ARM嵌入式系统结构与编程习题答案.doc

### ARM嵌入式系统结构与编程知识点解析 #### 第一章 绪论 **1. 国内嵌入式系统行业的定义及理解** - **定义**: 嵌入式系统是指以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专业计算机系统。 - **理解**: 嵌入式系统具有高度的定制化特性，它根据具体应用场景的需求进行设计和开发，能够高效地满足特定系统的功能需求。这使得嵌入式系统在不同领域都有广泛的应用。 **2. 嵌入式系统的发展历程** - **起源**: 20世纪70年代，随着Intel 4004的推出，标志着嵌入式系统的萌芽。 - **发展**: 80年代初，8051单片机的问世是嵌入式系统发展史上的重要里程碑。同时期，实时操作系统的出现进一步推动了嵌入式系统的发展。 - **成熟**: 90年代，实时多任务操作系统成为主流，极大地提升了嵌入式系统的应用范围和复杂度。 - **现代**: 进入21世纪后，ARM技术的广泛应用，标志着嵌入式系统进入了一个全新的发展阶段，高性能的嵌入式处理器成为主流。 **3. 开源嵌入式操作系统** - **嵌入式Linux**: - **特点**: 源码开放、易移植、内核小、功能强大、运行稳定、效率高。 - **适用场景**: 需要强大计算能力和丰富软件生态的应用。 - **uC/OS-II**: - **特点**: 源码公开、可移植性强、可固化、可剪裁、抢占式多任务、提供系统服务。 - **适用场景**: 对实时性要求较高的嵌入式应用。 **4. 嵌入式设备在工业控制中的应用** - **应用实例**: 工业过程控制、数字控制机床、电网设备监测、电力自动控制系统、石油化工监控等领域。 - **优势**: 嵌入式设备具备高可靠性、实时处理能力等特点，非常适合工业控制环境的要求。 **5. 嵌入式技术的发展趋势** - **网络化**: 随着信息化与数字化的深入发展，嵌入式设备之间的互联互通将成为发展趋势。 - **软硬件优化**: 不断提高系统运行速度、降低功耗和硬件成本，以满足更多应用需求。 - **指令集技术**: 引入并行计算技术，提高嵌入式微处理器的性能。 - **多核技术**: 嵌入式微处理器将向多核方向发展，以应对日益复杂的计算需求。 - **引领信息时代**: 嵌入式技术将在未来的智能设备、物联网等领域发挥重要作用。 #### 第二章 ARM技术与ARM体系结构 **1. ARM处理器内核调试结构原理** - **ETM (Embedded Trace Macro)**: ARM公司推出的调试工具，可在CPU运行过程中实时扫描处理器现场信息。 - **JTAG (Joint Test Action Group)**: 基于JTAG标准的调试方法，利用芯片内部的Embedded ICE控制ARM内核操作，支持单步调试和断点调试等功能。 **2. ARM7TDMI-S字母含义** - **ARM7**: 表示该处理器属于ARM7系列。 - **T**: 支持Thumb指令集，即高密度16位指令集。 - **D**: 支持JTAG调试接口。 - **M**: 内置快速乘法器。 - **I**: 集成了嵌入式追踪宏单元ETM。 - **S**: 可综合版本，即处理器内核以源代码形式提供。 **3. ARM处理器工作模式** - **特权模式**: - 用户模式: 正常程序执行模式。 - 系统模式: 类似于用户模式，但拥有全部权限。 - **异常模式**: - FIQ (Fast Interrupt Request): 快速中断请求模式。 - IRQ (Interrupt Request): 中断请求模式。 - SVC (Supervisor Call): 监督程序调用模式。 - ABT (Abort): 数据访问终止模式。 - UND (Undefined Instruction): 未定义指令模式。 - SYS (System): 系统模式。 - **转换条件**: 当异常发生时，处理器自动跳转到相应的异常入口点进行处理。例如，IRQ模式是在外部中断发生时进入的。 通过以上知识点的梳理和解析，我们可以深入了解ARM嵌入式系统的架构特点、发展历程以及关键技术，这对于学习嵌入式系统设计和开发具有重要的指导意义。