嵌入式系统复习

问答题、编程题举例：

1、嵌入式系统的定义、主要特点。

答案要点：

目前国内一个普遍被认同的定义是：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。

主要特点：①是专用的计算机系统，用于特定的任务；②资源较少，可以裁减；③功耗低，体积小，集成度高，成本低； ④使用实时操作系统； ⑤可靠性要求更高，具有系统测试和可靠性评估体系；⑥运行环境差异大；⑦大部分程序固化在 rom中； ⑧较长的生命周期；⑨ 嵌入式微处理器通常包含专用调试电路

2、实验箱中的系统软件由那几部分组成？如何给下位机配置（烧写）文件系统？

下位机的软件系统由bootloader 系统内核、根文件系统和应用程序四部分组成。

bootloader相当于pc机上的bios，在下位机加电时自动运行，执行硬件初始化和调用系统内核的功能。bootloader分为u-boot、vivi、blob、armboot、redboot等多种，本实验使用实验箱自带光盘中的vivi。

如何给实验箱烧写文件系统，请参考教材p196~198。

3、 arm处理器中，引起异常的原因有哪些？

原因主要：

a．指令执行引起的异常，如：软件中断、未定义指令（包括所要求的协处理器不存在是的协处理器指令）、预取址中止（存储器故障）、数据中止。

b．外部产生的中断，如：复位、 fiq、 irq。

4、 bootloader的作用是什么？

参考：简答说来，bootloader就是操作系统内核运行的一小段程序。完成初始化系统硬件及设置的任务，包括cpu、sdram、flash和串口等的初始化，以及时钟的设置和存储器的映射。

也可以这样描述：bootloader是系统加电后、操作系统内核或用户应用程序运行之前，首先必须运行的一段程序**。通过这段程序，为最终调用操作系统内核、运行用户应用程序准备好正确的环境。

（对于嵌入式系统来说，有的使用操作系统，也有的不使用操作系统，但在系统启动时都必须运行bootloader，为系统运行准备好软硬件环境。）

5、简述网络文件系统nfs，并说明其作用。

nfs即网络文件系统，是主机通过网络进行文件共享的协议。通常用于unix和linux系统中。nfs服务器的共享目录可以被nfs客户端作为文件系统挂载到本地。

nfs通常用于局域网中的文件共享，其特点是不需要将文件**到本地即可访问。

6、 arm的异常有哪几种，各进入何种工作模式？他们退出各采用什么指令？

答：1）复位（reset）异常（管理模式）；

2）未定义指令（undefined instruction）异常（未定义模式）；

3）软件中断（swi）异常（管理模式）；

4）指令预取中止（prefech abort）异常（中止模式）；

5）数据访问中止（data abort）（中止模式）；

6）快速中断请求（fiq）（fiq模式）；

7）外部中断请求（irq）（irq模式）。

异常返回指令：1）swi，未定义的返回：movs pc,r14；2）irq,fiq,预取中止的返回：

subs pc,r14,#4；3）数据中止返回并重新存取：subs pc,r14,#

异常中断的优先级：复位（最高优先级）--数据异常中止---fiq --irq---预取指异常中止---swi---未定义指令（包括缺协处理器）。

7、假定在目录/home/arm下有一个c程序，该程序由几个单独的文件组成，而这几个文件又分别包含了其他文件，如下表所示：

请完成下列任务：

1) 编写makefile文件，最终的目标文件为hello(交叉编译器为arm-unknown-linux-gcc)

2) 将目标机/home/arm目录通过网络文件系统挂载/mnt到宿主机（其ip为192.168.9.10）的。

解答：（1）makefile文件的编写：①最容易理解的写法。

armv4l-unknown-linux-gcc -o prog #行前按tab键。

armv4l-unknown-linux-gcc -c -o #行前按tab键。

armv4l-unknown-linux-gcc -c -o #\ 行前按tab键。

clean:

rm hello *.o #\ 行前按tab键。

更好（高效）的写法是：

cc=armv4l-unknown-linux-gcc指明采用交叉编译器。

exec=hello表示编译后生成的可执行文件名为fact

objs= #给出目标文件列表。

cflags给出编译参数。

ldflags+=-static给出链接参数。

all:$(exec编译主入口。

(exec):$objs)

$(cc) $ldflags) -o $@objs) #注意行前空白由一个tab制表符生成

clean清除编译结果。

-rm -f $(exec) *elf *.gdb *.o #注意行前空白由一个tab制表符生成

2）mount -t nfs -o nolock 192.168.0.10:/home/arm /mnt

8、什么是交叉编译？嵌入式系统开发中为什么要使用交叉编译？

所谓交叉编译，是指在一个平台上编译生成在另一个平台上运行的可执行程序。之所以采用交叉编译，这是因为目标平台上不具备直接运行开发环境的条件。

9、嵌入式开发的基本过程有哪几步？

答：嵌入式开发的基本过程为：采用相应的编辑工具编写应用程序，然后在上位机编译调试应用程序，然后使用nfs将上位机上编译好的文件**到下位机上运行。

10、 arm 支持哪两种数据存储格式，简单描述各自特点。

解答：分为大端格式和小端格式。

大端格式：被存放字数据的高字节存储在存储系统的低地址中，而被存放的字数据的低字节则存放在存储系统的高地址中。

小端格式：与大端存储格式相反，在小端存储格式中，存储系统的低地址中存放的是被放字数据中的低字节内容，存储系统的高地址存放的是被存字数据中的高字节内容。

11、程序、进程、线程有何区别？

要点：程序是编译后形成的可执行**，是静止的。进程是程序的一次执行，是活动的。线程是进程的可执行单元，同一进程的不同线程共享进程的资源和地址空间。

12、如何在c语言程序中内嵌汇编？

答：内嵌的汇编指令包括大部分的arm指令和thumb指令，但是不能直接引用c的变量定义，数据交换必须通过atpcs进行。嵌入式汇编在形式上表现为独立定义的函数体。

（具体请参考教材page183~184 **实例-11）

13、编写一个打印3000~5000之间素数的程序，将上述程序的源**分散在两个文件中，其中一个文件包含main（）函数，另一个文件包含prime（）函数。编写makefile文件实现对这两个文件的编译。修改其中一个文件后，再进行编译，观察make的输出信息。

假设上述程序的源**包含两个c语言源文件，和其中main()函数包含在中，如下所示。

#include <>

#include<>

int prime(int);

void main()

int a,k;

for(a=3000;a<=5000;a++)

int prime(int x)

int i,j;

i = x-1);

for(j = 2; j<= i; j++)

if(j < i) return 0;

else return 1;

该工程的makefile文件内容如下。

makefile：

cc=armv4l-unknown-linux-gcc指明采用交叉编译器。

exec=fact表示编译后生成的可执行文件名为fact

objs= 给出目标文件列表。

cflags给出编译参数。

ldflags+=-static给出链接参数。

all:$(exec编译主入口。

(exec):$objs)

$(cc) $ldflags) -o $@objs) #注意行前空白由一个tab制表符生成

clean清除编译结果。

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