32位单片机与嵌入式操作系统

《32位单片机与嵌入式操作系统》测试

班级 姓名 学号

题号 得分

一 二 三 四 总得分 一、简答（25分）

1、如何实现让S3C2410从32位的FLASH启动？（2分）

答案：S3C2410首先从NAND FLASH中读取前4K字节的程序到其内部自带的4K字节的SRAM中，然后，再从此RAM中开始执行此程序。在此程序中要完成的最重要的任务是初始化SDRAM和NAND FLASH读写控制器，然后把NAND FLASH中的完整程序复制到SDRAM，接下来，跳转到SDRAM中，执行完整的程序，由此完成启动任务。

2、从寄存器分组的角度，解释为什么FIQ比IRQ具有更快地中断响应速度？（2）

答案：ARM的FIQ模式提供了更多的banked寄存器，r8到 r14还有SPSR，而IRQ模式就 没有那么多，R8,R9,R10,R11,R12对应的banked的寄存器就没有，这就意味着在ARM的IRQ模式下，中断处理程序自己要保存R8到R12这几个寄存器，然后退出中断处理时程序要恢复这几个寄存器，而FIQ模式由于这几个寄存器都有banked寄存器，模式切换时CPU自动保存这些值到banked寄存器，退出FIQ模式时自动恢复，所以这个过程FIQ比IRQ快. 在symbian系统里，当CPU处于FIQ模式处理FIQ 中断的过程中，预取指令异常，未定义指令异常，软件中断全被禁止，所有的中断被屏蔽。所以FIQ就会很快执行，不会被其他异常或者中断打断，所以它又比 IRQ快了。而IRQ不一样，当ARM处理IRQ模式处理IRQ中断时，如果来了一个FIQ中断请求，那正在执行的IRQ中断处理程序会被抢断，ARM切换到FIQ模式去执行这个FIQ，所以FIQ比IRQ快多了。

3、ARM处理器具有7种工作模式，说明通过对哪个寄存器操作，如何操作让ARM处理器进入SVC模式？（3）

答案：模式由CPSR中的低五位决定，更改这5位（用户模式除外）就可以进入相应的模式。

4、在保证功能不变的前提下，如何将以下三条指令变为两条指令（2）

CMP r3, #0 BEQ skip SUB r0,r1,r2 Skip

答案：CMP r3，#0

SUBNE r0,r1,r2

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5、对于S3C2410来说，它的最大可外扩地址空间容量是多少？可外扩的SDRAM最大容量是多少？SDRAM的首地址是多少？该首地址可变吗？（4分） 6、LDR伪指令是一个重要指令,在一定情况下 LDR伪指令可以被ARM指令取代，说明ARM处理器如何实现下列三条指令的。（8分）

LDR R0,=0xff LDR R1,=0xffffffff LDR R2,=0x1234

7、列举至少4种常见的嵌入式操作系统，并简单说明它们的实时性4(分)？ （1）嵌入式Linux 、（2）VxWorks 、（3）Windows CE、（4）μC/OS一Ⅱ

嵌入式Linux的实时性表现为： 内核的可抢占性：Linux内核的不可抢占性使得实时任务无法在任务到来的时候获得调度权，提高内核的可抢占性就是实现内核的可抢占性，增加内核的可抢占点 ；细化时钟粒度：Linux内核缺乏提供的高精度的时钟，依赖系统低精度的时钟无法分辨高精度的实时任务的到来；Linux体系提供实时性能需要添加实时软件模块。而这些模块运行的内核空间正是操作系统实现调度策略、硬件中断异常和执行程序的部分。由于这些实时软件模块是在内核空间运行的，因此代码错误可能会破坏操作系统从而影响整个系统的可靠性，这对于实时应用将是一个非常严重的弱点。

VxWorks的实时性表现为：VxWorks是一种嵌入式实时操作系统（RTOS），Vxworks共支持256个不同优先级的task， 可以保证高优先的任务快速执行 没有内核态和用户态之分，所以task的上下文切换的时间以及系统开销会小很多；Vxworks 以内核线程的形式实现中断处理程序的下半部，这在Linux中也已实现；强实时操作系统的函数调用与服务的执行时间应具有可确定性。

Windows CE的实时性表现为：中断服务线程(IST)的准备误差或延时不会超过100us； 可提供精细度至lms的定时器，并保证最大延迟不会超过IOOus； 系统核心的排班，默认为每lms重新排班一次。

μC/OS一Ⅱ的实时性表现为：多任务，可管理64个任务，任务的优先级必须是不同的，不支持时间片轮转调度法；可确定性，函数调用与服务的执行时间具有其可确定性，不依赖于任务的多少。

二、分析题（共30分）

1、程序分析(4分) 定义如下宏:

#define setbit(x,y) x|(1<

回答以下问题:① setbit(3,1)=? ②clrbit(5,1)=? 答案：setbit(3,1)=00000011b clrbit(5,1)=00000101b

2、取你学号的后两位数（以十进制计），将它以二进制格式写入下面图表的第二行中，完

成任务就绪表，问：你的学号=？，OSRdyTbl[1]=？(二进制数)，OSRdyGrp=？(十进制数) ，并计算出当前最高优先级的值？（7分）

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答案：我的学号=07，

以二进制写入第二行中是：00000111，即OSRdyTbl[1]= 00000111b(二进制数) OSRdyGrp=2^6+2^4+2^3+2^2+2=94(十进制数) 当前最高优先级值为8*1+0=8 闯哥学号=19，

以二进制写入第二行中是：00010011，即OSRdyTbl[1]= 00010011b(二进制数) OSRdyGrp=2^6+2^4+2^3+2^2+2=94(十进制数) 当前最高优先级值为8*1+0=8 文超学号=03,

以二进制写入第二行中是：00000011，即OSRdyTbl[1]= 00000011b(二进制数) OSRdyGrp=2^6+2^4+2^3+2^2+2=94(十进制数) 当前最高优先级值为8*1+0=8 致远的学号=36，

以二进制写入第二行中是：00100100，即OSRdyTbl[1]= 00100100b(二进制数) OSRdyGrp=2^6+2^4+2^3+2^2+2=94(十进制数) 当前最高优先级值为8*1+2=10

4：针对JXARM9－2410实验箱，在我们所做的外部中断实验中，假设，编译后，文件2410init.s

中标号IsrIRQ内存地址为0x30000664，外部中断3的中断服务函数eint3_isr的首地址为0x30000888，且定义.EQU _ISR_STARTADDRESS, 0x33fffe??,(??是你学号的后两位乘以4后变为十六进制数)，其余代码不变，分析2410init.s代码回答下列问题：

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①HandleIRQ=？②[HandleIRQ]=? ③外部中断3的中断向量地址=？④外部中断3的中断向量地址中的内容=？⑤表述外部中断3从中断发生到中断服务程序被执行的整个过程。（15分）

答案：我的学号是07，7*4=28=1c（H） 则HandleIRQ=0x33fffe1c+0x18=0x33fffe34 [HandleIRQ]= 0x30000664

外部中断3的中断向量地址=0x33fffe1c+0x2c=0x33fffe48 外部中断3的中断向量地址中的内容=0x30000888 闯哥的学号是19,19*4=76=4c（H）

则HandleIRQ=0x33fffe4c+0x18=0x33fffe64 [HandleIRQ]= 0x30000664

外部中断3的中断向量地址=0x33fffe4c+0x2c=0x33fffe78 外部中断3的中断向量地址中的内容=0x30000888 文超的学号是03,03*4=12=0c（H）

则HandleIRQ=0x33fffe0c+0x18=0x33fffe24 [HandleIRQ]= 0x30000664

外部中断3的中断向量地址=0x33fffe0c+0x2c=0x33fffe38 外部中断3的中断向量地址中的内容=0x30000888 致远的学号是36,36*4=144=90（H）

则HandleIRQ=0x33fffe90+0x18=0x33fffeA8 [HandleIRQ]= 0x30000664

外部中断3的中断向量地址=0x33fffe90+0x2c=0x33fffeBC 外部中断3的中断向量地址中的内容=0x30000888 执行过程：

外部中断3发生时，PC=0x00000018，在0x00000018地址中的指令代码为：ldr pc，_irq 而_irq中的数是0x30000018,此时有pc=0x30000018地址在SDRAM中，程序计数器执行到地址为0x30000018，此地址存放的指令将[HandleIRQ]赋给PC, IsrIRQ赋给[HandleIRQ]此时有IsrIRQ=PC

让PC=R8而R8= _ISR_STARTADDRESS+0x20+Address*4（外部中断3的地址是Address=3），从而R8= _ISR_STARTADDRESS+0x20+3*4=_ISR_STARTADDRESS+0x2c

即可以完成将外部中断3的中断服务函数的首地址给PC,从而实现外部中断3的响应。

三、编程题：（10分）

1．将如下的程序代码中的斜体加粗部分用ARM汇编语言代替，实现混合编程(10分)

char seg7table[16];

*((U8*) 0x10000006) = 0x00;

{

*((U8*) 0x10000004) = seg7table[i]; for(i=0;i<0x10;i++) for( ; ; )

}

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