嵌入式ARM期末考试试卷及复习题教学内容

一、填空题(请将答案填入题后括号中)：共10小题，每小题2分，满分20分。

1、一般而言，嵌入式系统的构架可以分为4个部分：分别是（处理器）、存储器、输入/输出和软件，一般软件亦分为操作系统相关和（应用软件）两个主要部分。

2、根据嵌入式系统使用的微处理器，可以将嵌入式系统分为嵌入式微控制器，（嵌入式微处理器），（嵌入式DSP 处理器）以及片上系统。

3、操作系统是联接硬件与应用程序的系统程序，其基本功能有（进程管理）、进程间通信、（内存管理）、I/O 资源管理。

4、从嵌入式操作系统特点可以将嵌入式操作系统分为（实时操作系统）和分时操作系统，其中实时系统亦可分为（硬实时操作系统）和软实时系统。

5、内核负责管理各个任务，或者为每个任务分配CPU时间，并且负责任务之间的（通信），内核的基本服务是（任务切换）。

6、嵌入式开发一般采用（宿主机/目标机）方式，其中宿主机一般是指（PC机/台式机）。

7、哈佛体系结构数据空间和地址空间（分开），ARM7TDMI采用（冯诺依曼体系）的内核架构,ARM920T采用（哈佛）的内核架构。

8. ARM7TDMI采用（3）级流水线结构，ARM920TDMI采用（5）级流水线。

9 .按操作系统的分类可知，Dos操作系统属于顺序执行操作系统，Unix操作系统属于（分时）操作系统，VxWorks 属于（实时嵌入式）操作系统。

10、ARM7TDMI中，T表示支持16位Thumb指令集，D表示（在片可调试），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。

二、选择题(请将答案填入题后括号中)：共10小题，每小题2分，满分20分。

1、要使CPU能够正常工作，下列哪个条件不是处理器必须满足的。（ D ）

(A) 处理器的编译器能够产生可重入代码（B）在程序中可以找开或者关闭中断

(C) 处理器支持中断，并且能产生定时中断（D）有大量的存储空间

2、下面哪种操作系统最方便移植到嵌入式设备中。（D）

(A) DOS （B）unix (C) Windows xp （D）linux

3、下面哪个选项不是SUB设备的特点。（ B ）

(A) 串行通信方式（B）不可热拨插

(C) 分HOST、DEVICE和HUB （D）通信速率比RS232快

4、下面哪种嵌入式操作系统很少用于手机终端设备上。（C）

(A) Symbian （B）WinCE (C) uc/os （D）linux

5、以下哪项关于SRAM和DRAM的区别是不对。（A）

(A) SRAM比DRAM慢（B）SRAM比DRAM耗电多

(C) DRAM存储密度比SRAM高得多（D）DRM需要周期性刷新

6、uc/os操作系统不包含以下哪几种状态。（C）

(A) 运行（B）挂起 (C) 退出（D）休眠

7、0x07&0x11的运算结果是。（ A ）

(A) 0x01 （B）0x11 (C) 0x17 （D）0x07

8、以下哪种方式不是uc/os操作系统中任务之间通信方式。（C）

(A) 信号量（B）消息队列 (C) 邮件（D）邮箱

9、以下哪种方式不是文件系统的格式。（B）

(A) FAT （B）DOS (C) NTFS （D）Ext

10、在将uc/os操作系统移植到ARM处理器上时，以下哪些文件不需要修改。（ A ）

(A) OS_CORE.C （B）include.h (C) OS_CPU.H （D）OSTaskInit

2. 下面哪点不是嵌入式操作系统的特点。( C )

A. 内核精简

B. 专用性强

C. 功能强大

D. 高实时性

4. 在嵌入式ARM处理器中，下面哪种中断方式优先级最高。( A )

A. Reset

B. 数据中止

C. FIQ

D. IRQ

5. NAND FLASH和NOR FLASH的区别正确的是。 ( D )

A. NOR的读速度比NAND稍慢一些

B. NAND的写入速度比NOR慢很多

C. NAND的擦除速度远比NOR的慢

D.大多数写入操作需要先进行擦除操作

三、判断题：共5小题，每小题2分，满分10分。

1、所有的电子设备都属于嵌入式设备。（×）

2、冯诺依曼体系将被哈佛总线所取代。（×）

3、嵌入式linux操作系统属于免费的操作系统。（√）

4、移植操作系统时需要修改操作系统中与处理器直接相关的程序。（√）

5、USB2.0的最大通信速率为12M/S。（×）

简答题：共2小题，每小题10分，满分20分。

1、根据嵌入式系统的特点，写出嵌入式系统的定义。

以应用为中心、以计算机技术为基础、软硬件可裁减、功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。

2、试分析实时操作系统的工作状态特点及相互之间的转换。

运行：获得CPU的控制权；

就绪：进入任务等待队列，通过调度中转为运行状态；

挂起：任务发生阻塞，称出任务等待队列，等待系统实时事件的发生而被唤醒，从而转为就绪或者运行；

休眠：任务完成或者错误等原因被清除的任务，也可以认为是系统中不存在的任务。

3、写出uc/os操作系统在某一任务正在执行时发生中断的处理过程。

中断现有程序-保护现场-执行中断服务程序-判断当前程序优先级或是否允许任务调度—(否)执行原来程序(是)执行更高优先级任务-返回

四、分析计算题：共2小题，每小题10分，满分20分。

1、试写抢占式和非抢占式的区别。

执行的过程中对中断处理方式不一样，抢先式：某一中断执行完成后，如果有更高优先级的任务处于就绪状态，将执行更高优先级任务，而非抢占式不一样，一个任务只有主动放弃CPU的控制权，其它任务才能够获得CPU的控制权。

2、从嵌入式系统底层到上层应用软件，试分析嵌入式计算系统的组成主要分为哪几个部分，并写出各部分所完成的功能。

(1)硬件层；(2)中间层(嵌入式系统初始化，硬件相关的驱动程序)；(3)软件层(操作系统、文件系统、GUI，网络及通用组件)；(4)功能层。

五、专业名词解释(写出以下英文简写对应的中文名称)：共5小题，每小题2分，满分10分。

（1）RTOS 实时操作系统（2）CISC 复杂指令集（ 3）Kernel 内核

（4）Scheduler 调度（5）non-preemptive 非抢占式

1、简述优先级倒置产生的条件、现象以及解决方案。

答：条件：基于优先级抢先式的任务调度、资源共享。（

现象：低优先级任务L和高优先级任务H共享资源，在任务L占有共享资源之后，任务H就绪，但这时任务H 必须等待任务L完成对共享资源的操作。在任务L完成对共享资源的操作之前，任务M也已就绪并将抢先任务L运行。在任务M运行时，系统中具有最高优先级的任务H仍然保持挂起状态。

解决方案：优先级继承、优先级天花板。

2、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。

3、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。

4、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。

5、RAM存储器有两种，分别是：SRMA和DRAM。

6、谈一谈嵌入式系统的发展趋势（列出五个趋势以上）。

答：产品种类不断丰富；应用范围不断普及；性能不断提高；功耗不断降低，体积不断缩小；网络化、智能化程度不断提高；软件成为影响价格的主要因素。

7、嵌入式开发环境主要包括哪些组件？

答：嵌入式系统开发需要交叉编译和在线调试的开发环境，主要包括宿主机

目标机（评估电路板）

基于JTAG的ICD仿真器、或调试监控软件、或在线仿真器ICE

运行于宿主机的交叉编译器和链接器、以及开发工具链或软件开发环境

嵌入式操作系统

8. 请描述建立一个嵌入式开发平台的步骤。（13分）

答：(1)连接主机和目标板

（2）使用flash工具烧写bootloader

(3)配置并启动主机的bootp服务

（4）配置并启动主机的tftp服务

（5）使用tftp下载内核及根文件系统镜像到目标板，重启目标板

（6）配置并启动NFS服务

（7）在目标板使用mount挂载主机的目录

（8）再次使用bootp命令确认bootp服务是否建立，使用tftp命令确认tftp服务建立。

（9）将内核镜像和根文件系统cp到tftp根目录。

（10）重启目标板，确认嵌入式linux正常启动。

1.什么是嵌入式系统？其特点有些什么？

答：嵌入式系统是“以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。”

特点：1）是专用的计算机系统，用于特定的任务；

2）资源较少，可以裁减；

3) 功耗低，体积小，集成度高，成本低;

4）使用实时操作系统；

5) 可靠性要求更高，具有系统测试和可靠性评估体系;

6）运行环境差异大

7）大部分程序固化在 ROM中；

8) 较长的生命周期；

9）嵌入式微处理器通常包含专用调试电路

2.嵌入式系统的BooTLoader的功能是什么？

答：BootLoader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。（对于嵌入式系统来说，有的使用操作系统，也有的不使用操作系统，但在系统启动时都必须运行BootLoader，为系统运行准备好软硬件环境。）3.目前嵌入式操作系统有哪些？

答：1）μC/OS-II 嵌入式操作系统内核；2）VxWorks嵌入式实时操作系统；3）WinCE操作系统；4）Linux操作系统；5）Symbian操作系统

4.构造嵌入式开发环境有哪几种形式？

答：1）交叉开发环境；2）软件模拟环境；3)评估电路板

5.嵌入式系统开发的基本流程?

答：1）系统定义与需求分析；

2）系统设计方案的初步确立；

3）初步设计方案性价比评估与方案评审论证；

4）完善初步方案、初步方案实施；

5）软硬件集成测试；

6）系统功能性能测试及可靠性测试。

6.什么是可编程片上系统？

答：用可编程逻辑技术把整个系统放到一块硅片上,称作可编程片上系统SOPC.它是一种特殊的嵌入式系统，首先它是SOC，即由单个芯片实现整个系统的主要逻辑功能，具有一般SOC基本属性；其次，它又具备软硬件在系统可编程的功能，是可编程系统，具有可裁剪、可扩充、可升级等灵活的设计方式。

7.有时要使用Thumb技术的原因

答：（Thumb指令集是把32位的ARM指令集的一个子集重新编码后形成的一个特殊的16位指令集。）在性能和代码大小之间取得平衡，在需要较低的存储代码时采用Thumb指令系统用Thumb指令编写最小代码量的程序（能够很好的解决代码长度的问题），却取得以ARM代码执行的最好性能，可以带来低功耗,小体积,低成本。

8.ARM处理器的工作模式有哪几种？

答：1）正常用户模式（usr）；

2）快速中断模式（fiq）；

3）普通中断模式（irq）；

4）操作系统保护模式（svc）或管理模式；

5）数据访问中止模式（abt）；

6）处理未定义指令的未定义模式（und）；

7）运行特权级的操作系统任务的系统模式（sys）。

9.寄存器R13，R14，R15的专用功能各是什么？

答：1）寄存器R13保存堆栈指针SP；2）寄存器R14用作子程序链接寄存器，也称为LR ，用以保存返回地址；

3）R15（PC）用作程序计数器。

10.寄存器CPSR，SPSR的功能各是什么？

答：1）CPSR包含条件码标志、中断禁止位、当前处理器模式以及其它状态和控制信息。所有处理器模式下都可以访问当前的程序状态寄存器CPSR。

2）在每种异常模式下都有一个对应的物理寄存器——程序状态保存寄存器SPSR。当异常出现时，SPSR用于保存CPSR的状态，以便异常返回后恢复异常发生时的工作状态。

11.ARM的异常有哪几种，各进入何种工作模式？他们退出各采用什么指令？

答：1）复位（Reset）异常（管理模式）；

2）未定义指令（undefined instruction）异常（未定义模式）；

3）软件中断（SWI）异常（管理模式）；

4）指令预取中止（Prefech Abort）异常（中止模式）；

5）数据访问中止（Data Abort）（中止模式）；

6）快速中断请求（FIQ）（FIQ模式）；

7）外部中断请求（IRQ）（IRQ模式）。

异常返回指令：1）SWI，未定义的返回：MOVS PC,R14；2）IRQ,FIQ,预取中止的返回：SUBS PC,R14,#4；3）数据中止返回并重新存取：SUBS PC,R14,#8

异常中断的优先级：复位（最高优先级）--> 数据异常中止--->FIQ --> IRQ--->预取指异常中止--->SWI---->未定义指令（包括缺协处理器）。

12.什么是小端和大端存储器组织？

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