2024年3月5日发(作者：干念)
复习题
一、 单项选择题
1. 下面哪个系统属于嵌入式系统。 D
A、“天河一号”计算机系统 B、联想T400笔记本计算机
C、联想S10上网本 D、联想OPhone手机
2. 如果某一嵌入式系统主要解决人脸识别的问题，不宜选择 A 作为设计方案中的核心器件。
A、 8031单片机 B、ARM9器件 C、DSP D、ARM10器件
3. 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
4. 指令“LDR R0，[R1，#4] !”的寻址方式为 A 。
A、变址寻址 B、寄存器间接寻址
C、多寄存器寻址 D、堆栈寻址
5. 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。
6.
D、只要遵循一定调用的规则，仅能ARM子程序调用Thumb子程序。
可将向量中断控制器编程分为FIQ、非向量IRQ和向量IRQ三类，它们的中断优先级别由低至高的顺序为 D 。
A、 FIQ、非向量IRQ、向量IRQ B、非向量IRQ、向量IRQ、FIQ
C、FIQ、向量IRQ、非向量IRQ D、向量IRQ、非向量IRQ、FIQ
下面哪一种工作模式不属于ARM特权模式 A 。
A、用户模式 B、系统模式 C、软中断模式 D、FIQ模式
下面关于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
C、所有异常都要返回D、外部中断会引起异常
下面哪一种功能单元不属于I/O接口电路。 D
A、USB控制器 B、UART控制器
C、以太网控制器 D、LED
下列哪种操作系统不属于嵌入操作系统？ B
A、Vxworks B、Windows XP Home Edition
C、Android D、Windows Phone
一个任务被唤醒，意味着 D 。
A、该任务重新占有了CPU B、它的优先级变为最大
C、其任务移至等待队列队首
D、任务变为就绪状态
在下列调度算法中， A 算法不会出现任务“饥饿”的情形
A、时间片轮转算法 B、先来先服务算法
C、可抢占的短作业优先算法 D、静态优先级算法
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
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16. 软硬件协同设计方法与传统设计方法的最大不同之处在于 A 。
A、软硬件分开描述 B、软硬件统一描述 C、协同测试 D、协同验证
17. 现代电子设计方法包含了可测试设计，其中 B 接口是IC芯片测试的标准接口。A、BIST B、JTAG C、UART D、USB
18. 目前嵌入式系统领域中使用最广泛、市场占有率最高的实时系统是 C 。
A、 Symbian B、Windows CE C、VxWorks D、Android
19. ARM有7种处理器模式，其中有5种异常模式，分别为 C 。
A、FIQ、IRQ、管理、系统、中止
B、IRQ、管理、用户、系统、中止
C、FIQ、IRQ、管理、中止、未定义
D、FIQ、IRQ、中止、未定义、系统
20. RS232通信中最常用的引脚是： B 。
A、RXD、RTS、CTS B、TXD、RXD、GND C、TXD、RXD D、UART
21. 实时操作系统（RTOS）内核与应用程序之间的接口称为 C
A、输入/输出接口 B、文件系统 C、API D、GUI
22. 32位体系结构的ARM处理器有 B 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。
A、7、7 B、7、6 C、6、6 D、6、7
23. 实时系统是指 A
A、响应快的系统 B、有时间约束的系统 C、单任务系统 D、内核小的系统
24. 在ARM体系结构中， C 寄存器作为连接寄存器，当进入子程序时或者处理器响应异常的时候，用来保存PC的返回值；____寄存器作为处理器的程序计数器指针。
A、R13、R14 B、R0、R1 C、R14、R15 D、R0、R14
25. RISC是指 C
A、复杂指令计算机 B、并行机 C、精简指令计算机 D、多处理器计算机
26. 在日常管理中，通常CPU会影响系统性能的情况是： A
A、CPU已满负荷地运转 B、CPU使用效率为30%
C、CPU的运行效率为50% D、CPU的运行效率为80%
27. 嵌入式操作系统不同于通用操作系统的功能是 B
A、任务调度 B、可剪裁 C、设备管理 D、文件管理
28. 下面哪种操作系统最方便移植到嵌入式设备中 D
A、DOS B、Windows xp C、UNIX D、μc/OS-Ⅱ
29. 下面哪种嵌入式操作系统很少用于手机终端设备上 D
A、Symbian B、LINUX C、Windows Phone D、μc/OS-Ⅱ
30. μc/OS-Ⅱ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、就绪
31. 0X07&0X11的运算结果是 A
(A)
0X01
（B）0X11
(C)
0X17
（D）0X07
32. 以下哪种方式不是μc/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、消息邮箱
33. 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
34. 嵌入式系统硬件层的核心是（ C ）
A、操作系统 B、任务调度 C、处理器 D、UART
35.
存储一个32位数0x3158445到2050H～2053H四个字节单元中，若以大端模式存储，则2050H存储单元的内容为（ D ）
A、0x31 B、0x58 C、0x45 D、0x03
36. ARM汇编语句“ADD R1, R2, R3, LSL#1”的作用是（ A ）
A、R1 = R2 + (R3 << 1) B、R1 =( R2<< 1) + R3
C、R3= R1+ (R2 << 1) D、(R3 << 1)= R1+ R2
37. μC/OS-II通过以下哪个函数创建任务（ A ）
A、OSTaskCreate() B、OSEventCreate()
C、OSTaskStkInit() D、OSQPend()
38.
下面哪一种工作模式不属于ARM特权模式（ A ）
A、用户模式 B、系统模式 C、软中断模式 D、FIQ模式
39. 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 C、多寄存器寻址 D、堆栈寻址
二、 填空题
1. 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。
2. 嵌入式操作系统的内核构成包括_任务管理__、中断管理和内存管理。
3. 采用RS232C实现最简单的双机互联，至少需要如下信号线：TXD、RXD和GND。
4. 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。
5. ARM字数据存储格式有：大端存储格式和小端存储格式。
6. 在嵌入式系统设计中，嵌入式处理器选型是在进行体系结构设计时完成。
7. 交叉开发技术中，ICE是一种用于替代目标机上CPU的设备，可以执行目标机CPU的指令，能够将内部的信号输出到被控制的目标机。
8. 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。
9. 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。
10. 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。
11. 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）。
12. 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。
13. ARM7TDMI采用（ 3 ）级流水线结构，ARM920TDMI采用（ 5 ）级流水线。
14. ARM7TDMI中，T表示支持16位Thumb指令集，D表示（支持片上调试 ），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。
15. ARM微处理器有7种工作模式，它们可以分为两类 ：非特权模式、特权模式。其中用户模式属于非特权模式。
16. ARM支持两个指令集， ARM核因运行的指令集不同，分别有两个状态ARM、Thumb，状态寄存器CPSR的T位反映了处理器运行不同指令的当前状态。
17. ARM核有多个寄存器，其中大部分用于通用寄存器，有小部分作为专用寄存器，
寄存器用于存储PC，R13通常用来存储SP 。
18. 嵌入式系统的核心是嵌入式微处理 和实时操作系统。
三、 简答题
1. 什么是嵌入式系统？目前嵌入式微处理器系列有哪些？
答：嵌入式系统是“以应用为中心、计算机技术为基础，软硬件可剪裁，功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。”嵌入式微处理器系列有Am186/88、386EX、SC-400、PowerPC、68000、MIPS、ARM/StrongARM等。
2. 什么是前后台系统？该系统与实时多任务系统有哪些差异？
答：前后台系统又叫中断驱动系统。后台是一个循环轮询系统一直在运行，前台是由一些中断处理过程组成的。当有一前台事件发生时，引起中断，中断后台运行进行前台处理，处理完成后又回到后台。是能够处理需要快速响应事件的系统。对于一个复杂的嵌入式实时系统来说，当采用中断处理程序加一个后台主程序这种软件结构难以实时的、准确的、可靠的完成时，或存在一些互不相关的过程需要在一个计算机中同时处理时，就需要采用实时多任务系统。它对于降低系统的复杂性，保证系统的实时性，可维护性是必不可少的。
3. 简述嵌入式系统中非占先式与占先式调度法的区别有哪些。
答：非占先式内核要求每个任务自我放弃CPU的所有权，也称作合作型多任务，各个任务彼此合作共享一个CPU。异步事件还是由中断服务来处理，中断服务可使一个高优先级的任务由挂起状态变为就绪状态，但中断服务以后控制权还是交回被中断的任务，直到该任务主动放弃CPU使用权，高优先级的任务才能获得CPU使用权。优点：响应中断快；允许使用不可重入函数，几乎不需要使用信号量保护共享数据；运行中的任务占有CPU，不必担心被其他任务抢占。当系统响应事件很重要时，采用占先式内核，占先式内核最高优先级的任务一旦就绪，总能获得CPU控制权，当一个运行着的任务是一个比他优先级搞的任务进入了就绪状态，当前任务的CPU使用权就被剥夺，或者说被挂起，高优先级的任务立即获得CPU控制权。如果中断服务子程序使一个高优先级的任务进入就绪状态，中断返回后，中断的任务被挂起，优先级高的任务开始运行。
4. 简述优先级逆转产生的条件、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完成时共享资源的操作之前，任务M也就绪并将抢先任务L运行。在任务M运行时，系统中具有最高优先级的任务H仍然挂起状态。解决
方案：优先级继承，优先级封顶。
5. 详细分析嵌入式系统中中断响应的全过程以及中断对系统任务响应时间的影响。
答：中断响应可以分为以下几个步骤：
1、保护断点，即保存下一将要执行的指令的地址，就是把这个地址送入堆栈。
2、寻找中断入口，根据5个不同的中断源所产生的中断，查找5个不同的入口地址。以上工作是由计算机自动完成的，与编程者无关。在这5个入口地址处存放有中断处理程序（这是程序编写时放在那儿的，如果没把中断程序放在那儿，就错了，中断程序就不能被执行到）。
3、执行中断处理程序。
4、中断返回：执行完中断指令后，就从中断处返回到主程序，继续执行。
中断的实时性是实时系统的一个重要方面。中断响应时间是影响中断实时性的主要因素。
6. 什么是嵌入式处理器的最小系统？
答：微处理器、存储器、通用设备接口、I/0接口。
7. 什么是BSP？BSP与BIOS有什么异同？
答：BSP全称“板级支持包”（Board Support Packages)是一段启动代码。主要是负责在电脑开启时检测、初始化系统设备、装入操作系统并调度操作系统向硬件发出的指令。BSP是和操作系统绑在一起运行，尽管BSP的开始部分和BIOS所做得工作类似，但是BSP还包含和系统有关的基本驱动。BIOS程序是用户不能更改、编程的，只能对参数进行修改设置，但是程序员还可以编程修改BSP，在BSP中任意添加一些和系统无关的驱动或程序，甚至可以把上层开发统统放到BSP中。
8. 简述嵌入式系统的定义
答：嵌入式系统是嵌入到对象体中以嵌入式计算机为核心的专用计算机系统。 以应用为中心、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。 嵌入式操作系统的特点：可固化、可配置、可剪裁、独立的板级支持包，可修改、不同的CPU有不同的版本、应用的开发需要有集成的交叉开发工具 嵌入式操作系统的组成：嵌入式操作系统、操作系统内核、文件系统、网络协议栈、GUI 、USB协议栈等。
9. 简要叙述ARM处理器的7种运行模式。
答：用户模式：正常程序执行模式。快速中断模式（IRQ模式）：支持高速数据传送或通道处理。管理模式：供操作系统使用的一种保护模式。中止模式：实现虚拟存储器或存储器保护。未定义模式：用于支持通过软件仿真硬件的协处理器。系统模式：用于运行特权及操作系统任务。除了用户模式外，其他模式均可视为特权模式。
10. 说明嵌入式系统中“抢占式调度”的含义。
答：在抢占式调度算法中，正在运行的任务可能被其他任务所打断，抢占调度算法，使关键任务能够打断非关键任务的执行，确保关键任务的截止时间能够得到满足，抢占式调
度算法要更复杂些，且需要更多的资源，并可能在使用不当的情况下造成低优先级任务出现长时间得不到执行的情况。
211. IC总线有哪些特点(至少说明3点)？数据传输中起始和终止条件各是什么？
2 答：IC总线具有总线仲裁机制，非常适合在器件之间进行近距离、非经常性的数据通信。代替原来的电位器，避免了电位器老化的故障。在它的协议体系中，传输数据时都会带上目的设备的设备地址，因此可以实现设备组网。启动条件,在SCL信号保持高电平时SDA信号由高电平变为低电平;停止条件,要求在SCL信号保持高电平时SDA信号由低电平变为高电平。
12、ARM7的内部寄存器R13、R14、R15的主要功能和作用？
答： R13：堆栈指针，用于保存堆栈的出入口处地址、保存待使用寄存器的内容 。
R14：连接寄存器，当使用BL指令调用子程序时，返回地址将自动存入14中；当发生异常时，将R14对应的异常模式版本设置为异常返回地址；其他时候作为通用寄存器。
R15：程序寄存器，总是指向正在“取指”的指令。
13、 请说明MOV指令与LDR加载指令的区别和用途？
答： LDR的操作数既可以来源于寄存器也可以来源于存储器，MOV的操作数能来源于寄存器。 LDR指令从内存中读取数据放入寄存器，用于对内存变量和数据的访问、查表、程序的跳转、外围部件的控制操作等；MOV指令将8位立即数或寄存器传送到目标寄存器（Rd），可用于移位运算等操作。
14、当异常产生，处理器进入一个异常程序时，需进行哪些操作？退出异常时又进行哪些操作？
答： 进入异常：（1）把断点处的下一条指令地址保存到相应的R14寄存器中。（2）把状态寄存器CPSR的值复制到对应的SPSR寄存器中，以保存断点处得状态。（3）根据异常模式，把CPSR寄存器的模式位M[4:0]设置成对应的值。（4）自动使PC指向相关的异常向量，从该向量地址处取一条指令进行执行。
退出异常：（1）将保存在R14寄存器的值再回送到PC中。（2）再将SPSR寄存器的值回送到CPSR寄存器中。 （3）对中断禁止位标志进行清除。
15、ARM如何响应异常？如何返回异常？
答：响应过程:1、将引起异常指令的下一条指令的地址保存到新的异常工作模式的R14中；2、将CPSR的内容保存到将要执行的异常中断对应的SPSR中；3、根据异常类型CPSR中的运行模式位；4、将相应的矢量地址赋值给PC，开始执行异常处理程序。还可设中断禁止位。返回过程: 1、将连接寄存器LR的值减去相应的偏移量后送到PC中；2、将SPSR
内容送回CPSR； 3、若在进入异常处理时设置了中断禁止位，要在此清除。
16、CMP指令的操作是什么？写一个程序，判断R1的值是否大于0x30，若是则将R1减去0x30。
答：CMP是比较指令，CMP{条件码} op1,op2
CMP R1,0x30
SUBHI R1,R1,0x30
17、说明下列操作的功能：
(1)ADD R0，R1，R3，LSL#2 ; R0←R1+R3<<2 R0=R1+4R2
(2)ANDNES R0，R1，#0x0F; if(CPSR 寄存器中 Z=0) R1的高28位清零后送寄存器R0并更新CPSR寄存器，else执行下一条指令。
(3)LDRB R0，[R1，R2，LSR#2]; 把寄存器地址为（R1+R2>>2）的自己数据加载到R0，R0的高24位清零。
18、假设R0的内容为0x8000，寄存器R1和R2的内容分别是0x01和0x10，存储器内容为空。执行下列指令操作后，说明PC将如何变化，以及存储器及寄存器的内容如何变化？
STMIB R0!,{R1，R2}
LDMIA R0,{R1，R2}
答：（1）R0的内容为空，0X8004的内容为0x01,0X8008的内容为0x10。
（2）R0的内容为0x01，0X8004的内容为0x10。
四、分析计算题
1.已知OSRdyGrp和OSRdyTbl的取值分别为1001 0100和0011 0000，根据下图的判定表及已给出的代码计算出prio的值。
OSUnMapTal
代码：y=OSUnMapTal[OSRdyGrp]；x=OSUnMapTal[OSRdyTbl[y]]；prio=(y<<3)+x；
请计算出prio的值，且写出简要的步骤和计算方法（10分）
答：
10010100=0X94HY=200110000=0X30Hprio=(y<<3)+x=2x8+4=20
2、 用ARM汇编代码实现以下C程序段
(不要求程序格式，只需写出主要语句)。（10分）程序段：
if (x>64)
x=0;
else
y=0;
答：
MOV R0,#X
MOV R1,#64
CMP R0,R1
MOVHI RO,#0
MOVLS R2,#0
3、下列程序实现将一个数从内存某地址中取出一个字，然后将该数进行了处理，结果放回内存中该数的相邻的下一字地址中，阅读程序并说明每条语句的作用。(10分)
start ldr r1,[r0] ； 1）
mov r0,r1, lsl #3 ； 2）
mov r2, #20 ； 3)
add r1, r1, r2 ； 4)
str r1,[r0,4] ； 5)
答：
1)将寄存器R0所指地址中德字数据取出放置R1
2)将R1中的数据左移3位，实现乘以8的功能，结果放置R0中
3)将立即数20放置R2中
4)将R1中和R2中的数相加，实现R1中的数相加20的作用
5)将R1中的数据存入取出数据内存的下一地址
部分程序阅读和设计题
1. LDR R1, =0x0B100200
LDR R2, =0x66AC55AC
STR R2, [R1] ;地址0x0B100200 中的内容为____________。
LDR R2, [R1] ;地址0x0B100200 中的内容为____________。
2. 设计一个野外数据采集器，主要应用于野外测量或野外数据收集，且不需要人员到达现场即可完成数据采集任务的智能化管理系统。要求其能够实现如下功能：
(1) 电池供电；
(2) 能够通过CAN总线接口实现测量仪器数据采集的工作；
(3) 测量仪器能够通过红外通信接口连接到数据采集器；
(4) 能够存储测得的数据，通过GPRS网络将采集到的数据上传给服务器主机；
(5) 能够接收GPS信号，根据GPS收到的信息实现对采集器定位信息的采集工作；
(6) 有USB主端接口，满足USB1.1规范，可以挂接键盘，实现手动设置或者更新数据。
1、 ARM支持两个指令集，ARM核因运行的指令集不同，分别有两个状态
ARM 、 Thumb ，状态寄存器CPSR的 T 位反映了处理器运行不同指令的当前状态,， F 位反映了快速中断模式， I 反映了外部中断模式。
2、 ARM核有多个寄存器，其中大部分用于通用寄存器，有小部分作为专用寄存器， R15 寄存器用于存储PC， R13 通常用来存储SP， R14 通常用来存储LR。
3、 嵌入式系统最常用的数据传送方式是 中断
4、 存储一个32位数0x24636476到2150H～2153H四个字节单元中，若以大端模式存储，则2152H存储单元的内容为 64 ，若以小端模式存储，则2151H存储单元的内容为：64
5、 ARM汇编语句“SUB R1, R2, R3, LSR#1”的作用是 R1=R2-(R3>>1)
6、 程序代码 、 私有堆栈 、 任务控制块 是任务的三要素
7、 其实，程序切换的关键是把程序的 私有堆栈 赋予处理器的堆栈指针 SP
8、 已知OSRdyGrp和OSRdyTbl[Y]的取值分别为1101 1100和1011 0100，根据判定表及判定表代码进行计算PRIO的值。PRIO=18
9、 硬件层是以 嵌入式处理器 为核心
10、 嵌入式系统的核心是 嵌入式处理器 和 嵌入式操作系统
2024年3月5日发(作者：干念)
复习题
一、 单项选择题
1. 下面哪个系统属于嵌入式系统。 D
A、“天河一号”计算机系统 B、联想T400笔记本计算机
C、联想S10上网本 D、联想OPhone手机
2. 如果某一嵌入式系统主要解决人脸识别的问题，不宜选择 A 作为设计方案中的核心器件。
A、 8031单片机 B、ARM9器件 C、DSP D、ARM10器件
3. 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
4. 指令“LDR R0，[R1，#4] !”的寻址方式为 A 。
A、变址寻址 B、寄存器间接寻址
C、多寄存器寻址 D、堆栈寻址
5. 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。
6.
D、只要遵循一定调用的规则，仅能ARM子程序调用Thumb子程序。
可将向量中断控制器编程分为FIQ、非向量IRQ和向量IRQ三类，它们的中断优先级别由低至高的顺序为 D 。
A、 FIQ、非向量IRQ、向量IRQ B、非向量IRQ、向量IRQ、FIQ
C、FIQ、向量IRQ、非向量IRQ D、向量IRQ、非向量IRQ、FIQ
下面哪一种工作模式不属于ARM特权模式 A 。
A、用户模式 B、系统模式 C、软中断模式 D、FIQ模式
下面关于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
C、所有异常都要返回D、外部中断会引起异常
下面哪一种功能单元不属于I/O接口电路。 D
A、USB控制器 B、UART控制器
C、以太网控制器 D、LED
下列哪种操作系统不属于嵌入操作系统？ B
A、Vxworks B、Windows XP Home Edition
C、Android D、Windows Phone
一个任务被唤醒，意味着 D 。
A、该任务重新占有了CPU B、它的优先级变为最大
C、其任务移至等待队列队首
D、任务变为就绪状态
在下列调度算法中， A 算法不会出现任务“饥饿”的情形
A、时间片轮转算法 B、先来先服务算法
C、可抢占的短作业优先算法 D、静态优先级算法
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
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16. 软硬件协同设计方法与传统设计方法的最大不同之处在于 A 。
A、软硬件分开描述 B、软硬件统一描述 C、协同测试 D、协同验证
17. 现代电子设计方法包含了可测试设计，其中 B 接口是IC芯片测试的标准接口。A、BIST B、JTAG C、UART D、USB
18. 目前嵌入式系统领域中使用最广泛、市场占有率最高的实时系统是 C 。
A、 Symbian B、Windows CE C、VxWorks D、Android
19. ARM有7种处理器模式，其中有5种异常模式，分别为 C 。
A、FIQ、IRQ、管理、系统、中止
B、IRQ、管理、用户、系统、中止
C、FIQ、IRQ、管理、中止、未定义
D、FIQ、IRQ、中止、未定义、系统
20. RS232通信中最常用的引脚是： B 。
A、RXD、RTS、CTS B、TXD、RXD、GND C、TXD、RXD D、UART
21. 实时操作系统（RTOS）内核与应用程序之间的接口称为 C
A、输入/输出接口 B、文件系统 C、API D、GUI
22. 32位体系结构的ARM处理器有 B 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。
A、7、7 B、7、6 C、6、6 D、6、7
23. 实时系统是指 A
A、响应快的系统 B、有时间约束的系统 C、单任务系统 D、内核小的系统
24. 在ARM体系结构中， C 寄存器作为连接寄存器，当进入子程序时或者处理器响应异常的时候，用来保存PC的返回值；____寄存器作为处理器的程序计数器指针。
A、R13、R14 B、R0、R1 C、R14、R15 D、R0、R14
25. RISC是指 C
A、复杂指令计算机 B、并行机 C、精简指令计算机 D、多处理器计算机
26. 在日常管理中，通常CPU会影响系统性能的情况是： A
A、CPU已满负荷地运转 B、CPU使用效率为30%
C、CPU的运行效率为50% D、CPU的运行效率为80%
27. 嵌入式操作系统不同于通用操作系统的功能是 B
A、任务调度 B、可剪裁 C、设备管理 D、文件管理
28. 下面哪种操作系统最方便移植到嵌入式设备中 D
A、DOS B、Windows xp C、UNIX D、μc/OS-Ⅱ
29. 下面哪种嵌入式操作系统很少用于手机终端设备上 D
A、Symbian B、LINUX C、Windows Phone D、μc/OS-Ⅱ
30. μc/OS-Ⅱ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、就绪
31. 0X07&0X11的运算结果是 A
(A)
0X01
（B）0X11
(C)
0X17
（D）0X07
32. 以下哪种方式不是μc/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、消息邮箱
33. 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
34. 嵌入式系统硬件层的核心是（ C ）
A、操作系统 B、任务调度 C、处理器 D、UART
35.
存储一个32位数0x3158445到2050H～2053H四个字节单元中，若以大端模式存储，则2050H存储单元的内容为（ D ）
A、0x31 B、0x58 C、0x45 D、0x03
36. ARM汇编语句“ADD R1, R2, R3, LSL#1”的作用是（ A ）
A、R1 = R2 + (R3 << 1) B、R1 =( R2<< 1) + R3
C、R3= R1+ (R2 << 1) D、(R3 << 1)= R1+ R2
37. μC/OS-II通过以下哪个函数创建任务（ A ）
A、OSTaskCreate() B、OSEventCreate()
C、OSTaskStkInit() D、OSQPend()
38.
下面哪一种工作模式不属于ARM特权模式（ A ）
A、用户模式 B、系统模式 C、软中断模式 D、FIQ模式
39. 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 C、多寄存器寻址 D、堆栈寻址
二、 填空题
1. 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。
2. 嵌入式操作系统的内核构成包括_任务管理__、中断管理和内存管理。
3. 采用RS232C实现最简单的双机互联，至少需要如下信号线：TXD、RXD和GND。
4. 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。
5. ARM字数据存储格式有：大端存储格式和小端存储格式。
6. 在嵌入式系统设计中，嵌入式处理器选型是在进行体系结构设计时完成。
7. 交叉开发技术中，ICE是一种用于替代目标机上CPU的设备，可以执行目标机CPU的指令，能够将内部的信号输出到被控制的目标机。
8. 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。
9. 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。
10. 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。
11. 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）。
12. 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。
13. ARM7TDMI采用（ 3 ）级流水线结构，ARM920TDMI采用（ 5 ）级流水线。
14. ARM7TDMI中，T表示支持16位Thumb指令集，D表示（支持片上调试 ），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。
15. ARM微处理器有7种工作模式，它们可以分为两类 ：非特权模式、特权模式。其中用户模式属于非特权模式。
16. ARM支持两个指令集， ARM核因运行的指令集不同，分别有两个状态ARM、Thumb，状态寄存器CPSR的T位反映了处理器运行不同指令的当前状态。
17. ARM核有多个寄存器，其中大部分用于通用寄存器，有小部分作为专用寄存器，
寄存器用于存储PC，R13通常用来存储SP 。
18. 嵌入式系统的核心是嵌入式微处理 和实时操作系统。
三、 简答题
1. 什么是嵌入式系统？目前嵌入式微处理器系列有哪些？
答：嵌入式系统是“以应用为中心、计算机技术为基础，软硬件可剪裁，功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。”嵌入式微处理器系列有Am186/88、386EX、SC-400、PowerPC、68000、MIPS、ARM/StrongARM等。
2. 什么是前后台系统？该系统与实时多任务系统有哪些差异？
答：前后台系统又叫中断驱动系统。后台是一个循环轮询系统一直在运行，前台是由一些中断处理过程组成的。当有一前台事件发生时，引起中断，中断后台运行进行前台处理，处理完成后又回到后台。是能够处理需要快速响应事件的系统。对于一个复杂的嵌入式实时系统来说，当采用中断处理程序加一个后台主程序这种软件结构难以实时的、准确的、可靠的完成时，或存在一些互不相关的过程需要在一个计算机中同时处理时，就需要采用实时多任务系统。它对于降低系统的复杂性，保证系统的实时性，可维护性是必不可少的。
3. 简述嵌入式系统中非占先式与占先式调度法的区别有哪些。
答：非占先式内核要求每个任务自我放弃CPU的所有权，也称作合作型多任务，各个任务彼此合作共享一个CPU。异步事件还是由中断服务来处理，中断服务可使一个高优先级的任务由挂起状态变为就绪状态，但中断服务以后控制权还是交回被中断的任务，直到该任务主动放弃CPU使用权，高优先级的任务才能获得CPU使用权。优点：响应中断快；允许使用不可重入函数，几乎不需要使用信号量保护共享数据；运行中的任务占有CPU，不必担心被其他任务抢占。当系统响应事件很重要时，采用占先式内核，占先式内核最高优先级的任务一旦就绪，总能获得CPU控制权，当一个运行着的任务是一个比他优先级搞的任务进入了就绪状态，当前任务的CPU使用权就被剥夺，或者说被挂起，高优先级的任务立即获得CPU控制权。如果中断服务子程序使一个高优先级的任务进入就绪状态，中断返回后，中断的任务被挂起，优先级高的任务开始运行。
4. 简述优先级逆转产生的条件、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完成时共享资源的操作之前，任务M也就绪并将抢先任务L运行。在任务M运行时，系统中具有最高优先级的任务H仍然挂起状态。解决
方案：优先级继承，优先级封顶。
5. 详细分析嵌入式系统中中断响应的全过程以及中断对系统任务响应时间的影响。
答：中断响应可以分为以下几个步骤：
1、保护断点，即保存下一将要执行的指令的地址，就是把这个地址送入堆栈。
2、寻找中断入口，根据5个不同的中断源所产生的中断，查找5个不同的入口地址。以上工作是由计算机自动完成的，与编程者无关。在这5个入口地址处存放有中断处理程序（这是程序编写时放在那儿的，如果没把中断程序放在那儿，就错了，中断程序就不能被执行到）。
3、执行中断处理程序。
4、中断返回：执行完中断指令后，就从中断处返回到主程序，继续执行。
中断的实时性是实时系统的一个重要方面。中断响应时间是影响中断实时性的主要因素。
6. 什么是嵌入式处理器的最小系统？
答：微处理器、存储器、通用设备接口、I/0接口。
7. 什么是BSP？BSP与BIOS有什么异同？
答：BSP全称“板级支持包”（Board Support Packages)是一段启动代码。主要是负责在电脑开启时检测、初始化系统设备、装入操作系统并调度操作系统向硬件发出的指令。BSP是和操作系统绑在一起运行，尽管BSP的开始部分和BIOS所做得工作类似，但是BSP还包含和系统有关的基本驱动。BIOS程序是用户不能更改、编程的，只能对参数进行修改设置，但是程序员还可以编程修改BSP，在BSP中任意添加一些和系统无关的驱动或程序，甚至可以把上层开发统统放到BSP中。
8. 简述嵌入式系统的定义
答：嵌入式系统是嵌入到对象体中以嵌入式计算机为核心的专用计算机系统。 以应用为中心、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。 嵌入式操作系统的特点：可固化、可配置、可剪裁、独立的板级支持包，可修改、不同的CPU有不同的版本、应用的开发需要有集成的交叉开发工具 嵌入式操作系统的组成：嵌入式操作系统、操作系统内核、文件系统、网络协议栈、GUI 、USB协议栈等。
9. 简要叙述ARM处理器的7种运行模式。
答：用户模式：正常程序执行模式。快速中断模式（IRQ模式）：支持高速数据传送或通道处理。管理模式：供操作系统使用的一种保护模式。中止模式：实现虚拟存储器或存储器保护。未定义模式：用于支持通过软件仿真硬件的协处理器。系统模式：用于运行特权及操作系统任务。除了用户模式外，其他模式均可视为特权模式。
10. 说明嵌入式系统中“抢占式调度”的含义。
答：在抢占式调度算法中，正在运行的任务可能被其他任务所打断，抢占调度算法，使关键任务能够打断非关键任务的执行，确保关键任务的截止时间能够得到满足，抢占式调
度算法要更复杂些，且需要更多的资源，并可能在使用不当的情况下造成低优先级任务出现长时间得不到执行的情况。
211. IC总线有哪些特点(至少说明3点)？数据传输中起始和终止条件各是什么？
2 答：IC总线具有总线仲裁机制，非常适合在器件之间进行近距离、非经常性的数据通信。代替原来的电位器，避免了电位器老化的故障。在它的协议体系中，传输数据时都会带上目的设备的设备地址，因此可以实现设备组网。启动条件,在SCL信号保持高电平时SDA信号由高电平变为低电平;停止条件,要求在SCL信号保持高电平时SDA信号由低电平变为高电平。
12、ARM7的内部寄存器R13、R14、R15的主要功能和作用？
答： R13：堆栈指针，用于保存堆栈的出入口处地址、保存待使用寄存器的内容 。
R14：连接寄存器，当使用BL指令调用子程序时，返回地址将自动存入14中；当发生异常时，将R14对应的异常模式版本设置为异常返回地址；其他时候作为通用寄存器。
R15：程序寄存器，总是指向正在“取指”的指令。
13、 请说明MOV指令与LDR加载指令的区别和用途？
答： LDR的操作数既可以来源于寄存器也可以来源于存储器，MOV的操作数能来源于寄存器。 LDR指令从内存中读取数据放入寄存器，用于对内存变量和数据的访问、查表、程序的跳转、外围部件的控制操作等；MOV指令将8位立即数或寄存器传送到目标寄存器（Rd），可用于移位运算等操作。
14、当异常产生，处理器进入一个异常程序时，需进行哪些操作？退出异常时又进行哪些操作？
答： 进入异常：（1）把断点处的下一条指令地址保存到相应的R14寄存器中。（2）把状态寄存器CPSR的值复制到对应的SPSR寄存器中，以保存断点处得状态。（3）根据异常模式，把CPSR寄存器的模式位M[4:0]设置成对应的值。（4）自动使PC指向相关的异常向量，从该向量地址处取一条指令进行执行。
退出异常：（1）将保存在R14寄存器的值再回送到PC中。（2）再将SPSR寄存器的值回送到CPSR寄存器中。 （3）对中断禁止位标志进行清除。
15、ARM如何响应异常？如何返回异常？
答：响应过程:1、将引起异常指令的下一条指令的地址保存到新的异常工作模式的R14中；2、将CPSR的内容保存到将要执行的异常中断对应的SPSR中；3、根据异常类型CPSR中的运行模式位；4、将相应的矢量地址赋值给PC，开始执行异常处理程序。还可设中断禁止位。返回过程: 1、将连接寄存器LR的值减去相应的偏移量后送到PC中；2、将SPSR
内容送回CPSR； 3、若在进入异常处理时设置了中断禁止位，要在此清除。
16、CMP指令的操作是什么？写一个程序，判断R1的值是否大于0x30，若是则将R1减去0x30。
答：CMP是比较指令，CMP{条件码} op1,op2
CMP R1,0x30
SUBHI R1,R1,0x30
17、说明下列操作的功能：
(1)ADD R0，R1，R3，LSL#2 ; R0←R1+R3<<2 R0=R1+4R2
(2)ANDNES R0，R1，#0x0F; if(CPSR 寄存器中 Z=0) R1的高28位清零后送寄存器R0并更新CPSR寄存器，else执行下一条指令。
(3)LDRB R0，[R1，R2，LSR#2]; 把寄存器地址为（R1+R2>>2）的自己数据加载到R0，R0的高24位清零。
18、假设R0的内容为0x8000，寄存器R1和R2的内容分别是0x01和0x10，存储器内容为空。执行下列指令操作后，说明PC将如何变化，以及存储器及寄存器的内容如何变化？
STMIB R0!,{R1，R2}
LDMIA R0,{R1，R2}
答：（1）R0的内容为空，0X8004的内容为0x01,0X8008的内容为0x10。
（2）R0的内容为0x01，0X8004的内容为0x10。
四、分析计算题
1.已知OSRdyGrp和OSRdyTbl的取值分别为1001 0100和0011 0000，根据下图的判定表及已给出的代码计算出prio的值。
OSUnMapTal
代码：y=OSUnMapTal[OSRdyGrp]；x=OSUnMapTal[OSRdyTbl[y]]；prio=(y<<3)+x；
请计算出prio的值，且写出简要的步骤和计算方法（10分）
答：
10010100=0X94HY=200110000=0X30Hprio=(y<<3)+x=2x8+4=20
2、 用ARM汇编代码实现以下C程序段
(不要求程序格式，只需写出主要语句)。（10分）程序段：
if (x>64)
x=0;
else
y=0;
答：
MOV R0,#X
MOV R1,#64
CMP R0,R1
MOVHI RO,#0
MOVLS R2,#0
3、下列程序实现将一个数从内存某地址中取出一个字，然后将该数进行了处理，结果放回内存中该数的相邻的下一字地址中，阅读程序并说明每条语句的作用。(10分)
start ldr r1,[r0] ； 1）
mov r0,r1, lsl #3 ； 2）
mov r2, #20 ； 3)
add r1, r1, r2 ； 4)
str r1,[r0,4] ； 5)
答：
1)将寄存器R0所指地址中德字数据取出放置R1
2)将R1中的数据左移3位，实现乘以8的功能，结果放置R0中
3)将立即数20放置R2中
4)将R1中和R2中的数相加，实现R1中的数相加20的作用
5)将R1中的数据存入取出数据内存的下一地址
部分程序阅读和设计题
1. LDR R1, =0x0B100200
LDR R2, =0x66AC55AC
STR R2, [R1] ;地址0x0B100200 中的内容为____________。
LDR R2, [R1] ;地址0x0B100200 中的内容为____________。
2. 设计一个野外数据采集器，主要应用于野外测量或野外数据收集，且不需要人员到达现场即可完成数据采集任务的智能化管理系统。要求其能够实现如下功能：
(1) 电池供电；
(2) 能够通过CAN总线接口实现测量仪器数据采集的工作；
(3) 测量仪器能够通过红外通信接口连接到数据采集器；
(4) 能够存储测得的数据，通过GPRS网络将采集到的数据上传给服务器主机；
(5) 能够接收GPS信号，根据GPS收到的信息实现对采集器定位信息的采集工作；
(6) 有USB主端接口，满足USB1.1规范，可以挂接键盘，实现手动设置或者更新数据。
1、 ARM支持两个指令集，ARM核因运行的指令集不同，分别有两个状态
ARM 、 Thumb ，状态寄存器CPSR的 T 位反映了处理器运行不同指令的当前状态,， F 位反映了快速中断模式， I 反映了外部中断模式。
2、 ARM核有多个寄存器，其中大部分用于通用寄存器，有小部分作为专用寄存器， R15 寄存器用于存储PC， R13 通常用来存储SP， R14 通常用来存储LR。
3、 嵌入式系统最常用的数据传送方式是 中断
4、 存储一个32位数0x24636476到2150H～2153H四个字节单元中，若以大端模式存储，则2152H存储单元的内容为 64 ，若以小端模式存储，则2151H存储单元的内容为：64
5、 ARM汇编语句“SUB R1, R2, R3, LSR#1”的作用是 R1=R2-(R3>>1)
6、 程序代码 、 私有堆栈 、 任务控制块 是任务的三要素
7、 其实，程序切换的关键是把程序的 私有堆栈 赋予处理器的堆栈指针 SP
8、 已知OSRdyGrp和OSRdyTbl[Y]的取值分别为1101 1100和1011 0100，根据判定表及判定表代码进行计算PRIO的值。PRIO=18
9、 硬件层是以 嵌入式处理器 为核心
10、 嵌入式系统的核心是 嵌入式处理器 和 嵌入式操作系统