第一章什么是嵌入式系統（PI）IEEE（國際電氣和電子工程師協會）關于嵌入式系統的定義：嵌入式系統是“用于控制、監視或者輔助操作機器和設備的裝置”。與通用計算機系統比較，嵌入式系統有何特點？（P4）嵌入式系統通常是面向特定應用的；嵌入式系統功耗低、體積小、集成度高、成本低；嵌入式系統具有較長的生命周期；嵌入式系統具有固化的代碼；嵌入式系統開發需要專用開發工具和環境；嵌入式系統軟件需要RTOS（實時操作系統）開發平臺；嵌入式系統開發人員以應用專家為主；嵌入式系統是知識集成系統。根據嵌入式系統的復雜程度，嵌入式系統可分為哪4類？（P6）單個微處理器；嵌入式處理器可擴展的系統；復雜的嵌入式系統；在制造或過程控制中使用的計算機系統。嵌入式處理器有哪幾類？試舉例說明。（P7）嵌入式微處理器（EMPU）；2）嵌入式微控制器（EMCU）；3）嵌入式DSP處理器（EDSP）；4）嵌入式片上系統（ESOC）。ARM7和ARM9基于什么體系結構，采用何種指令集？ARM7基于馮?諾依曼體系結構，采用RISC精簡指令，兼容16位Thumb指令集；ARM9基于哈佛體系結構，同樣采用RISC精簡指令,支持32位ARM指令集和16位ThUmb指令集。ARM7TDMI中的"TDMI"分別代表什么？0T：支持16位壓縮指令集Thumb。勺D：支持片上Debug。勺M：內嵌硬件乘法器（MWtiPlier）。個1：嵌入式ICE，支持片上斷點和調試點。T變種處理器有兩種工作狀態：ThUmb和ARM只要支持同版本的ARM體系版本，基于ARM處理器的應用軟件將是兼容的。ARM處理器有幾種工作模式？各種工作模式分別有什么特點？（P25）ARM狀態和Thumb狀態。當ARM微處理器執行32位的指令集功能時，工作在ARM狀態；當ARM微處理器工作在16位的ThUmb指令集時，工作在ThUmb狀態。對比ARM指令集合ThUmb指令集ThUmb指令集與ARM指令集的區別Thumb指令集沒有協處理器指令，信號量指令以及訪問CPSR或SPSR的指令，沒有乘加指令及64位乘法指令等，且指令的第二操作數受到限制;除了跳轉指令B有條件執行功能外，其它指令均為無條件執行;大多數Thumb數據處理指令采用2地址格式。Thumb指令集與ARM指令的區別一般有如下幾點：跳轉指令程序相對轉移，特別是條件跳轉與ARM代碼下的跳轉相比，在范圍上有更多的限制，轉向子程序是無條件的轉移。數據處理指令數據處理指令是對通用寄存器進行操作，在大多數情況下，操作的結果須放入其中一個操作數寄存器中，而不是第3個寄存器中。數據處理操作比ARM狀態的更少，訪問寄存器R8?R15受到一定限制。除MOV和ADD指令訪問器R8?R15外，其它數據處理指令總是更新CPSR中的ALU狀態標志。訪問寄存器R8?R15的Thumb數據處理指令不能更新CPSR中的ALU狀態標志。單寄存器加載和存儲指令在Thumb狀態下，單寄存器加載和存儲指令只能訪問寄存器R0?R7。批量寄存器加載和存儲指令LDM和STM指令可以將任何范圍為R0?R7的寄存器子集加載或存儲。PUSH和POP指令使用堆棧指令R13作為基址實現滿遞減堆棧。除R0?R7外，PUSH指令還可以存儲鏈接寄存器R14,并且POP指令可以加載程序指令PC。如何轉換ARM的兩種工作狀態？（P25）個進入ThUmb狀態：當操作數寄存器的狀態位（位［0］）為1時，可以執行BX指令的方法，使微處理器從ARM狀態切換到ThUmb狀態。令進入ARM狀態：當操作數寄存器的狀態位（位［1］）為0時，可以執行BX指令的方法，使微處理器從ThUmb狀態切換到ARM狀態。ARM7采用幾級流水線？（P27）ARM7架構采用了3級流水線。取指：將指令從內存中取出來。譯碼：操作碼和操作數被譯碼以決定執行什么功能。執行：執行已譯碼的指令。ARM9采用五級流水線技術ARM采用怎樣的數據存儲格式？（P40）ARM處理器的數據存儲格式有兩種：大端模式和小端模式。。大端模式：較高的有效字節存放在較低的存儲器地址，較低的有效字節存放在較高的存儲器地址。。小端模式：較高的有效地址存放在較高的存儲器地址，較低的有效字節存放在較低的存儲器地址。默認情況下的存儲格式是小端模式。ARM采用單周期指令集若寄存器R1=0x01020304，分別按小端模式和大端模式存儲在0x30000字節單元中，是分別列出兩種模式下內存存儲內容，并標出內存地址。0x3001F~0x300180x30017~0x300100x3000F~0x300080x30007~0x30000大端 04 03 02 01 小端 01 02 03 04 ARM存儲器的存儲周期有幾種類型？對應于Cache訪問和存儲器訪問是何存儲周期？（P41）存儲周期類型：個空閑周期。弋非順序周期。個順序周期。e協處理器寄存器傳送周期。ARM支持哪些存儲數據類型？小40）ARM處理器支持以下6種數據類型：勺8位有符號和無符號字節。弋16位有符號和無符號半字，以2字節的邊界對齊。個32位有符號和無符號字，以4字節的邊界對齊。ARM支持的有幾種頁面類型？其容量為何值？（P48）段（SeCtion）：大小為1MB的存儲塊。大頁（LargePageS）：大小為64KB的存儲塊。小頁（SmallPages）：大小為4KB的存儲塊。極小頁（TinyPageS）：大小為1KB的存儲塊。一級描述符可能的格式：（P49）位31~2019~1211~1098~543210無效00粗表粗粒度二級頁表基地址0域用戶定義01段段基址為0AP0域CB10細表細粒度二級頁表基址為0域用戶定義112.14ARM的MMU主要實現什么功能？（P45）存儲管理單元（MMU）用于在CPU和物理內存之間進行地址轉換。由于是將地址從邏輯空間映射到物理空間，因此這個轉換過程一般稱為內存映射。在ARM系統中，存儲管理單元（MMU）主要完成以下工作：。虛擬存儲空間到物理存儲空間的映射。。存儲器訪問權限的控制。。設置虛擬存儲空間的緩沖特性。ARM系統中如何完成I/O操作？（P54）ARM系統中I/O采用統一編址，I/O操作通常被映射成存儲器操作，即輸入/輸出是通過存儲器映射的可尋址外圍寄存器和中端輸入的組合來實現的。第三章3.1ARM支持哪幾種工作模式？不同工作模式如何進行切換？（P56）ARM微處理器支持7種工作模式：令用戶模式。個快速中斷模式。個外部中斷模式。弋管理模式。個中止模式。7未定義指令模式。務系統模式。不同的工作模式間可以相互切換，有兩種方式：1）發生異常時，處理器自動改變CPSR中M[4:0]的值，進入相應的工作模式。2）當處理器處于特權模式時，用指令向CPS的M[4:0]字段寫入特定的值，以進入相應的工作模式。ARM寄存器的組織形式（P57）ARM處理器共有37個寄存器，各寄存器均為32位：令31個通用寄存器，包括程序計數器PC。個6個狀態寄存器。根據ARM處理器不同工作模式，可將全部寄存器分成7組。試述ARM處理器對異常中斷的響應過程。（P59）當異常發生時，處理器首先自動保存當前狀態，即返回地址存入寄存器R14,當前寄存器CPSR存入SPSR中，接著進入相應的工作模式，并執行特定地址的指令。ARM有7種類型的異常，不同類型的異常將導致處理器進入不同的工作模式，并執行不同特定地址的指令。（P59）ARM指令的編碼格式和條件域（P63）指令的編碼格式31~2827~2524~2120 19~1615~1211~0 Condopcode_S Rn Rd Op2 0000001 01001 00010000000000000010條件域CondCPSR中標志位 含義 EQ Z置位 一 相等 ne Z清零不相等 CS C置位 -無符號數大于或等于 一 CC C清零 一無符號數小于 MI N置位 一負數 PL N清零 一正數或零 VS V置位 一溢出 VC V清零 一未溢出HIC置位Z清零無符號數大于 LS C清零Z置位無符號數小于或等于 一 GE N等于V 帶符號數大于或等于 LT N不等于V 帶符號數小于 GT Z清零且(N等于V)帶符號數大于 LE Z置位或(N不等于V)帶符號數小于或等于 AL 忽略 無條件執行3.5指令集的尋址方式有幾種？試分別敘述其各自的特點并舉例說明。(P64)立即數尋址：在立即數尋址方式下，操作數本身直接在指令中給出，去除指令也就獲得了操作數，這個操作數也稱為立即數。2)寄存器尋址：在寄存器尋址方式下，寄存器的值即為操作數。ARM指令普遍采用這種尋址方式，由于直接和寄存器交換數據，其執行效率較高。寄存器移位尋址：寄存器移位尋址的操作數由寄存器的數值進行相應移位而得到；移位的方式在指令中以助記符的形式給出，而移位的位數可用立即數或寄存器尋址方式表示。寄存器間接尋址：寄存器中的值為操作數的物理地址，這樣的尋址方式稱為寄存器間接尋址。實際的操作數存放在存儲器中，其地址由寄存器給出。基址變址尋址：將寄存器(稱為基址寄存器)的值與指令中給出的偏移地址量相加，所得的結果作為操作數的物理地址，這樣的尋址方式稱為基址變址尋址。相對尋址：相對尋址同基址變址尋址相似，區別只是將程序計數器PC作為基址寄存器，指令中的標記作為地址偏移量。多寄存器尋址：在多寄存器尋址方式中，一條指令可實現一組寄存器值的傳送。連續的寄存器間用“-”連接，否則用“,”分隔。塊復制尋址：塊復制尋址可實現連續地址數據從存儲器的某一位置復制到另一位置。堆棧尋址：堆棧尋址用于數據棧與寄存器組之間批量數據傳輸。堆棧是一種后進先出的數據結構，數據寫入和讀出內存的順序不同，適用堆棧尋址可以很好地解決這個問題。3.6ARM指令集是否有移位指令？若沒有如何實現移位操作？無，通過切換至ThUmb狀態，通過ThUmb指令實現。第四章常見的嵌入式操作系統PalmOS，WindowsCE，VXWorks，μC/OS-II，Linux.嵌入式LinUX的優勢Linux系統是層次結構且內核完全開放、豐富的軟件資源強大的網絡支持功能，完善的圖形、文件管理機制內核功能強大，具有高效的性能Linux具備一整套工具鏈，容易自行建立嵌入式系統的開發環境和交叉運行環境，并且可以跨越嵌入式系統開發中仿真工具的障礙Linux有廣泛的硬件支持特性良好的可定制性具有廣泛的支持者，價格低廉嵌入式LinUX的發展方向(P139)減小內核減小動態鏈接庫減小應用程序嵌入式LinUX的實時性存在哪些問題，如何進行改進（硬實時）？（P138）存在的問題：個運行于Linux內核空間的進程（核心態）不能被搶先。個在Linux中，中斷有時會處于保護臨界區操作的目的而被屏蔽。個通用LinUX的時間應答長度為10ms（硬件時鐘頻率100Hz），但是這對于時間精度要求很高（微秒級）的實施進程來說是不夠的。。缺乏有效的實時任務調度機制和調度算法。目前支持Linux的硬實時性一般有兩種方法：一種是直接修改Linux內核，重新編寫一個由優先級驅動的實時調度器，替換原有內核中的進程調度器；另一種是在Linux內核之外，以可加載內核模塊的形式添加實時內核，確保其高響應特性，實時內核接管來自硬件的所有中斷，并判斷是否實時任務覺得是否直接相應。有哪些常見的嵌入式文件系統JFFSYAFFS第五章（本章會考設計題，所以請參照課本了解鍵盤、LED等的工作原理和初始化及工作編程示例）1S3C44B0X具有多少通用I/O口？它們具有什么功能？（P143）S3C44B0X具有71組通用多功能I/O引腳，分別包含在如下7組端口中71個10位輸出端口（端口A）令1個11位輸出端口（端口B）令1個16位輸入/輸出端口（端口C）令2個8位輸入/輸出端口（端口D和G）令2個9位輸入/輸出端口（端口E和F）端口配置寄存器:PCONA,PCONB,PCONC,PCOND,PCONE,PCONF,PCONG5.2簡述矩陣行掃描檢測法的工作原理。識別鍵盤上的閉合鍵，通常采用兩種方法，即行掃描法和行反轉法。使鍵盤上某一行線為低電平，而其余行為高電平，然后讀取列值，如果列值中有某位為低電平，則表明行列交點處的鍵被按下；否則掃描下一行，直至掃描完全部的行線為止。5.3矩陣鍵盤的設計，鍵盤掃描程序流程圖（P147）（設計題）多位7段LED的顯示程序、接口電路圖、流程圖（P150）（設計題）LCD控制器的結構圖（P155）A 一寄存器控制+信號產生

電路->VCLKfVLINE二VFRAMEb^*tVMDMA傳送控制國N數據控制32 —>VD[3:0]->VD[7:4]觸摸屏接口專用芯片ADS7843的主要功能是什么？（P164）完成電極電壓的切換2）采集接觸點的電壓值，并進行A/D轉換S3C44B0XUART單元提供了提供了幾個異步串口（SIO）,每個模塊包含哪幾個部件？（P173）2個,每個模塊包含以下四個部件：波特率發生器發送器接收器控制單元URAT接收哪四種錯誤？（P173）溢出錯誤奇偶校驗錯誤幀錯誤中止狀況S3C44B0X在何種情況下采用自動流控制？（P173）S3C44B0X在UART連接UART時支持nRTS和nCTS信號進行自動流控制，而在UART連接MODEM時則不支持自動流控制，此時就應該在UMCONn寄存器中禁止自動流控制，由軟件控制nRTS和nCTS信號。波特率除數寄存器的計算公式（P175）UBRDIVn=（取整）（MCLK/（波特率*16））-1BNRY和CURR的關系和作用CURR是以太網控制器寫接收緩沖區的指針BNRY指向緩沖區已經被讀取的最后一頁CURR和BNRY主要用來控制緩沖區的存取過程，保證能順次寫入和讀出。當CURR=BNRY+1時，接收緩沖區沒有數據，用戶通過這個判斷有沒有包可以讀。不成立是代表接收到新的數據包，用戶應該讀取數據包，每讀取一個數據包，BNRY加1,直到上述條件成立,表示所有數據包讀完,停止接收數據包。發送和接收的過程發送過程：配置發送數據的物理層地址的源地址、目的地址、數據包類型、以及發送的數據就可以進行數據發送了。接收過程：當有一個正確的數據包到達的時候，RTL8019會產生一個中斷信號，在ARM中斷處理程序中接收數據。中斷處理程序通過遠端DMA把數據從RTL8019的RAM空間讀取到ARM中處理。中斷優先級（P203）在任何情況下，FIQ都比IRQ中斷有更高的優先級外部中斷的觸發模式下降沿觸發、上升沿觸發、邊沿觸發、低電平觸發。第六章嵌入式系統的設計與傳統的系統設計有哪些異同點？（P226）與傳統系統的設計相比,嵌入式系統設計雖具有一些共同點,如它保持了許多傳統系統設計的良好習慣,但區別非常明顯,如嵌入式系統運行的目標應用環境具有一定的特殊性,主要針對特定的應用領域,功能較專一；嵌入式系統只能完成預期要完成的功能,而且處于對系統成本、性能和功耗等各方面的考慮，嵌入式系統的PU、存儲器、外圍設備等資源應用都得恰到好處。嵌入式系統具有以下特點：嵌入式系統通常是面向特定應用的系統量體裁衣，高效設計嵌入式系統設計需要交叉開發環境嵌入式系統的程序需要固化嵌入式系統的軟件開發難度大其他特點，嵌入式系統需要提供強大的硬件開發工具和軟件包的支持，需要設計者從速度、功能和成本綜合考慮。此外，嵌入式系統對穩定性、可靠性、功耗、抗干擾性、重量、體積等方面的性能要求都比通用系統的要求更為嚴格和苛刻。板級支持包(BoardSupportPackage,BSP)有何特點？(P229)。操作系統相關性。不同的操作系統具有各自的軟件層次結構，有一些自己特定的API接口，因此不同的操作系統具有特定的硬件接口形式。。硬件相關性。因為嵌入式實時系統的硬件環境具有應用相關性，所以作為高層軟件與硬件之間的接口，BSP必須為操作系統提供操作和控制具體硬件的方法。設計一個完整的BSP需要完成哪兩部分工作？(P230)嵌入式系統的初始化和設計硬件相關的設備驅動程序系統的初始化過程總是可以抽象為3個主要環節，按照自底向上、從硬件到軟件的次序依次為片級初始化、板級初始化和系統級初始化。硬件相關的設備驅動初始化。與初始化過程相反，硬件相關的設備驅動程序的初始化和使用通常是一個從高層到底層的過程。嵌入式系統的設計流程圖硬件平臺的選擇(P234)嵌入式系統的核心部件是嵌入式微處理器。設計者在選擇處理器時要考慮的主要因素有：微處理器的性能微處理器的技術指標功耗軟件支持工具微處理器是否內置調試工具供應商是否提供評估版軟件平臺的選擇(P235)操作系統的選擇操作系統本身所提供的開發工具操作系統向硬件接口移植的難度操作系統的內存要求④開發人員是否熟悉此操縱系統及其提供的系統API操作系統是否提供硬件的驅動程序操作系統是否具有可裁剪性操作系統的實時性能編程語言的選擇通用性可移植性執行效率可維護性集成開發環境考慮的因素系統調試器的功能支持庫函數編譯器開發商是否持續升級編譯器連接程序是否支持所有的文件格式和符號格式硬件調試工具的選擇常用的硬件調試工具有：個實時在線仿真器勺駐留監控程序個ROM仿真器冬JTAG仿真器統一建模語言UML的特點和優勢是什么？(P240)UML語言簡單，易學、易用。UML采用可視化的圖形描述，比較形象、直觀。可以使不同技術背景的開發人員和設計人員方便、快捷地相互交流。UML語言是第三代面向對象建模語言的標準，被絕大多數業內人士認同。UML采用圖形化的設計，將系統的核心部分描述出來，可以提供以后系統開發使用。有利于項目得回溯和測試。UML的組成部分有哪些？(P240)視圖圖模型元素通用機制UML中有哪9種圖(P242)用例圖、類圖、對象圖、狀態圖、順序圖、協作圖、活動圖、組件圖、部署圖//鍵盤掃描程序#include<string.h>#include<stdio.h>charReadKeyVal(void){BYTEiCount,jCount,HIndex,LIndex;//數據初始化charKeyVal=-1;rPCONF=0x55;rPUPF=0xff;rPDATF=0xf0;LIndex=rPDATF&0xff;if(LIndex!=