2017-11-13

1.（填空）数据类型

ARM处理器支持下列数据类型：

Byte 字节，8位      Halfword 半字，16位（半字必须与2字节边界对齐）；

Word 字，32位（字必须与4字节边界对齐）。

2.处理器模式

ARM体系结构支持的处理器模式

在软件控制下可以改变模式，外部中断或异常处理也可以引起模式发生改变。

大多数应用程序在用户模式下执行。当处理器工作在用户模式时，正在执行的程序不能访问某些被保护的系统资源也不能改变模式，除非异常发生。这允许操作系统来控制系统资源的使用。

除用户模式外的其他模式称为特权模式。特权模式是为了服务中断或异常，或访问保护的资源。它们可以自由的访问系统资源和改变模式。其中的5种被称为异常模式，即：FIQ IRQ 管理 中止 未定义。

当特定的异常出现时，进入相应的模式。每种模式都有某些附加的寄存器，以避免异常出现时用户模式的状态不可靠。

剩下的模式是系统模式，不能由于任何异常而进入该模式，它与用户模式有完全相同的寄存器。然而它是特权模式，不受用户模式的限制。

3.异常（问答）

  异常由内部或外部源产生并引起处理器处理一个事件，例如外部中断或试图执行未定义指令都会引起异常。在处理异常之前，处理器状态必须保留，以便在异常处理程序完成后原来的程序能够重新执行。异常出现后，强制从异常类型对应的固定存储器地址开始执行程序。

（1）复位：处理器上一旦有复位输入，ARM处理器立刻停止执行当前指令。复位后，ARM处理器在禁止中断的管理模式下，从地址0x00000000或0xFFFF0000开始执行指令。

（2）未定义指令异常：当ARM处理器执行处理器指令时，它必须等待任一外部处理器应答后，才能真正执行这条指令。若处理器没有响应，就会出现未定义指令异常。

（3）软件中断异常（SWI）：该异常由执行SWI指令产生，可使用此机制进行软件仿真。

（4）预取中止（取指令存储器中止）:若处理器预取指令的地址不存在，或该地址不允许当前指令访问，存储器会向处理器发出中止信号，但当预取的指令被执行时，才会产生指令预取中止异常。

(5) 数据中止（访问数据存储器中止）:若处理器数据访问指令的地址不存在，或该地址不允许当前指令访问时，产生数据中止异常。

(6) 中断IRQ异常:当处理器的外部中断请求引脚有效，且CPSR中的I=0，产生IRQ异常。

系统的外设可通过该异常请求中断服务。

(7)快速中断FIQ异常:当处理器的外部中断请求引脚有效，且CPSR中的F=0，产生FIQ异常。FIQ支持数据传送和通道处理，并有足够的私有寄存器，从而在应用中可避免对寄存器保存的需求，减少了开销。

(8)异常优先级

4.块复制寻址(语言描述，画图)

（1）R0的内容传送到R9指向的位置，传送之后R9加一，指向下一位。R0占用32位地址，一次加4

（2）R0传送之前加一，再将R0的内容传送到R9指向的位置，每传送一次加4.

多寄存器指令映射：

STMIB/STMFA：向上生长、增加、之前、满    LDMDA/LDMFA:向上生长、减少、之后、满

STMIA/STMEA：向上生长、增加、之后、空    LDMDB/LDMEA:向上生长、减少、之前、空

LDMIA/LDMFD：向下生长、增加、之后、满  STMDB/STMFD：向下生长、减少、之前、满

LDMIB/LDMED:向下生长、增加、之前、空    STMDA/STMED：向下生长、减少、之后、空

例：STMIA R9{R0,R1,R5}  R9向上生长，R9'之后增加

STMFD R13！，｛R2-R9｝；  存储寄存器到堆栈

    LDMFD R13！｛R2-R9｝；  从堆栈恢复

5.(简答)基于ARM的硬件启动程序一般包括：

（1）分配中断向量表；（2）初始化存储器系统；（3）初始化各工作模式下的堆栈；

（4）初始化有特殊要求的硬件模块；（5）初始化用户程序的执行环境；（6）切换处理器的工作模式；（7）调用主应用程序

6. S3C2410A的存储器控制器提供访问外部存储器所需要的存储器控制信号。具有以下特性:

（1）支持小/大端（通过软件选择）  （2）地址空间：每bank有128M字节（总共有8个banks，共1G字节）    （3）除bank0（只能是16/32位宽）之外，其他bank都具有可编程的访问大小（可以是8/16/32位宽）  （4）总共有8个存储器bank（bank0~bank7）

（5）其中6个banks用于ROM，SRAM等  （6）剩下2个banks用于ROM，SRAM，SDRAM等  （7）7个固定的存储器bank（bank0~bank6）起始地址  （8）最后一个bank（bank7）的起始地址是可调整的  （9）最后两个bank（bank6~bank7）的大小是可编程的

（10）所有存储器bank的访问周期都是可编程的  （11）总线访问周期可以通过插入外部等待来延长      （12）支持SDRAM的自刷新和掉电模式

S3C2410A复位后,存储器的映射情况如下,bank6和bank7对应不同大小存储器时的地址范围：

bank6地址                                    bank7地址

2MB：起始（0X30000000）终止（0X301FFFFF）    起始（0X30200000）终止（0X303FFFFF）

4MB：起始（0X30000000）终止（0X303FFFFF）      起始（0X30400000）终止（0X307FFFFF）

8MB：起始（0X30000000）终止（0X307FFFFF）      起始（0X30800000）终止（0X30FFFFFF）

16MB：起始（0X30000000）终止（0X30FFFFFF）    起始（0X31000000）终止（0X31FFFFFF）

32MB：起始（0X30000000）终止（0X31FFFFFF）    起始（0X32000000）终止（0X33FFFFFF）

64MB：起始（0X30000000）终止（0X33FFFFFF）    起始（0X34000000）终止（0X37FFFFFF）

128MB：起始（0X30000000）终止（0X37FFFFFF）    起始（0X38000000）终止（0X3FFFFFFF）

7.电源控制模式包括？              正常、慢速、空闲、掉电

正常：正常运行模式；            慢速：不加PLL的低时钟频率模式；

空闲：只停止CPU的时钟；        掉电：所有外设和内核的电源都切断了

8.NAND Flash控制器的启动特点？

（1）NAND Flash模式：支持读/擦除/编程NAND FLASH存储器（2）自动启动模式：系统复位后，启动代码被传送到Steppingstone中。传送完毕后，启动代码在Steppingstone中执行。（3）具备硬件ECC生成模块（硬件生成校验码，通过软件校验）（4）NAND Flash启动以后，4KB的内部SRAM缓冲器Steppingstone可以作为其他用途使用（5）NAND Flash控制器不能通过DMA访问，可以使用LDM/STM指令来代替DMA操作

9慢速模式？不使用PLL，而使用外部时钟直接作为S3C2410A中的FCLK。在这种模式下，功耗大小仅取决外部时钟的的频率，与PLL无关。

10掉电模式？电源管理模块断开内部电源。因此，除唤醒逻辑外，CPU和内部逻辑都不会产生功耗。激活掉电模式需要两个独立的电源，一个电源为唤醒逻辑供电；另一个为包括CPU在内的其他内部逻辑供电，并且这个电源的开、关可以控制。在掉电模式下，CPU和内部逻辑供电的第二电源将关断。

11（填空）Vi编辑器的使用

Vi有4种基本的工作模式：正常模式，插入模式，命令模式和可视模式。

：q退出    ：q！强行退出vi，不改写文件    ：w存盘    ：wq 存盘退出

12.介绍makefile文件的编写格式

（1）makefile中以“#”开始的行是注释行。

（2）Makefile中最终要的是描述文件依赖关系的说明。一般格式是：target：components——表示依赖关系              TAB  rule——表示规则

（3）clean 当用户键入“make clean”命令时，会执行clean后面的语句。对于上面的makefile，当用户键入“makeclean”命令时，会执行“rm-rf  *0  main”从而删除*0和main文件

(4) makefile有三个非常有用的变量，分别是“$@”“$^”“$<”

   

13.（简答）Bootloader的stage1通常包含以下步骤：

（1)Bootloader 的第一阶段(Stage1)步骤：

①硬件设备初始化      ②为加载Bootloader的stage2准备RAM空间

③复制Bootloader的stage2到RAM空间中    ④设置好堆栈  ⑤跳转到stage2入口点

（2）Bootloader的stage2通常包含以下步骤：

①初始化本阶段要使用的硬件设备    ②检测系统内存映射    ③将kernel映像和根文件系统映像从Flash读到RAM中        ④为内核设置启动参    ⑤调用内核

14. ViVi程序架构            vivi代码包括arch init lib drivers和include几个主要目录。

①arch：该目录主要包括所有vivi所支持的目标板的子目录

②drivers：该目录包括引导内核需要的设备驱动程序

③init：该目录只含有main.c 和version.c两个文件，vivi将从main.c函数开始C语言的执行。

④lib:该目录包含一些平台的接口函数

⑤include：该目录是头文件的公共目录，该目录定义了目标系统相关的资源配置参数。

15. file-operation结构的作用：

一个设备驱动程序包括两个基本任务：执行系统调用和负责中断处理。而file-operation结构的每一个成员的名称都对应一个系统调用。在操作系统内部,外部设备的存取是通过一组固定入口点进行的，这些入口点由每个外设的驱动程序提供，由file-operation结构向系统说明，因此编写驱动程序的主要工作就是编写子函数，并填充file-operation的各个域。

16.驱动程序的开发步骤：

（1）对该驱动程序使用到的硬件寄存器进行初始化，包括中断寄存器。

（2）初始化与设备相关的参数。一般来说，每个设备要定义一个设备变量，用来保存设备的相关参数。

（3）注册设备（函数的作用）。Linux内核通过主设备号将设备驱动程序同设备文件相连。

（4）注册设备使用的中断，注册中断使用的函数。

（5）其他的一些初始化工作，比如给设备分配I/O,申请DMA通道等。

如果设备的驱动程序使用如下的函数方式，那么设备驱动可以被动态地加载和卸载。

module_init(device_init);                module_exit(device_exit);

对于驱动程序的使用，有静态编译和动态编译两种。静态编译将设备的驱动程序添加到内核中，动态编译是指将设备驱动程序编译成驱动模块。

17.若在/dev目录下没有相应的设备文件，就可用“mknod device_name.c主设备号从设备号”命令来创建一个设备文件，从而正确使用驱动模块。卸载驱动模块时，使用“rmmod device_driver”命令。删除设备文件使用“rm device_name”命令。建设被编译成驱动模块。

18.开发linux应用程序的一般分为以下几个步骤：

编写程序；编写makefile文件；编译程序；运行程序；将生成的可执行文件加入文件系统

19.ARM处理中断步骤：

（1）保存现场（2）模式切换（3）获取中断源（4）中断处理（5）中断返回，恢复现场

20.自动启动模式的执行步骤：（1）完成复位 （2）如果自动启动模式使能，NAND Flash存储器的前4KB自动复制到Steppingstone内部缓冲器； （3）Steppingstone映射到nGCS0； （4）CPU在Steppingstone的4KB内部缓冲器中开始执行启动代码。

21.Linux的移植？所谓Linux移植就是针对具体的目标平台对Linux做必要的改写后，安装到该目标平台并使其正确运行的过程。基本内容包括：

（1）获取某一半杯的Linux内核源码；（2）根据具体的目标平台，对源码进行必要的改写，然后添加一些驱动，打造一款适合目标平台的新的操作系统；（3）对该系统进行针对目标平台的交叉编译，生成一个内核映像文件；（4）对该映像文件烧写、安装到目标平台中。

22.Linux内核主要由5个子系统组成：进程调度子系统，内存管理子系统，虚拟文件子系统，网络接口子系统，进程间通信子系统。

Linux内核的主要目录结构：（1）/arch：其中的子目录包含所有与硬件体系结构相关的内核移植代码，每一个目录都代表一种硬件平台，每种平台都应该包括以下几个部分：

boot：包含启动内核所使用的部分或全部平台的相关代码。  kernel：包含支持体系结构特有的特征代码。  lib：包含存放体系结构特有的通用函数的实现代码  mm：包含存放体系结构特有的内存管理程序的实现。    mach-xxx：包含存放该处理器的移植代码。

（2）/documentation：有关内核各部分的通用解释和注释（3）/drivers：设备驱动程序（4）/fs：所支持的各种文件系统的代码（5）/include：建立内核代码时头文件，与系统相关的头文件放置在include/linux子目录下（6）/init：内核初始化代码，内核从此目录下开始工作。（7）/ipc：内核进程间通信的代码（8）/kernel：主内核的代码，包括进程调度、定时器等（9）/lib：通用的库文件代码（10）/mm：内核的内存管理代码（11）/net内核的：网络相关代码（12）/scripts：用于配置内核的脚本文件。

23.S3C2410A的I/O口工作原理：S3C2410共有117个多功能服用输入输出口（I/O口），分为8组PORTA~PORTH。PORT A 除了作为功能口外，它只作为输出口使用；其余的PORT B~PORT H都可以作为输入输出口使用。8组I/O口按照其位数的不同，可分为：

①1个23位的输出口(PORT A)    ②2个11位的I/O口(PORT B和PORT H)

③4个16位的I/O口(PORT C 、PORT D、PORT E、PORT G)  ④1个8位的I/O口（PORT F）

1.嵌入式系统的特点：⑴硬软件一体化，集计算机技术、微电子技术和行业技术为一体⑵需要操作系统支持，代码小执行速度快⑶专用紧凑，用途固定，成本敏感⑷可靠性要求高⑸多样性，应用广泛，种类繁多    2.操作系统功能：处理器管理，存储器管理，设备管理，文件管理，用户接口      3.实时操作系统的特点：支持异步事件的响应；中断和调度任务的优先级机制；支持抢占式调度；确定的任务切换时间和中断延迟时间；支持同步

4.板级支持包BSP完成的功能：①在系统启动时，对硬件进行初始化，比如对设备的中断、CPU的寄存器和内存区域的分配等进行操作；②为驱动程序提供访问硬件的手段，BSP就是为上层的驱动程序提供访问硬件设备寄存器的函数包。

1.下面是实现LED1和LED2轮流闪烁的程序代码。

void Main(void){

    int flag,i;

    Target_Init();//进行硬件初始化操作，包括对I/O口的初始化操作

    for(; ;){

          if(flag==0){

            for(i=0;i<1000000;i++);        //延时

            rGPGCON=rGPGCON&0xfff0ffff|0x00050000; //配置第8、第9位为输出引脚

            rGPGDAT=rGPGDAT&0xeff|0x200; //第8位输出为低电平，第9位输出为高电平                             

            for(i=0;i<10000000;i++);      //延时

            flag=1;

          }

          else{

            for(i=0;i<1000000;i++);        //延时

            rGPGCON=rGPGCON&0xfff0ffff|0x00050000; //配置第8、第9位为输出引脚

            rGPGDAT=rGPGDAT&0xdff|0x100; //第8位输出为高电平，第9位输出为低电平                           

            for(i=0;i<10000000;i++);      //延时

            flag=0;            }  }    }