2024年4月8日发(作者：不语柳)

第1章 复习要点

1.1.1节 嵌入式系统的概念

1.1．3节 嵌入式系统的特点

1.3节 嵌入式处理器

1.4节 嵌入式系统的组成

第2章 复习要点

2.1节 计算机体系结构分类

2.3.1节 ARM和Thumb状态

2.3.2节 RISC技术

2.3.3节 流水线技术

2.4.3节 ARM存储系统

第3章 复习要点

3.1节

3.2节

3.3节

ARM编程模式

ARM指令格式及其寻址方式

ARM指令集(课上所讲的指令)

第4章 复习要点

4.1节

4.2节

汇编语言源程序格式

汇编语言的上机过程

第5章 复习要点

5.1节 键盘接口

5.2节 LED显示器接口

5．5.1节 UART异步串行接口

作业题答案：

1.什么是嵌入式系统？

 第一种，根据IEEE（国际电气和电子工程师协会）的定义：

嵌入式系统是“用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装

置”（原文为devices used to control, monitor, or assist the

operation of equipment, machinery or plants）。

 第二种，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。

2.与通用型计算机相比，嵌入式系统有哪些特点？

 通常是面向特定应用的；

 空间和各种资源相对不足，必须高效率地设计，量体裁衣、去

除冗余；

 产品升级换代和具体产品同步，具有较长的生命周期；

 软件一般都固化在存储器芯片或单片机本身；

 不具备自举开发能力，必须有一套开发工具和环境才能进行开

发

3.举例介绍嵌入式微处理器有哪几类？

一、嵌入式微处理器(Embedded Microprocessor Unit, EMPU)

嵌入式处理器目前主要有Aml86/88、386EX、SC-400、Power

PC、68000、MIPS、ARM系列等。

二、 嵌入式微控制器(Microcontroller Unit, MCU)

嵌入式微控制器目前的品种和数量最多，比较有代表性的通

用系列包括8051、P51XA、MCS-251、MCS-96/196/296、

C166/167、MC68HC05/11/12/16、68300等。

三、嵌入式DSP处理器(Embedded Digital Signal Processor,

EDSP)

嵌入式DSP处理器比较有代表性的产品是Texas

Instruments的TMS320系列和Motorola 摩托罗拉的DSP56000

系列。

四、嵌入式片上系统(System On Chip)

4.从硬件系统来看，嵌入式系统由哪几部分组成？画出简图。

外围电路

电源模块FLASH

微处理器

时钟

MPU

RAM

复位ROM

外 设

USB

LCDKeyboard

Other



嵌入式核心芯片，EMPU——嵌入式微处理器、EMCU——嵌入式

微控制器、EDSP——嵌入式数字信号处理器、ESoC——嵌入式

片上系统。







用以保存固件的ROM（非挥发性只读存储器）。

用以保存程序数据的RAM（挥发性的随机访问存储器）。

连接微控制器和开关、按钮、传感器、模/数转化器、控制器、

LED（发光二极管）、显示器的I/O端口。

5.嵌入式微处理器和嵌入式微控制器分别由哪些部件组成，两者有何

区别。

嵌入式微处理器=cpu+硬件接口（存储器接口，键盘接口等）+辅助电

路（时钟、A/D、D/A、调试电路等）

嵌入式微控制器=cpu+存储器+I/o接口+辅助电路（时钟、A/D、

D/A等）

嵌入式微处理器与嵌入式微控制器的区别：后者芯片内部包含了ROM

和RAM。

6．嵌入式操作系统通常含有几层，主要实现何功能。

嵌入式操作系统通常包括:

1、驱动层：硬件相关的底层驱动软件和设备驱动接口；如：

LCD 、触摸屏的驱动及接口。

2、操作系统层：系统内核（基本模块），扩展模块（可裁

剪）。

3、应用层：应用程序接口。

7．ARM处理器工作模式有几种?各种工作模式下分别有什么特点?

（P64）

8．ARM处理器总共有多少个寄存器，这些寄存器按其在用户编程中

的功能是如何划分的?这些寄存器在使用中各有何特殊之处?

ARM处理器总共有37个寄存器，各寄存器均为32位。31个通用寄

存器，包括程序计数器PC；6个状态寄存器。

这些寄存器按其在用户编程中的功能可划分为：通用寄存器和状

态寄存器。

根据ARM处理器不同工作模式，可将全部寄存器分成7组；各工

作模式拥有属于自己的寄存器组，也只能访问自己的寄存器组。

9.试述ARM处理器对异常中断的响应过程。

当一个异常出现以后，ARM微处理器执行完当前指令后（复位异常除

外）会执行以下几步操作：

1. 将CPSR复制到相应到相应模式下的SPSR中，设置CPSR:

置位I位（禁止IRQ中断）

清零T位（进入ARM状态）

设置MOD位，切换处理器至相应模式

2. 将下一条指令的地址存入相应连接寄存器LR（R14_XXX），以

便程序在处理异常返回时能从正确的位置重新开始执行。

3. 强制PC从相关的异常向量地址取一条指令执行，从而跳转到相

应的异常处理程序处。

10.如何从异常中断处理程序中返回?需要注意哪些问题?

异常处理完毕之后，ARM微处理器会执行以下几步操作从异常返回：

1. 将SPSR复制回CPSR中，恢复原处理器工作模式。

2. 将连接寄存器LR（R14_XXX）的值减去相应的偏移量后送到PC

中，跳转到被中断的用户程序。

存储器的存储周期有几种类型，对应于cache访问和存储器

访问是何存储周期？

 空闲周期 I周期----内部周期，不执行存储器访问；可广

播下一次访问的地址以便开始译码，与S周期配合实现总线上

的突发传送。

 顺序周期 S周期----顺序周期：多用于实现总线上的突发传

送，第一个周期必须是一个内部周期。（cache传送）

 协处理器寄存器传送周期 C周期----协处理器寄存器传递周

期：通过数据总线向或从协处理器传送数据；传送期间，存储

系统不允许驱动数据总线。

 非顺序周期 N周期----非顺序周期：最简单的总线周期，存

储控制器必须启动存储器访问来满足这个请求；该方式存储系

统常需要长的访问时间。(存储器读写)

cache访问：I周期、S周期

存储器访问：N周期

12.何谓cache？简述cache的工作原理。(P51)

13.何谓写通cache和写回cache，两者有何区别？

 写回法是指CPU在执行写操作时，被写的数据只写入cache，

不写入主存。仅当需要替换时，才把已经修改的cache块写回

到主存中。 采用写回法进行数据更新的cache称为写回

cache。

 写通法是指CPU在执行写操作时，必须把数据同时写入cache

和主存。采用写通法进行数据更新的cache称为写通cache。

的MMU主要实现何功能。

 虚拟存储空间到物理存储空间的映射。在ARM中采用了页式虚

拟存储管理，通过两级页表实现虚拟地址到物理地址的映射。

 存储器访问权限的控制。

 设置虚拟存储空间的缓冲特性：Cache/write buffer

15.协处理器cp15主要实现的功能？

 用于处理、控制ARM的特殊性能

 片上存储器管理单元(MMU)

 指令、数据缓存

 写缓冲器

16、简述MMU使能时存储访问过程 。(参考：P55)

芯片设置为MMU使能(设置cp15寄存器) :

（1）若cache使能，根据arm输出的虚拟地址在CACHE中搜索;若

cache命中, arm处理器与cache交换数据。

若cache禁止或cache未命中，首先访问TLB，参见（2）。

（2）根据arm输出的虚拟地址在TLB中搜索，若找到，将其转换为

物理地址，访问主存并把该块数据读取到cache(使能时)中。

17、ARM支持的物理页有几种类型，其容量为何值？

ARM支持的存储块 ：

（1） 段（section）：由1MB 的存储器块构成

（2）大页（large page）：由64KB 的存储器块构成

（3）小页（small page）：由4KB 的存储器块构成

（4）微页（tiny page）：由1KB 的存储器块构成

18、简述基于段的地址变换过程。

19、简述使用粗页表和4k页的二级虚实地址转换过程。

20.编写1＋2＋3＋„„＋100的汇编程序。

AREA Block, CODE, READONLY

ENTRY

start

mov r0,#0;

mov r1,#1

aga add r0,r0,r1

add r1,r1,#1

cmp r1,#101

bne aga

MOV r0, #0x18

angel_SWIreason_ReportException

LDR r1, =0x20**6

;

;

2024年4月8日发(作者：不语柳)

第1章 复习要点

1.1.1节 嵌入式系统的概念

1.1．3节 嵌入式系统的特点

1.3节 嵌入式处理器

1.4节 嵌入式系统的组成

第2章 复习要点

2.1节 计算机体系结构分类

2.3.1节 ARM和Thumb状态

2.3.2节 RISC技术

2.3.3节 流水线技术

2.4.3节 ARM存储系统

第3章 复习要点

3.1节

3.2节

3.3节

ARM编程模式

ARM指令格式及其寻址方式

ARM指令集(课上所讲的指令)

第4章 复习要点

4.1节

4.2节

汇编语言源程序格式

汇编语言的上机过程

第5章 复习要点

5.1节 键盘接口

5.2节 LED显示器接口

5．5.1节 UART异步串行接口

作业题答案：

1.什么是嵌入式系统？

 第一种，根据IEEE（国际电气和电子工程师协会）的定义：

嵌入式系统是“用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装

置”（原文为devices used to control, monitor, or assist the

operation of equipment, machinery or plants）。

 第二种，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。

2.与通用型计算机相比，嵌入式系统有哪些特点？

 通常是面向特定应用的；

 空间和各种资源相对不足，必须高效率地设计，量体裁衣、去

除冗余；

 产品升级换代和具体产品同步，具有较长的生命周期；

 软件一般都固化在存储器芯片或单片机本身；

 不具备自举开发能力，必须有一套开发工具和环境才能进行开

发

3.举例介绍嵌入式微处理器有哪几类？

一、嵌入式微处理器(Embedded Microprocessor Unit, EMPU)

嵌入式处理器目前主要有Aml86/88、386EX、SC-400、Power

PC、68000、MIPS、ARM系列等。

二、 嵌入式微控制器(Microcontroller Unit, MCU)

嵌入式微控制器目前的品种和数量最多，比较有代表性的通

用系列包括8051、P51XA、MCS-251、MCS-96/196/296、

C166/167、MC68HC05/11/12/16、68300等。

三、嵌入式DSP处理器(Embedded Digital Signal Processor,

EDSP)

嵌入式DSP处理器比较有代表性的产品是Texas

Instruments的TMS320系列和Motorola 摩托罗拉的DSP56000

系列。

四、嵌入式片上系统(System On Chip)

4.从硬件系统来看，嵌入式系统由哪几部分组成？画出简图。

外围电路

电源模块FLASH

微处理器

时钟

MPU

RAM

复位ROM

外 设

USB

LCDKeyboard

Other



嵌入式核心芯片，EMPU——嵌入式微处理器、EMCU——嵌入式

微控制器、EDSP——嵌入式数字信号处理器、ESoC——嵌入式

片上系统。







用以保存固件的ROM（非挥发性只读存储器）。

用以保存程序数据的RAM（挥发性的随机访问存储器）。

连接微控制器和开关、按钮、传感器、模/数转化器、控制器、

LED（发光二极管）、显示器的I/O端口。

5.嵌入式微处理器和嵌入式微控制器分别由哪些部件组成，两者有何

区别。

嵌入式微处理器=cpu+硬件接口（存储器接口，键盘接口等）+辅助电

路（时钟、A/D、D/A、调试电路等）

嵌入式微控制器=cpu+存储器+I/o接口+辅助电路（时钟、A/D、

D/A等）

嵌入式微处理器与嵌入式微控制器的区别：后者芯片内部包含了ROM

和RAM。

6．嵌入式操作系统通常含有几层，主要实现何功能。

嵌入式操作系统通常包括:

1、驱动层：硬件相关的底层驱动软件和设备驱动接口；如：

LCD 、触摸屏的驱动及接口。

2、操作系统层：系统内核（基本模块），扩展模块（可裁

剪）。

3、应用层：应用程序接口。

7．ARM处理器工作模式有几种?各种工作模式下分别有什么特点?

（P64）

8．ARM处理器总共有多少个寄存器，这些寄存器按其在用户编程中

的功能是如何划分的?这些寄存器在使用中各有何特殊之处?

ARM处理器总共有37个寄存器，各寄存器均为32位。31个通用寄

存器，包括程序计数器PC；6个状态寄存器。

这些寄存器按其在用户编程中的功能可划分为：通用寄存器和状

态寄存器。

根据ARM处理器不同工作模式，可将全部寄存器分成7组；各工

作模式拥有属于自己的寄存器组，也只能访问自己的寄存器组。

9.试述ARM处理器对异常中断的响应过程。

当一个异常出现以后，ARM微处理器执行完当前指令后（复位异常除

外）会执行以下几步操作：

1. 将CPSR复制到相应到相应模式下的SPSR中，设置CPSR:

置位I位（禁止IRQ中断）

清零T位（进入ARM状态）

设置MOD位，切换处理器至相应模式

2. 将下一条指令的地址存入相应连接寄存器LR（R14_XXX），以

便程序在处理异常返回时能从正确的位置重新开始执行。

3. 强制PC从相关的异常向量地址取一条指令执行，从而跳转到相

应的异常处理程序处。

10.如何从异常中断处理程序中返回?需要注意哪些问题?

异常处理完毕之后，ARM微处理器会执行以下几步操作从异常返回：

1. 将SPSR复制回CPSR中，恢复原处理器工作模式。

2. 将连接寄存器LR（R14_XXX）的值减去相应的偏移量后送到PC

中，跳转到被中断的用户程序。

存储器的存储周期有几种类型，对应于cache访问和存储器

访问是何存储周期？

 空闲周期 I周期----内部周期，不执行存储器访问；可广

播下一次访问的地址以便开始译码，与S周期配合实现总线上

的突发传送。

 顺序周期 S周期----顺序周期：多用于实现总线上的突发传

送，第一个周期必须是一个内部周期。（cache传送）

 协处理器寄存器传送周期 C周期----协处理器寄存器传递周

期：通过数据总线向或从协处理器传送数据；传送期间，存储

系统不允许驱动数据总线。

 非顺序周期 N周期----非顺序周期：最简单的总线周期，存

储控制器必须启动存储器访问来满足这个请求；该方式存储系

统常需要长的访问时间。(存储器读写)

cache访问：I周期、S周期

存储器访问：N周期

12.何谓cache？简述cache的工作原理。(P51)

13.何谓写通cache和写回cache，两者有何区别？

 写回法是指CPU在执行写操作时，被写的数据只写入cache，

不写入主存。仅当需要替换时，才把已经修改的cache块写回

到主存中。 采用写回法进行数据更新的cache称为写回

cache。

 写通法是指CPU在执行写操作时，必须把数据同时写入cache

和主存。采用写通法进行数据更新的cache称为写通cache。

的MMU主要实现何功能。

 虚拟存储空间到物理存储空间的映射。在ARM中采用了页式虚

拟存储管理，通过两级页表实现虚拟地址到物理地址的映射。

 存储器访问权限的控制。

 设置虚拟存储空间的缓冲特性：Cache/write buffer

15.协处理器cp15主要实现的功能？

 用于处理、控制ARM的特殊性能

 片上存储器管理单元(MMU)

 指令、数据缓存

 写缓冲器

16、简述MMU使能时存储访问过程 。(参考：P55)

芯片设置为MMU使能(设置cp15寄存器) :

（1）若cache使能，根据arm输出的虚拟地址在CACHE中搜索;若

cache命中, arm处理器与cache交换数据。

若cache禁止或cache未命中，首先访问TLB，参见（2）。

（2）根据arm输出的虚拟地址在TLB中搜索，若找到，将其转换为

物理地址，访问主存并把该块数据读取到cache(使能时)中。

17、ARM支持的物理页有几种类型，其容量为何值？

ARM支持的存储块 ：

（1） 段（section）：由1MB 的存储器块构成

（2）大页（large page）：由64KB 的存储器块构成

（3）小页（small page）：由4KB 的存储器块构成

（4）微页（tiny page）：由1KB 的存储器块构成

18、简述基于段的地址变换过程。

19、简述使用粗页表和4k页的二级虚实地址转换过程。

20.编写1＋2＋3＋„„＋100的汇编程序。

AREA Block, CODE, READONLY

ENTRY

start

mov r0,#0;

mov r1,#1

aga add r0,r0,r1

add r1,r1,#1

cmp r1,#101

bne aga

MOV r0, #0x18

angel_SWIreason_ReportException

LDR r1, =0x20**6

;

;