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2021

2021-2022(2)嵌入式系统期末复习提纲 (习题版) 前言

  前段时间考完嵌入式系统的期末考试,这两天抽出空来把之前整理的提纲发出来。   在考试前按照老师给的复习提纲整理了一份知识点,看到提纲里没有指令系统,就没有去看那一小节的内容,结果考试的时候选择题考了好几题指令系统,心态都炸了。考完后老师说准备了两套期末试卷,可能抽中的是另一套,这个解释有点让人难以接受,不过按照我下面准备的知识点来背还是可以应付期末考试的。   最后我还是想强调一下,没有什么投机取巧的道路,正如复习要点第一点中的通读教材。好好背!

一、考试题型 选择(20 分)简答(30 分)程序题(20 分,内容包括代码解释、填空等)论述题(30 分) 二、复习要点 通读教材,突出重点分析代码,尤其初始化部分,动作部分,理解程序了解嵌入式处理器的选型原则(根据需求,性能,成本,开发工具,已有资源)了解嵌入式系统的发展趋势 三、主要知识点 第 1 章 嵌入式系统概述 1.嵌入式系统概念、应用与特点

​ 练习题:简答题:简述嵌入式系统的定义、应用和特点

​ 定义:嵌入式系统是以应用为中心,以计算机技术为基础,并且在软、硬件方面可裁剪,适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。

​ 应用:应用于国防军事、工业控制、交通管理、信息家电、医疗保健设备、机器人等领域

​ 特点:1.专用于特定任务、2.多类型处理器和处理器系统支持、3.通常极其关注成本、4.一般是实时系统、5.可裁剪性好、6.可靠性高、7.大多有功耗约束

​ 练习题:简答题:简要叙述嵌入式系统的定义及组成

​ 定义:嵌入式系统是以应用为中心,以计算机技术为基础,并且在软、硬件方面可裁剪,适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。

​ 组成:它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个部分组成。

2.嵌入式系统的硬件(CPU、外设)

​ 真题:(2016-2017问答题 第3题) 目前流行的嵌入式微处理器有哪几种,各有何特点?

​ 真题:(2017-2018问答题 第3题) 写出至少4种目前流行的嵌入式微处理器及特点

​ ①ARM微处理器:ARM公司提供IP授权生产的芯片,各具特色,占据32位市场份额90%以上

​ ②MIPS微处理器:面向高性能、高档次的32位和64位处理器市场

​ ③PowerPC:品种良多,覆盖范围广,从高端工作站到桌面计算机,从消费类电子产品到大型通信设备,无所不包;

​ ④x86:源自Intel8080,最早的嵌入式芯片,良好的兼容性限制了其性能发展

​ ⑤Motorola 68000: CISC架构,面向通信应用

3.主要嵌入式软件系统(应用及 OS)

​ 练习题:简答题:嵌入式操作系统的定义

​ 一种支持嵌入式系统应用的操作系统软件,是嵌入式系统极为重要的组成部分。通常包括与硬件相关的底层驱动软件、系统内核、设备驱动接口、通信协议、图形界面等,嵌入式操作系统负责嵌入式系统的全部软、硬件资源的分配、任务调度,控制、协调并发活动。

​ 练习题:简答题:列出常见的4种嵌入式操作系统

​ ①μC/OS –II ②嵌入式Linux ③Windows Embedded ④VxWorks

​ 练习题:简答题:实时操作系统的评价指标有哪些

​ ①上下文切换时间 ②抢占时间 ③中断延时 ④信息量混洗时间

​ 练习题:简答题:简述嵌入式操作系统与通用操作系统的区别

​ 通用操作系统可运行在不同的硬件平台,而嵌入式操作系统与一般的Windows操作系统不同,其是一种专用、可定制的操作系统。

4.嵌入式系统的发展趋势

​ ①嵌入式开发是一项系统工程

​ ②网络化、信息化的要求

​ ③网络互联、移动互联成为必然趋势

​ ④精简系统内核、算法,降低功耗和软硬件成本

​ ⑤提供友好的多媒体人机界面。

第 2 章 ARM Cortex-M3微处理器基础 1.ARM 处理器特点及应用

​ 练习题:简答题:ARM处理器有什么特点?

​ ARM处理器的三大特点是:耗电少功能强、16位/32位双指令集和合作伙伴众多

​ ①体积小、低功耗、低成本、高性能

​ ②支持Thumb(16位)/ARM(32位)双指令集,能很好的兼容8位/16位器件

​ ③大量使用寄存器,指令执行速度更快

​ ④大多数数据操作都在寄存器中完成

​ ⑤寻址方式灵活简单,执行效率高

​ ⑥指令长度固定

2.CM3 微控制器简介

​ 练习题:简答题:ARM Cortex-M3采用的哪一种架构,能够执行的指令集有哪些?

​ ①ARMv7-M架构

​ ②16位Thumb指令集和32位Thumb-2指令集

​ 练习题:简答题:ARM Cortex-M3处理器系统的主要模块包括?

​ ①处理器内核

​ ②嵌套向量中断控制器NVIC

​ ③总线矩阵

​ ④存储器保护单元MPU

​ ⑤系统调试组件和调度端口

​ ⑥唤醒中断控制器WIC

​ 练习题:简答题:Cortex-M3的处理器有哪两种工作模式和状态?如何进行工作模式和状态的切换?

​ ①工作模式:线程模式和处理模式。

​ 在复位时处理器进入线程模式,异常返回时也会进人该模式,特权模式和用户(非特权)模式代码能够在线程模式下运行。

​ 出现异常时处理器进人处理模式,在处理模式下,所有代码都是特权访问的。 ​ 工作状态:Thumb 状态和调试状态。

​ Thumb 状态是 16 位和 32 位 ” 半字对齐 ” 的 Thumb 和 Thumb-2 指令的执行状态。

​ 调试状态是处理器停止并进行调试时所进人的状态。

​ ②通过Bx Rn指令来进行两种状态的切换

​ 练习题:简答题:Cortex-M3的处理器支持哪两种工作模式?特权模式有哪些?非特权模式有哪些?

​ ①线程模式和处理模式

​ ②特权模式:系统模式、一般中断模式、快速中断模式、管理模式、中止模式、未定义指令中止模式

​ ③非特权模式:用户模式

​ 练习题:简答题:ARM微处理器的运行模式有哪几种,请列举并说明

​ ARM微处理器的运行模式有7种,分别为:

​ ①用户模式:正常程序执行时,ARM处理器所处的状态

​ ②快速中断模式:用于快速数据传输和通道处理

​ ③外部中断模式:用于通常的中断处理

​ ④特权模式:供操作系统使用的一种保护模式

​ ⑤数据访问中止模式:当数据或指令预取终止时进入该模式,用于虚拟存储及存储保护

​ ⑥未定义指令终止模式:用于支持硬件协处理器软件仿真

​ ⑦系统模式:用于运行特权级的操作系统任务

3.CM3 存储格式类型

​ 练习题:简答题:什么是大端格式?什么是小端格式?

​ 在大端格式中,字数据的高字节存储在低地址中,而字数据的低字节则存放在高地址中。

​ 与大端存储格式相反,在小端存储格式中,低地址中存放的是字数据的低字节,高地址存放的是字数据的高字节。

练习题:问答题:ARM里的大端格式和小端格式分别是什么意思?举例画图说明。

​ 当前的存储器,多以byte为访问的最小单元,当一个逻辑上的地址必须分割为物理上的若干单元时就存在了先放谁后放谁的问题,于是端的问题应运而生了,对于不同的存储方法,就有大端和小端两个描述。

​ 大端:低地址存放高有效字节

​ (1000 0000) 2 = 1

​ 小端:低地址存放低有效字节

​ (1000 0000) 2 = 128

4.CM3 嵌套向量中断控制器 NVIC

​ 真题:(2016-2017、2017-2018简答题 第3题) NVIC中的末尾连锁技术的作用是什么

​ 作用是在连续两次中断时,将上一次的返回指令和下一次的调用指令执行所花费的时间,由42个Cycles降低到6个Cycles

5.CM3 寄存器组织

真题:(2016-2017问答题 第2题) ARM Cortex-3的通用寄存器是如何组织的?

真题:(2017-2018问答题 第2题) ARM Cortex-3的通用寄存器有哪些?各有何作用?

​ ARM Cortex-3拥有16个32位通用寄存器,名称R0-R15,分为

​ ①低寄存器:R0-R7,可被指定的所有指令访问,复位初始值不可知;

​ ②高寄存器:R8-R12,能被指定的所有32位指令访问,复位初始值不可知;

​ ③堆栈指针SP:R13,作为SP自动与字对齐([1:0]位忽略)。对应两个不会被同时访问的物理寄存器SP_main和SP_process;

​ ④

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