嵌入式系统设计关键概念与试题解析

"嵌入式系统设计相关的期末试题，涵盖了嵌入式系统设计的基础知识，包括嵌入式操作系统的种类、微处理器的架构、ARM处理器的工作模式与指令集，以及嵌入式系统开发环境的工具链等。试题包含了填空题和指令与程序测试题，旨在检验学生对ARM体系结构和嵌入式系统开发的理解和应用能力。" 嵌入式系统设计是电子工程和计算机科学领域的一个重要分支，主要关注于开发用于特定功能的专用计算机系统。此试题中的知识点涵盖了以下几个方面： 1. **嵌入式系统设计阶段**：分析、设计和实现是嵌入式系统设计的基本步骤。分析阶段涉及需求收集和功能定义，设计阶段包括硬件和软件设计，实现阶段则是将设计转化为实际产品。 2. **嵌入式操作系统**：试题提到了Windows CE/Windows Mobile、Linux、uCos和Symbian等，这些都是常见的嵌入式操作系统，适用于不同的应用场景。 3. **微处理器架构**：XScale微处理器基于ARM公司的ARMV5TE内核，ARM架构有冯诺依曼和哈佛两种总线架构。冯诺依曼结构的数据和指令共享同一接口，而哈佛结构则将两者分开，允许并行处理。 4. **ARM处理器的工作模式和指令集**：ARM处理器有七种工作模式，包括用户模式在内的两类特权模式。初态下，PC（R15）的地址为0x0，工作模式为supervisor。ARM拥有两种指令集，即ARM和Thumb。 5. **内存管理**：在ARM体系中，复杂内存管理通过系统控制协处理器CP15和MMU（存储管理单元）来实现。异常处理机制如DataAbort和PrefetchAbort通过MMU进行内存页面交换，保证程序执行。 6. **嵌入式系统开发工具链**：开发环境通常包括开源的GNU工具链和ARM公司提供的ADS工具链。 7. **ARM指令操作**：试题中的指令练习涉及移位操作（如LSL）和算术运算（如SUBS和LSR），以及条件判断和跳转指令。 8. **程序流程分析**：通过给定的程序段，需要理解程序逻辑，计算寄存器值，并绘制流程图。 这些知识点反映了嵌入式系统设计课程的核心内容，包括处理器架构、操作系统、内存管理和编程基础等方面，对于理解和开发嵌入式系统至关重要。