哈工大《嵌入式系统设计》复习题参考答案

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1、哈尔滨工业大学自动化测试与控制系自动化测试与控制研究所敬告1、本参考答案适用于2010年秋季学期自动化测试与控制系《嵌入式系统设计》。请使用前核对考试科目。2、本参考答案主要参考书目为《嵌入式系统设计》（北京航空航天大学出版社[美]FrankVahid著，骆丽译）、《Linux设备驱动程序》（中国电力出版社JonathanCorbet著，魏永明译）。请要求严格的同学提前准备相关资料。冯·诺依曼体系和哈佛体系的区别就是程序空间和数据空间是否是一体的。3、本参考答案置信概率在70~85%之间，请辩证接受，后果自负。早期的微处理器大多

2、采用冯诺依曼结构，典型代表是Intel公司的X86微处理器。4、复习题第17题，未能解出，万分遗憾，请见谅。取指和取操作数都在同一总线上，通过分时服用的方式进行的。缺点是在高速运行时，不能达到同时取指令和取操作数，从而形成了传输过程的瓶颈。1.何谓嵌入式系统？为何嵌入式系统难以定义？哈佛总线技术应用是以DSP和ARM为代表的。采用哈佛总线体系结构的芯片嵌入式系统IEEE的定义为：嵌入式系统是“用于控制、监视或者辅助操作机器内部程序空间和数据空间是分开的，这就允许同时取指和取操作数，从而大大提高和设备的装置”（devicesuse

3、dtocontrol,monitor,orassisttheoperationofequipment,了运算能力。machineryorplants）。3.简述在基于总线的I/O中，微处理器与外部设备之间的两种嵌入式系统广泛接受的定义为：从技术角度而论，以应用为中心、以计算机技术为基础，软硬件可裁剪,应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗和应用环境通信方式以及两者之间的优缺点。有特殊要求的专用计算机系统；从系统角度而论，嵌入式系统是设计完成复杂功能的硬件和软件，并使其紧密耦合在一起的计算机系统。在基于总线的I/O中，微处理器与

4、外部设备之间的通信方式有存储器映射IO嵌入式系统难以定义的原因：广义上讲，凡是带有微处理器的专用软硬件系统和标准I/O两种。都可称为嵌入式系统。如各类单片机和DSP系统。这些系统在完成较为单一的专业在存储器映射I/O（memory-mappedI/O）方式下，外部设备占用现有地址空功能时具有简洁高效的特点。但由于他们没有操作系统，管理系统硬件和软件的能间中的特定地址。例如，某条总线有16位地址，其中，较低的32K地址空间与力有限，在实现复杂多任务功能时，往往困难重重，甚至无法实现。从狭义上讲，存储器地址空间对应，而较高的32K地

5、址空间可以与I/O地址空间对应。我们更加强调那些使用嵌入式微处理器构成独立系统，具有自己操作系统，具有特在标准I/O(standardI/O，也称为I/O映射I/O)方式下，总线有另外一个引脚定功能，用于特定场合的嵌入式系统。本课程中的嵌入式系统是指狭义上的嵌入式（在此命名为M/IO），表示是对存储器的存取还是对外部设备（如I/O设备）的系统。存取。例如，当M/IO为0时，地址总线上的地址对应于一个存储器地址；当M/IO为1时，地址总线上的地址对应于一个外部设备。2.试说明在哈佛结构中，程序和数据存储器的存取可以怎样重存储器映射

6、I/O的优点是，微处理器不需要专门用来与外部设备通信的指令，微处理器中有关存储器的汇编语言指令同样也适用于外部设备，如MOV和叠。ADD。例如，某微处理器有一条“ADDA,B”指令，能将地址B的数据和地址A的数据相加，并将结果存入地址A中，A和B可能对应于存储器的位置或外部哈尔滨工业大学自动化测试与控制系自动化测试与控制研究所设备中的寄存器。相反地，如果微处理器使用标准I/O，则需要专门的指令来读1(a)：微处理器正在执行主1(b):P1接收数据并放入地址取或写入外部设备，这些指令通常称为IN和OUT。因此如果要对对应于外部设程

7、序，准备配置DMA控制寄存位0x8000的寄存器中。器。备的位置A和B做相同的加法运算，就需要使用下列指令：3：DMA控制器将Dreq引脚设INR0,A置为有效，请求系统总线控制权。INR0,B4：在执行完地址为100的指2：P1将req引脚设置为有令后，微处理器检查到Dreq5：（a）DMA控制器将ack引效，请求DMA控制器的服务。ADDR0R1有效，交出系统总线，将脚设置为有效，(b)从地址为Dack引脚设置为有效，继续OUTA,R00x8000的寄存器中读出数执行，只有在需要系统总线据，(c)将数据写入存储器地标准I/O

8、的有点包括不会牺牲寄存器的地址来作为I/O地址，而且外部设备才能继续执行时才暂停。址0x0001中。的地址译码逻辑可能比较简单。如果知道系统中只有少数外部设备，则使用标准I/O可以简化地址译码逻辑，因为外部设备可以忽略高地址位。例如，某条总线5：DMA控制器将D