山东农业大学2嵌入式系统原理试题A卷+详细答案.docx
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山东农业大学2嵌入式系统原理试题A卷+详细答案
2013-2014学年第2学期
《嵌入式系统原理》试题(A卷)
课程代码BB002335考试方式闭卷考试时长100分钟
姓名 学号 教学班号 专业级班
题号
一
二
三
合计
满分
20
50
30
100
得分
阅卷人
注意:
所有答案一律写在后面的答题纸上,否则不得分。
一、单项选择题(10*2=20分)
1、下列不属于RISC计算机特点的是()。
A、流水线每周期前进一步。
B、更多通用寄存器。
C、指令长度不固定,执行需要多个周期。
D、独立的Load和Store指令完成数据在寄存器和外部存储器之间的传输。
2、寄存器R13除了可以做通用寄存器外,还可以做()
A、程序计数器B、链接寄存器C、栈指针寄存器D、基址寄存器
3、S3C2440提供的符合IIC协议的设备连接串行连接线为()
A、SCL和RTXB、RTX和RCXC、SCL和SDAD、SDA和RCX
4、下面关于哈佛结构描述正确的是()。
A、程序存储空间与数据存储空间分离B、存储空间与I/O空间分离
C、程序存储空间与数据存储空间合并D、存储空间与I/O空间合并
5、下面哪一种工作模式不属于ARM特权模式()。
A、用户模式B、管理模式C、软中断模式D、FIQ模式
6、ARM9TDMI的工作状态包括()。
A、测试状态和运行状态B、挂起状态和就绪状态
C、就绪状态和运行状态D、ARM状态和Thumb状态
7、指令“LDMIAR0!
{R1,R2,R3,R4}”的寻址方式为()。
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
8、对寄存器R1的内容乘以4的正确指令是()。
A、LSRR1,#2 B、LSLR1,#2
C、MOVR1,R1,LSL#2 D、MOVR1,R1,LSR#2
9、下面指令执行后,改变R1寄存器内容的指令是( )。
A、TSTR1,#2 B、ORR R1,R1,R1
C、CMPR1,#2 D、EOR R1,R1,R1
10、下面哪一种功能单元不属于I/O接口电路。
()
A、USB控制器B、UART控制器
C、以太网控制器D、LCD
二、问答题(50分)
1、(7分)简述嵌入式系统的特点。
2、(7分)简述ARM9处理器的内部寄存器结构,并分别说明R13、R14、R15寄存器的作用。
3、(7分)简述ARM9微处理器核工支持哪几种工作模式?
4、(7分)当异常产生,ARM9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?
5、(7分)简述看门狗定时器的作用及必要性。
6、(7分)简述MMU的功能。
7、(8分)简述S3C2440的存储空间是如何分配的?
三、设计题(30分)
1、(10分)下图所示为NorFlash存储器Am29LV160D引脚接线图,请设计并画出与ARMS3C2440CPU的主要连线。
2、(10分)下图所示为NANDFlash存储器K9F1G08引脚接线图,请设计并画出与ARMS3C2440CPU的主要连线。
3、(10分)请结合生活实际需要,设计一嵌入式系统。
要求:
写出详细的设计步骤,要求画出结构示意图及连线图。
2013-2014学年第2学期
《嵌入式系统原理》(A卷答案及评分标准)
课程代码BB002335考试方式闭卷考试时长100分钟
注意:
所有试题答案一律写在答题纸上,否则不得分。
一、选择题(每题2分,共20分)
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
C
C
C
A
A
D
C
C
D
C
二、简答题(50分)
1、答:
(1)嵌入式系统与应用目标结合紧密,硬件组件需要定制(或称硬件裁剪)。
(2)嵌入式系统的软件组件也需要定制(或称为软件裁剪)。
(3)嵌入式系统的所有软件组件均需要存储在非易失存储芯片中,把运行代码写入非易失存储芯片中的过程叫做“软件固化”
(4)嵌入式系统相对于通用个人电脑来说,其硬件、软件资源受限。
2、答:
ARM9处理器的内部总共有37个32位的寄存器,其中31个用作通用寄存器,6个用作状态寄存器,每个状态寄存器只使用了其中的12位。
这37个寄存器根据处理器的状态及其工作模式的不同而被安排成不同的组。
程序代码运行时涉及的工作寄存器组是由RAM9微处理器的工作模式确定的。
通用寄存器包括R0~R15,可以分为三类:
1)未分组寄存器R0~R7;2)分组寄存器R8~R14;
3)寄存器R13常作为堆栈指针;R14为链接寄存器(LR);寄存器R15为程序计数器(PC)
3、答:
用户模式,系统模式、快中断模式、中断模式、管理模式、中止模式、未定义模式共7中工作模式。
4、答:
1)把断点处的下一条指令地址保存到相应的r14寄存器中
把CPSR的值复制到SPSR寄存器中保存
根据异常模式,设置CPSR相应值
自动使PC指向相关的异常向量,从该向量地址处取出一条指令执行-----4分
2)保存r14寄存器的值再回到PC中
再将SPSR寄存器的值回送到CPSR中
对中断机制位标志进行清除
5、答:
作用:
当系统程序出现功能错乱,引起系统程序死循环时,能中断该系统程序的不正常运行,回复系统程序的正常运行。
嵌入式系统由于运行环境的复杂,所处环境中往往有较强的干扰信号,或者系统程序本身的不完善,因为不能排除系统程序不会出现死循环现象。
在系统中加入看门狗部件,当系统程序出现死循环时,看门狗定时器产生一个具有一定世间宽度的复位信号,迫使系统复位,回复系统正常运行。
6、答:
(1)将主存地址从虚拟存储空间映射到物理存储空间。
(2)存储器访问权限控制。
(3)设置虚拟存储空间的缓冲特性等。
7、答:
S3C2440芯片采用的是ARM920T核,地址空间总共为4GB,其中1GB地址空间用于支持外部存储器的链接,另外的空间有一小部分用于I/O端口或部件的寻址。
S3c2410芯片外部可寻址的1GB存储空间被分成8各存储块,每块128MB。
8个存储块中,6个用于SRAM或ROM,另2各用于SDRAM、SRAM、ROM。
(1)
v
(1)立即寻址
v
(2)寄存器寻址
v(3)寄存器移位寻址:
ARM9指令集中具有一种特殊的寻址方式,即寄存器移位寻址方式。
v(4)寄存器间接寻址
v(5)变址寻址:
变址寻址方式是将基址寄存器的内容与指令中给出的地址偏移量相加,从而得到操作数有效地址的一种寻址方式。
变址寻址方式又分为:
基址加偏移量和基址加索引二种寻址方式。
v(6)多寄存器寻址:
这种寻址方式允许在一条指令中完成传送几个寄存器的值,即允许用一条指令实现16个寄存器的任何子集的传送操作。
例如:
LDMIAR2,{R3,R5,R7}
;R3=[R2],R5=[R2+4],R7=[R2+8]
v(7)堆栈寻址:
堆栈是一种常用的、用于保存信息的存储区域。
这个存储区域的存储顺序是“先进后出”或“后进先出”。
堆栈寻址方式使用了一个专门的寄存器,即堆栈指针SP,SP初始时指向该存储区域的顶。
v(8)块拷贝寻址:
块拷贝寻址指令完成的也是一种多寄存器传送功能,块拷贝寻址指令可以把一个连续的存储器区域的数据,拷贝到另一存储区域。
v(9)相对寻址:
相对寻址方式是变址寻址方式的一种特例,其基地址寄存器是程序计数器PC,而不是通用的寄存器Rn。
(2)
v
(1)复位异常:
当系统上电及按下复位按键时,产生复位异常。
将从地址0x00000000处开始执行程序。
v
(2)未定义指令异常:
当ARM920T微处理器执行未定义的指令时,会产生未定义指令异常。
微处理器的PC值将被赋予0x00000004,开始从此地址处执行指令。
v(3)软件中断异常:
微处理器执行软件中断指令SWI即产生软件中断异常,微处理器的PC值被赋予0x00000008,将从此地址处开始执行指令。
v(4)中止异常:
中止异常通常是发生在ARM9微处理器对存储器访问失败时,在存储器访问周期内,ARM9微处理器会检查是否发生中止异常。
中止异常通常包括两种类型:
一种是指令预取中止,另一种是数据中止。
v(5)IRQ异常:
IRQ异常是由外部中断信号引起的。
异常发生后,微处理器的PC值将被赋予0x00000018,将从此地址处开始执行程序。
v(6)FIQ异常:
FIQ异常也是由外部中断信号引起的。
异常发生后,微处理器的PC值将被赋予0x0000001C,将从此地址处开始执行程序。
(3)
v设置异常向量表(即在异常向量地址处设置相关分枝指令)
v关看门狗定时器,关中断。
v有时需要设置系统微处理器的速度和时钟频率。
v设置好堆栈指针。
系统堆栈初始化取决于用户使用哪些异常,以及系统需要处理哪些错误类型。
一般情况下,管理模式堆栈必须设置;若使用了IRQ中断,则IRQ中断堆栈必须设置。
v如果系统应用程序是运行在用户模式下,可在系统引导程序中将微处理器的工作模式改为用户模式并初始化用户模式下的堆栈指针。
v若系统使用了DRAM或其他外设,需要设置相关寄存器,以确定其刷新频率、总线宽度等信息。
v初始化所需的存储器空间。
v跳转到C程序的入口点。
(4)S3C2440的中断控制器有5个控制寄存器:
源挂起寄存器(SRCPND)、中断模式寄存器(INTMOD)、中断屏蔽寄存器(INTMSK)、中断优先权寄存器(PRIORITY)、中断挂起寄存器(INTPND)。
中断源发出的中断请求首先被寄存器在中断源挂起寄存器(SRCPND)中,INTMOD把中断请求分为两组:
快速中断请求(FIQ)和中断请求(IRQ),PRIORITY处理中断的优先级。
v5)PWM——周期恒定,高电平宽度(占空比)可调的方波脉冲(PulseWidthModulation)
当需要通过定时器的输出引脚向外输出PWM波形时,必须在定时器控制器TCON中设置允许自动重装、设置TCNTBn>TCMPBn,当定时器的计数器减计数到0时,TCNTBn中的数值加载到TCNTn中作为计数初值,TCMPBn中的数值加载到TCMPn中,同时,定时器引脚为低电平(假设输出未接反向器)。
计数器开始减计数,当减到TCNTn=TCMP时,定时器输出引脚翻转为高电平。
计数器继续减计数,当减到0时,TCNTBn中的数值重新加载到TCNTn中、TCMPBn的数值重新加载到TCMPn中、定时器输出引脚重新翻转为低电平开始新的计数器周期。
由此在输出引脚产生PWM波形。
v显然,PWM波形的周期由TCNTBn中的数值确定,PWM波形的高电平宽度由TCMPBn中的数值确定。
6)答:
NORFlash的读取速度稍快些,NANDFlash的擦除和写入速度比NORFlash快很多;Flash芯片在写入操作时,需先进行擦除操作。
NANDFlash的擦除单元更小,相应擦除电力更少;接口方面,NORFlash带有SRAM接口,有足够的地址引脚来寻址,可很容易存取其内部的每一个字节。
NANDFlash器件使用复杂的I/O口来串行地存取数据;NANDFl.ash读和写操作采用512字节的块,类似磁盘管理操作。
NANDFlash的单元尺寸几乎是NORFlash器件的一半,价格较低;NANDFlash每个块的擦写次数是一百万次,而NORFlash的擦写次数是10万次;NANDFlash使用复杂,必须事先写入驱动程序。
7)
1)建立系统中断向量表…..
1)设置中断源的中断向量….
2)中断控制初始化……..
3)完成相应功能的中断服务程序…..
三、设计题(30分)
1、
2、
3、
(1)应用系统的功能说明
(2)系统的设计步骤
(3)系统的设计框图
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