2013中南大学嵌入式系统考试试卷答案.doc

中南大学考试试卷（答案）
2012--2013学年2学期时间100分钟2013年6月4日
嵌入式系统课程32学时2.0学分考试形式：开卷
专业年级：测控10级总分100分，占总评成绩70%
注：此页不作答题纸，请将答案写在答题纸上
填空题(每空1分，共20分)
1.嵌入性、专用性与计算机系统是嵌入式系统的3个基本要素。
2.ARM7微处理器采用冯.诺依曼总线架构；ARM9微处理器采用哈佛总线架构。
3.ARM有三种含义，分别是公司名称、一类处理器的通称与技术名称。
4.在RISC中，完成数据在寄存器和外部存储器之间的传输采用独立的load与store指令。
5.ARM核有两个指令集，分别是ARM、THUMB。
6.ARM公司提供的专门用于ARM相关应用开发和调试的综合性软件为：ADS1.2。
7.ARM微处理器的工作状态一般有两种，两种状态之间的切换采用BX指令。
8.当程序状态寄存器的内容为0xA030时，说明处理器运行THUMB状态和用户模式下。
9.ARM核中的R14(或LR)寄存器，常用作保存子程序的返回地址。
10.汇编语言的源程序主要由指令、伪指令、语句标号与注释等四部分组成。
简答题(56分，每小题7分)

1．简述嵌入式系统的概念、组成及特点。
答：嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，采用可裁减软硬件，适用于对功能、可靠性、成本、体积、功耗等有严格要求的专用计算机系统。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。其特点有
1)嵌入式系统通常是面向特定应用的
2)嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术与各个行业的具体应用相结合后的产物
3)嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率地设计，量体裁衣、去除冗余
4)嵌入式系统和具体应用有机地结合在一起，它的升级换代也是和具体产品同步进行
5)为了提高执行速度和系统可靠性，嵌入式系统中的软件一般都固化在存储器芯片或单片机本身中
6)嵌入式系统本身不具有自主开发能力。

2．S3C2440A中的中断控制器可以从多个中断源接收中断请求，简述中断控制器请求的FIQ及IRQ中断机制。

3.试说明看门狗Watchdog的作用和原理？
答：在嵌入式应用中，CPU必须可靠工作，即使因为某种原因进入了一个错误状态，系统也应该可以自动恢复。看门狗的用途就是使微控制器在进入错误状态后的一定时间内复位。
其工作原理是在系统正常工作时，用户程序每隔一段时间执行喂狗动作,如果系统出错，喂狗时隔超过看门狗溢出时间，那么看门狗将会产生复位信号，使系统复位。

4.简要说明一下ARM的异常的响应和返回的过程。

答：
A．异常的进入：
（1）将下一条指令的地址存入相应连接寄存器LR，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。
（2）将CPSR复制到相应的SPSR中。
（3）根据异常类型，强制设置CPSR的运行模式位。
（4）强制PC从相关的异常向量地址取下一条指令执行，从而跳转到相应的异常处理程序。也可以设置中断禁止位来阻止其他无法处理的异常嵌套。
B．异常的返回：
（1）将链接寄存器LR的值减去相应的偏移量后送到PC中。
（2）将SPSR复制回CPSR中。
（3）如果进入时设置了中断禁止位，那么清除该标志。

5.在C语言与汇编程序混合编程中，子程序调用的ATPCS规定了哪些基本规则。简
要说明寄存器使用规则。
答：基本规则有三个方面内容，分别是寄存器的使用规则及其相应的名字，数据栈的使用规则，参数传递规则。
A寄存器的使用规则:
（1）子程序通过寄存器R0~R3来传递参数。这时寄存器可以记作：A0~A3，被调用的子程序在返回前无需恢复寄存器R0~R3的内容。
（2）在子程序中，使用R4~R11来保存局部变量,这时寄存器R4~R11可以记作：V1~V8。如果在子程序中使用到V1~V8的某些寄存器，子程序进入时必须保存这些寄存器的值，在返回前必须恢复这些寄存器的值，对于子程序中没有用到的寄存器则不必执行这些操作。在THUMB程序中，通常只能使用寄存器R4~R7来保存局部变量。
（3）寄存器R12用作子程序间scratch寄存器，记作ip；在子程序的连接代码段中经常会有这种使用规则。
（4）寄存器R13用作数据栈指针，记做SP；在子程序中寄存器R13不能用做其他用途。寄存器SP在进入子程序时的值和退出子程序时的值必须相等。
（5）寄存器R14用作连接寄存器，记作lr；它用于保存子程序的返回地址，如果在子程序中保存了返回地址，则R14可用作其它的用途。
（6）寄存器R15是程序计数器，记作PC；它不能用作其他用途。
（7）ATPCS中的各寄存器在ARM编译器和汇编器中都是预定义的。

6.简述ARM处理器的寻址方式，并回答在ATPC