计算机三级嵌入式背题

为提高SoC的设计效率，减少重复开发，通常大多以IP核为基础，在单个芯片上集成处理器，存储器和各种接口等组件，组成一个相当完整的计算机系统。按照IC设计文件的类型，IP核通常分为三种：软核、固核和硬核。
目前数码相机中用于存储所拍摄相片的大多是Flash存储器，假设一台数码相机一次可连续拍摄65536色的1024*1024的彩色相片80张，数据压缩比平均是4，则它使用的存储器容量大约是40MB.
无线局域网（WLAN）是以太网与无线通信技术相结合的产物。它借助无线电波进行数据传输，所采用的通信协议主要是IEEE802.11，数据传输速率可以达到11Mbps,54Mbps,108Mbps甚至更高。
在 RISC-V 指令集架构中，主要包括复位 RESET、未定义指令 UND、软件中断 SWI、指令预取中止 PABT、数据访问中止 DABT、外部中断请求 IRQ 以及快速中断FIQ，其中优先级最高的异常是复位RESET。
ARM处理器Cortex系列包括Cortex嵌入式处理器和Cortex应用处理器，其中Cortex嵌入式处理器包括主要应用于控制领域的Cortex-M系列和面向实时应用领域的Cortex-R系列。
Thumb-2指令集提供了专门用于开、关中断的专用指令，关外部中断使用的指令为：CPSID I，开外部中断的指令为：CPSIE I。
已知ARM处理器R1=0x12345678，R2=0xFF008899，则执行指令AND R0,R1,R2后，寄存器R0=0x12000018，R1=0x12345678。
某ARM汇编语言程序要调用子程序，子程序名为MySubrutine，则调用该子程序的指令为BL MySubrutine，子程序返回调用程序的指令为MOV PC,LR。
按照AMBA总线规范，基于ARM内核的嵌入式处理器芯片采用系统总线与外围总线两层结构的方式构建片上系统。其中的系统总线主要用于连接高带宽快速组件。
嵌入式系统的存储器以半导体存储器为主。随着技术的不断发展，新型存储器不断出现，主要包括FRAM和MRAM，分别称为铁电存储器和磁性存储器。
半导体存储器芯片的存储容量取决于该芯片的地址总线的条数和数据总线的位数。
I²C总线被启动后，多个主机在每发送一个数据位时都要对SDA信号线电平进行检测，只要检测的电平与自己发出的电平相同就会继续占用总线。总线控制遵循的原则是谁先发送低电平谁就会掌握对总线的控制权。
UART由发送器，接收器，控制单元及波特率发生器等构成。
嵌入式系统与通用计算机系统软件的相同之处，指的是嵌入式系统通常也具备引导加载程序，外设驱动程序，操作系统，文件系统，网络协议栈，图形用户界面，数据库，以及各种各样的应用程序等，这些软件都是通用计算机所拥有的。
数据库管理系统、图形用户界面、互联网浏览器、媒体播放器等软件，如果运行在嵌入式系统上，往往具有内部结构精简、代码轻量化，占用存储资源少的特点。
实时系统的主要特征是能够及时响应外部发生的随机任务请求并且能够在规定的时限内完成任务。任务时限有两种：截止时间，也就是任务开始执行时间到任务必须完成的时间间隔。任务执行预设时间，或者叫做任务最早完成时间，这是无中断响应情况下的任务最早执行时间。
实时系统对时间约束要求的严格性，使可预测性成为实时系统的一项重要性能要求，它是指RTOS能够对外部事件的响应时间和实时任务的执行时间进行判断，以确定被事件触发的实时任务能否在规定的时间内完成。
一般按响应时间将实时系统分成三类：强实时系统，其响应时间一般在毫秒级或微秒级；普通实时系统，其响应时间一般在秒级；弱实时系统，其响应时间一般在数十秒级。
嵌入式系统的开发过程按顺序可以分成需求分析与规格说明、系统设计、构件设计、系统集成与测试等4个阶段，测试的目的是验证模块/系统的功能和性能，以及发现错误。
若以S3C2410为核心的目标机上，已经移植成功Linux操作系统。若要开发该目标机的Linux应用程序，通常使用arm-linux-gcc交叉编译器来编译应用程序。若要对一个应用程序进行调试排错，则应该在编译命令中加g参数对它进行编译。
SoC芯片中的CPU绝大多数是以IP核的方式集成在芯片中的，很少再自行设计开发。目前32位嵌入式处理器主要采用的是由英国一家专门从事RISC处理器内核设计公司设计的ARM内核。
我国大陆地区目前广泛使用的汉字编码国家标准有GB2312和GB18030两种，常用汉字采用2个字节表示。
在Internet中负责选择合适的路由，使发送的数据分组（packet）能够正确无误地按照地址找到目的计算机所使用的是TCP/IP协议簇中的IP协议。
ARM处理器有7种异常，按向量地址从小到大排列的顺序是：复位RESET、未定义指令UND、软件中断SWI、指令预取中止PABT、数据访问中止DABT、外部中断请求IRQ以及快速中断FIQ。
在ARM处理器中，R0~R15是通用寄存器，其中作为堆栈指针SP使用的寄存器是 R13，作为程序链接寄存器LR使用的是R14。
已知ARM处理器的R1 = 0x12345678, R2=0xFF00FF00，则执行指令ORR R0,R1,R2后，寄存器R0 = 0xFF34FF78，R1 = 0x12345678。
已知ARM处理器进位标志C = 1, R1 = 1000, R2 = 99, 执行指令ADDC R0, R1, R2之后, R0 = 1100，R1 = 1000。
ARM处理器用一条指令完成有条件的无符号数加法运算，并更新CPSR中的状态，条件是如果相等，要求指令执行R1 + R2，结果送R3中，则这条指令为 ADDEQS R3, R1, R2；如果条件是大于，要求指令执行R1 - R2，结果放R3中，则该指令为 SUBHIS R3, R1, R2。
为了连接ARM内核与处理器芯片中的其他各种组件，ARM公司定义了总线规范，该规范用4个大写英文字母表示为 AMBA，即先进的微控制器总线体系结构。
ARM处理器芯片内部的模拟组件包括ADC和DAC，有的还带有比较器等。这对于既需要处理数字信号又需要处理模拟信号的混合系统的设计提供了较好的解决方案。
目前有两种主要的闪存技术，一种是NOR Flash，其特点是以字节为单位随机存取，另一种是 NAND Flash，以页（行）为单位随机存取。（填写用英文大写字母表示的简称）
如存储器的工作频率为333MHz，数据线宽度为32位，每个周期传输1次数据，则存储器的带宽= 1332 MB/s。若存储器总线采用串行总线，以10位为一个数据帧（包含一个字节的存储数据），则总线带宽=总线频率/ 10。
SPI的信号线MISO称为 主机输入从机输出数据线，MOSI称为 主机输出从机输入数据线。
响应时间（Response Time）是计算机从识别一个外部事件到做出响应的时间。在RTOS运行过程中响应时间是重要指标之一，其具体指标包括：中断延迟时间和任务切换时间。
μC/OS-II 是目前常用的嵌入式操作系统之一，其内核只提供任务调度、任务间通信与同步、任务管理、时间管理和存储管理等基本功能，资源消耗非常小。
具有操作系统的嵌入式系统加电后最初执行的操作称为引导或者自举（Boot），对应的程序称为引导程序，或者引导加载程序（Bootloader）。引导加载程序主要完成 加电自检、外设存在自检、内存地址映射、初始化外围设备、内存寻址定位、加载并启动 操作系统。
由于Bootloader的实现依赖于CPU的体系结构，因此大多数Bootloader都分为stage1和stage2两大部分。依赖于CPU体系结构的代码，比如设备初始化代码等，通常都放在stage1中，且使用汇编语言来实现，以达到短小精悍的目的。而stage2则通常用C语言来实现，这样可以实现更复杂的功能，而且代码会具有更好的 可移植性。
RTLinux基本的设计理念就是“架空”Linux内核，以便让其他实时进程能尽快地被执行。RTLinux开发者并没有针对实时操作系统的特性而重写Linux的内核，而是将Linux的内核代码做一些修改，将Linux的任务以及Linux内核本身作为一个低优先级的任务，而实时任务作为最高优先级的任务。
嵌入式系统开发时，由于受到目标机资源的限制，需要建立一个 宿主机 与目标机组成的调试架构来完成开发工作。若目标机为裸机环境时，通常需要通过 JTAG 接口来完成硬件环境测试及初始软件的调试和下载。
基于嵌入式WEB的应用系统中，构件设计阶段需要设计支持以太网通信的电路，包括以太网控制电路及以太网驱动电路。若选用的以太网控制芯片为AX88796芯片，并用S3C2410芯片的nGCS2引脚连接到AX88796芯片的片选引脚上（即CS引脚上，CS低电平有效），那么，AX88796芯片内部寄存器的读/写地址，其首地址是 0x10000000。
下图是嵌入式系统硬件部分的逻辑组成及其与外部世界关系的示意图，其中的组成部分A是 中央处理器，组成部分B是 用户界面。
数字图像的文件格式有多种，不同的文件格式采用不同的编码方法，具有不同的特点，适合不同的应用。其中 GIF 图像文件格式颜色数目较少（不超过256色），文件特别小，支持动画，适合互联网传输。JPEG 图像文件格式是静止图像数据压缩编码的国际标准，它在数码相机和互联网中得到广泛使用。
无线局域网采用的通信协议主要是802.11，通常也称为 wi‑fi，为了能满足传输语音、数据、图像等的需要，目前使用的802.11n协议其数据传输速率可达 108 Mbps 甚至更高，相应的产品已经广泛使用。
在ARM处理器中，通用寄存器有R0-R15，其中R13通常用作 堆栈指针SP，R14作为 程序链接寄存器LR 使用。
已知R1 = 0x12345678, R2 = 0x80000101，则执行指令AND R0, R1, R2后，寄存器R0 = 0x0, R2 = 0x80000101。
已知R2 = 1000, R3 = 200, 执行指令MOV R2, R3, LSL#2后，R2 = 800，R3 = 200。
I2C可用于连接嵌入式处理器及其外围器件，它是广泛采用的一种串行 半双工 传输的总线标准。I2C总线中，发起数据传输操作的I2C器件是 主控器件。
通用输入/输出接口，用英文大写字母缩写为 GPIO，嵌入式处理器内部一般均集成该种 I/O 接口。该接口一般具有三态，即 0 态，1 态和高阻态。
三星公司基于ARM9内核的S3C2410嵌入式微处理器芯片的电源管理模块共有4种工作模式。休眠模式下，电源管理模块仅断开ARM内核时钟FCLK，但仍为外围硬件组件提供时钟。掉电模式下，电源管理模块将断开内部电源，除非唤醒逻辑有效，内核不产生功耗。
μC/OS-II系统内核提供的基本功能有： 任务管理、任务间通信与同步、任务调度、时间管理和 内存管理 等。
引导加载程序主要完成内存加电自检、外设存在自检、内存地址映射、初始化外围设备、内存寻址定位、加载并启动 操作系统。
μC/OS-II的就绪任务登记在就绪表中，OSRdyTbl[] 的每一位代表了一个优先级任务的就绪状态，称为就绪位。OSRdyTbl[] 最多可有 64 位。
常见的嵌入式Linux进程间通信机制包括信号、管道、消息队列、信号量、共享内存和套接字。
采用ADS1.2集成开发工具软件来开发基于ARM微处理器的嵌入式系统时，ADS1.2把目标文件中的信息按照三种存储区域类型来进行划分，即划分为RO段、RW段、ZI段。其中RO段是指代码和常数的存储区域，具有只读属性。
GNU是一种用于开发基于Linux操作系统的工具软件套件。它包括了编译器、连接器、调试器以及文本编辑器、语法除错等工具。其中 GCC 是编译器，GDB 是 调试器 工具。
无线局域网采用的通信协议主要是 802.11，通常也称为 Wi‑Fi，它有几种不同的数据传输速率，其中 802.11n 协议的数据传输速率可达108Mbps甚至更高，可满足传输语音、数据、图像等的需要。
在ARM处理器中，作为记录程序状态的寄存器是 CPSR，其中状态位T的作用是在ARM状态与Thumb状态间进行切换，当T=1时处理器处于 Thumb 状态。
已知R1 = 0xFF115577, R2 = 0x11000011，则执行指令 ORR R0, R1, R2 后，寄存器 R0 = 0xFF115577，R2 = 0x11000011。
已知R0 = 8000, R1 = 8800，执行指令 MOV R0, R1, LSR#2 后，R0 = 2200，R1 = 8800。
将R1指示区域中的一个字节数据读入R2，这条指令应是 LDRB R2, [R1]。将R2中的一个字写入由R0+4指示的内存区域中，并将地址自动更新的指令应是 STR R2, [R0, #4]!。
对于内存容量而言，1KB = 1024 B；而对于外存（如磁盘、U盘等）容量而言，1KB = 1000 B。
UART的中文名称是通用异步收发器，它由发送器、接收器、控制单元以及 波特率 发生器等构成。
三星公司基于ARM9内核的S3C2410嵌入式微处理器芯片使用由AHB总线和APB总线组成的AMBA总线。对于高速组件采用 AHB 总线连接，而对于低速外设接口则采用 APB 总线连接。
三星公司基于ARM9内核的S3C2410嵌入式微处理器芯片的电源管理模块共有 4 种工作模式。慢速模式下不使用PLL时钟（MPLL关闭不使用），由外部晶体或外部时钟直接提供给其它组件使用。
HAL隐藏了不同硬件平台的差异性，从而改善了操作系统的可移植性。
μC/OS-II的每个任务都处在休眠态、就绪态、运行态、挂起态和被中断态5种状态之一的状态下。其中，在就绪态中μC/OS-II就绪表为每一个任务提供一个二进制位，登记该任务是否就绪，就绪时对应位的值为 1。
启动嵌入式Linux时，通常Bootloader程序会提供几种不同的OS装载方式：例如通过串口、以太网 或 USB接口 装载。
μC/OS-II中调用中断退出函数OSIntExit()标志着中断服务子程序的终结。OSIntExit()将中断嵌套层数计数器的值减1。
嵌入式应用程序经过交叉工具链生成映像文件之后，需要下载到 目标机 进行调试。调试完毕后映像文件必须由专用工具烧写到ROM中去，这种烧写工具俗称 编程器。
RVDS开发工具套件中，主要包括工程管理器、编译连接器、调试器和指令集仿真器等。调试器是RVDS工具套件中的功能模块之一，它支持硬件在线调试和软件仿真调试。
具有Wi‑Fi功能的手机、平板电脑、笔记本电脑等终端设备，需要在有“热点”的地方才可能接入无线网络。所谓“热点”其正式的名称是 无线接入点，它实际上是一个无线交换机或无线 路由器，室内覆盖距离一般仅为30m左右，室外通常可达100～300m。
存储器的带宽是指每秒可传输（读出/写入）的最大数据总量。存储器带宽与存储器总线的工作频率有关，也与数据线的位宽和每个总线周期的传输次数有关。
SPI一般使用4条信号线：串行时钟线SCK、主机输入/从机输出数据线MISO、主机输出/从机输入数据线MOSI和低电平有效的从机选择线SSEL。
仿真平台（仿真开发平台）一般指嵌入式系统开发过程中使用的 虚拟机管理软件、仿真软件 或者 指令集模拟器。
RTOS响应中断请求并且完成相应 中断服务子程序 的时间非常快，且这个时间必须具有某种程度的一致性。精细衡量这个时间一致性变化的术语是抖动。
GNU开发工具套件中包含了编译器、连接器、调试器等工具，其中GCC是编译器、连接器工具，GDB是调试器工具。若要对某应用程序进行调试，则在编译该应用程序时，要在编译命令中加入参数 -g。
片上调试技术是许多嵌入式处理器芯片采用的硬件调试技术。JTAG 标准是片上调试技术的一种国际标准，常用于芯片和电路板的调试。该标准中规定的TAP接口具有 5 根信号线。
所有嵌入式系统都是由硬件和软件两部分组成的，硬件部分的主体是 中央处理器 和存储器；它们通过 I/O 接口（设备）与外部世界联系。
构建无线局域网的技术除了采用802.11(Wi‑Fi)之外，另一种常用的是蓝牙技术，它是一种短距离、低速率、低成本的无线通信技术，其最高数据传输速率为1Mbps左右，传输距离大约在 10m 之内。
在实时系统中，在给定时间内系统可以处理的事件总数称为 吞吐量。实时系统中的另一个指标用于衡量输入数据的有效等待时间，超过了这个时间，处理器即使接收到输入数据，也不能够给出有用的输出数据，这个时间的名称是 生存时间。
在嵌入式操作系统中，核心部分称为内核，而对硬件设备进行控制和管理的程序模块称为 驱动程序。
引导加载程序在引导加载操作系统时，设置相关的寄存器和资源，跳转到 操作系统 所在的空间，执行其引导，这个过程中可以给 操作系统 传递参数，可以控制系统启动的模式。
U-Boot是一种通用的引导加载程序，对 PowerPC 系列处理器支持最为丰富，对 Linux 操作系统的支持最为完善。
嵌入式系统的调试方法中有一种使用驻留监控软件的调试方法。所谓驻留监控软件是一段固化在 目标机 ROM 中的程序。它是一种成本较低的调试方法，不需要专门的硬件调试和仿真设备。
利用ADS1.2工具套件进行基于ARM硬件平台的软件开发，在进行编译连接时，地址映射连接类型有2种方式，分别是 Simple 连接类型和Scattered连接类型。采用Scattered连接类型时需要提供一个scatter格式的 配置文件。
BMP 是微软公司在 Windows 操作系统下使用的一种标准图像文件格式，通常不进行数据压缩，也可以使用 RLE 算法进行无损压缩。
IPv4标准中，IP地址分为3个普通类别，其格式中除了特定的标识和 网络号 外，还包括了 主机号。
AM29LV160是一种典型的NOR Flash芯片，芯片具有20条地址线和16条数据线，该芯片的存储容量为 2 MB。当芯片以16位模式存取信息时，芯片BYTE#引脚的状态为逻辑 1（填写0或1）。
USB 2.0接口有4根信号线。其中，D+和D-为差分信号线，传送信号；另两根是电源线和地线。
假设图中的ARM芯片为S3C2410，读取是否有按键按下时采用中断方式，普通IRQ模式。为完成初始化工作，需要：使 GPF2 为外部中断EINT2；使EINT2为IRQ中断；使EINT2为中断允许，置中断向量，使引发按键中断EINT2时能自动进入中断服务程序；使能内核提供的中断。
在VxWorks中，以字节流方式进行数据交互的设备被称为字符设备，这类设备和块设备、网络设备和其他非标准设备共同构成了VxWorks的I/O设备。
如果一个实时操作系统能够完全满足确定性的时限要求，则称为 硬实时 操作系统。
在μC/OS-II中，任务代码驻留在内存中，但还没有交给内核调度的状态为休眠状态，从该状态可以转入就绪状态。
在μC/OS-II中定义了一套专门的数据类型，8位带符号整数数据类型的名称为 INT8S，32位无符号整数数据类型的名称为 INT32U。
如下所示的Linux操作系统组织结构图中，A为 进程间通信，B为 驱动程序。
WEB服务器通常嵌入在设备中，用户通过客户端的 浏览器 与嵌入式WEB服务器进行通信，申请所需要访问的设备操作或状态页面。嵌入式WEB服务器接受网页请求后，根据请求，提供所需WEB页面。
使用GCC编译时，其命令采用命令行形式，因此，要熟练地使用GCC工具，就必须熟练地记住其命令格式。GCC的命令及其参数有100多个，其中，仅完成编译操作而不进行连接操作的参数是 -c；仅完成预处理、编译操作而不进行后续操作的参数是 -S。
国标GB2312字符集中的汉字和图形符号在计算机内部都采用 2 个字节表示，该字符集共包含 6 千多个汉字。
一IP地址为192.168.0.107，该IP地址属于三种基本类型中的 C类，其中主机号为 107。
在IPv4的数据报格式中，由两个部分组成，一部分是头部，按次序依次包括 版本号、头部长度、服务类型及 数据报总长度，另外一部分是数据区，数据报长度最多64KB字节。
一般地，I2C总线为了完成一个字节的传送，接收方应该发送一个确认信号ACK给发送方，该信号出现在SCL线的第 9 个时钟脉冲上，有效应答ACK信号在SDA线上呈现低电平。
S3C2410内部有5个 16 位定时器（Timer），有 4 个具备PWM输出。
系统从事件请求开始到任务完成的时间间隔称为 响应时间。任务抢占时间通常比任务切换时间更长。
iOS系统架构的核心操作系统层是用FreeBSD和Mach所改写的 Darwin，是开源、符合 POSIX 标准的类Unix内核。
Linux系统中，GLIBC 是可移植的标准C库函数实现，当应用程序进行系统调用时，由该库函数实现提供 系统调用 挂钩函数，通过一系列操作在用户空间和内核空间之间进行转换。
JTAG标准是电子行业片上测试技术的一种国际标准，用于芯片和 电路板 的硬件测试。其中规定的TAP接口使用 5 根信号线。
依靠电话交换机实现通信终端之间的互连时，电话交换机采用的是电路交换技术。在计算机网络通信中，采用该种交换技术，存在使用效率低的缺点，采用分组交换（也称为包交换）可以提高线路的使用效率。
在局域网中，发送设备需把传输数据分成小块（称为帧），一次只能传送1帧，帧格式如下图所示，图中①为发送设备MAC地址，②为接收设备MAC地址。
ARM处理器使用了2000条Thumb指令集中的指令，这段代码被存储在程序存储器中，占用 4000 字节。
Android系统采用堆层式软件架构，分为四层，从低层到高层分别是Linux内核（Linux Kernel）、系统运行库（Runtime Libraries）、应用程序框架（Application Framework）和 应用程序。其中，系统运行库层由Android 运行环境和组件库（Libraries）两部分组成。
在μC/OS-II操作系统中，调用 OSTaskSuspend() 函数可以挂起一个任务，而被挂起的任务只能等待其他任务调用 OSTaskResume() 函数才能实现任务恢复。
通常所说的 “Linux操作系统” 是指Linux 发行版，是为一般用户预先集成好的Linux操作系统内核及各种应用软件。