即针对数字信号处理而发展出的处理器。 DSP器件的特点主要有6个： 在单指令周期内完成乘加运算； 高速的运算能力；

一般采用哈佛结构和流水线设计；

芯片具有满足数字信号算法特殊要求的功能； 数据交换的能力高； 支持兵行处理指令。

20.指令模拟器有几种分类标准，每种分类标准分类及内容各是什么。

35

答：指令模拟器有两种分类标准： A.按照体系建构来分，包括：

同构模拟器，指在某种体系架构的处理器之上，使用软件模拟出另外一个与自己相同的虚拟机。

异构模拟器，在一种体系架构的处理器之上，模拟另外一种处理器的执行。 B.按照实现方式来分，包括：

解释性模拟器，在内存中建立一个代表目标处理器状态的数据结构，根据目标处理器的指令集定义解释的方式‘执行’目标软件，执行的结构是修改处理器的状态，从而完成及的模拟。

编译型模拟器，将目标指令翻译为用于操作目标标记状态的一组宿主指令，被模拟的机器状态通常被保持在宿主机的全局存储空间中。 21.论述嵌入式系统开发中的角色。 答：嵌入式系统开发中的角色主要有7个：

芯片制造者，负责制作包括CPU、网卡、RAM、Flash等厂商。

设备制造者，负责制造硬件开发板和产品板，从芯片制造者手中购买各种芯片，然后自己进行硬件设计和制板。

OS提供者，负责提供嵌入式OS。

系统继承商，根据某些特点的应用需求，定制特定的OS。 独立软件开发商，负责在OS之上开放有独立功能的应用程序。

独立硬件开发商，负责开放某些硬件外设，通常还需编写并提供这些硬件的驱动程序。 最终用户，即产品的最终使用者。

22.论述特殊目的寄存器的作用，有哪些常见的特殊目的寄存器、以及它们的功能。 答：特殊目的寄存器一般存储处理器内部的一些特殊的数据。

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程序计数器，用来保存下一条要执行的指令的地址。 栈地址寄存器，只内存中栈的顶端。

状态寄存器，包含各种状态位，以反映处理器的当前状态。 23.论述在嵌入式系统开放中，影响调试的外围因素。 答：在嵌入式系统开发中，影响调试的外围因素主要有3个

硬件缺陷，嵌入式系统中并非所有的问题都是软件导致的，很多时候在嵌入式系统开发中，硬件的错误比软件的错误复杂的多，也严重的多

编译器自动优化，编译器优化期间会对程序代码的顺序，变量的个数进行自动调整，增加了调试的难度，过多的优化级本身就有可能引入错误

外界环境的干扰，外界环境的干扰主要作用于硬件让系统产生意想不到的问题

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