嵌入式系统原理及应用—-基于ARM Cortex-M3内核的STM32F103系列微控制器

（答案仅供参考，不喜勿喷~~）
(本人比较懒，后面的就没仔细整)
（注：如果你完成了我的“太懒啦”，我可以把你的加进去，附上你的名字，一起加油~~）

第1篇系统篇

第1章嵌入式系统概述

1、 什么是嵌入式系统和人们日常使用的 PC 有什么区别和联系br> 答：
（1） 以应用为中心，计算机技术为基础，软硬件可裁减，从而能够适应实际应用中对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统。
（2）
  ①嵌入式系统是专用的计算机系统，而PC是通用的计算机系统。
  ②技术要求不同，通用PC追求高速、海量的数据运算；嵌入式要求对象体系的智能化控制。
  ③发展方向不同，PC追求总线速度的不断提升，存储容量不断扩大；嵌入式追求特定对象系统的智能性，嵌入式，专用性。

2、 列举嵌入式系统的主要特点。
答：
专用性、可裁剪行、实时性、可靠性、具有较长的生命周期、不易被垄断。

3、 比较嵌入式微处理器 MPU 和嵌入式微控制器 MCU 之间的区别和联系。
答：
（1） (MPU)嵌入式微处理器以通用处理器（CPU）为基础。将微处理器装配在专门设计的电路 板上，只保留和嵌入式应用有关的功能；外接电路必须包括 ROM、RAM、总线接口、各 种外设等器件。
（2）(MCU)嵌入式微控制器又称单片机，是将整个计算机系统浓缩集成到一块芯片中。一般 以某一种微处理器内核为核心，芯片内部集成 ROM/EPROM、RAM、总线、总线逻辑、 定时/计数器、看门狗、I/O、串行口、脉宽调制输出、A/D、D/A、Flash 等各种必要功能和外设。

4、 什么是冯诺伊曼结构么是哈佛结构br> 答：
（1）冯诺伊曼体系结构：指令和数据不加以区分，都通过数据总线进行传输。因此，指令读 取和数据访问不能同时进行，数据吞吐量低，但总线数量相对较少且管理统一。大多数通用计算机的处理器（如 Intel X86）和嵌入式系统中的 ARM7 处理器均采用冯诺依曼结构。
（2）哈佛体系结构：指令与数据分开存储在不同的存储空间，使得指令读取和数据访问可以 并行处理，显著提高了系统性能，但需要较多数量的总线。大多数嵌入式处理器都采用哈佛结构。

5、 简述嵌入式 I/O 接口的功能、组成和编制方式。
答：
（1）功能：嵌入式 I/O 接口连接和控制嵌入式 IO 设备，负责完成嵌入式处理器和嵌入式 IO 设备间的信 转换、数据传输和速度匹配。
（2）组成：寄存器（数据寄存器、控制寄存器、状态寄存器）、IO 控制逻辑部件、外设接口 逻辑。
（3）编制方式：为寄存器指定端口地址的方法被称为 IO 接口的编制方式，一般来说 IO 接 口编制方式有统一编址和独立编址。

6、 无操作系统的嵌入式软件主要有哪几种实现方式br> 答：
循环轮询系统、前后台系统。

7、 什么是引导加载程序的主要功能是什么br> 答：
引导程序一般由汇编语言编写，在嵌入式系统上电后运行，完成自检、存储映射、时钟系统 和外设接口配置等一系列硬件初试化工作。

8、 列举嵌入式系统的主要分类br> 答：
（1）按硬件划分：根据嵌入式处理器的字长，可分为 4，8，16，32，64 位嵌入式系统。
（2）按软件复杂度划分：无操作系统控制、小型操作系统控制、大型操作系统控制的嵌入式 系统。
（3）按实时性划分：非实时嵌入式系统、硬实时嵌入式系统、软实时嵌入式系统。

9、 列举嵌入式系统的主要应用领域。
答：
国防军事、工业控制、消费电子、办公自动化产品、 络和通信设备、汽车电子、金融商业、 生物医学、信息家电。

第2章嵌入式系统开发

1、 概述嵌入式系统的开发环境。
答：
嵌入式系统的开发环境称为交叉开发环境，有宿主机、目标机以及它们之间的连接构成。 首先，在宿主机上建立开发环境，进行应用程序编写和交叉编译，然后，在宿主机和目标机之间建立连接，将应用程序下载到目标机上进行交叉调试最后，将应用程序固化到目标机中实际运行。

3、 列举目前常用的嵌入式软件集成开发工具。
答：
KEIL MDK、IAR EWARM。

4、 嵌入式调试方式有哪些答：
软件模拟器、ROM 监控器、ROM 仿真器、在线仿真器、片上调试

5、 什么是 JTAG属于哪种嵌入式调试方式述 JTAG 接口的引脚定义。
答：
（1）JTAG 是一种关于测试访问和边界扫描结构的标准，用于芯片内部测试及对程序进行调试、 下载。
（2）片上调试
（3）JTAG 接口的引脚定义包括 TCK、TDI、TDO、TMS、nTRST。

6、 目前常用的嵌入式软件开法语言有哪些们分别具有什么特点br> 答：
汇编语言、C 语言、Java 语言
（1）汇编语言：对底层设备操控性好、效率高但编程复杂功能有限、可读性、可移植性差。
（2）C 语言：语言简洁紧凑，使用方便灵活、表达能力强代码质量高、执行效率高等。
（3）Java 语言：面向对象、解释性、平台无关、分布式、健壮、安全、动态、支持多线程。

7、 嵌入式系统的开发过程可以分为哪几个阶段br> 答：
需求分析、系统规划、系统实现、系统测试、系统发布

第2篇内核篇

第3章ARMCortex-M3处理器

1、 简述 ARM 处理器家族的发展史。
答：
ARM 公司继 ARM7、ARM9、ARM11 之后，推出新一代处理器 ARM Cortex。

2、 ARM Cortex 处理器分为哪几个系列个系列又分别面向哪些应用场合br> 答：
（1）Cortex-A:面向高端的基于虚拟内存的复杂操作系统应用。
（2）Cortex-R:面向实时领域的应用。
（3）Cortex-M:面向低成本低功耗的传统单片机应用场合。

3、 详述 ARM Cortex-M3 处理器的构成。
答：
ARM Cortex-M3 处理器由 Cortex-M3 内核和调试系统构成，Cortex-M3 内核主要由 core 中央 处理器核心、NVIC 嵌套向量中断控制器、SYSTICK 系统定时器、MPU 存储保护单元和总线矩 阵等组成。调试系统包括停机和调试监控器两种模式、指令断点、寄存器、存储访问以及性 能分析此外还具有指令跟踪、数据跟踪、调试信息跟踪。

4、 ARM Cortex-M3 处理器的总线接口有哪些类型br> 答：
主要有 I-Code 总线、D-Code 总线、系统总线、外部私有外设总线和调试访问端口总线 DAP。

5、 ARM Cortex-M3 处理器有几种工作状态持哪些数据类型br> 答：
两种工作状态：Thumb 状态和调试状态。 数据类型：字（32b）、半字（16b）、字节（8b）

6、 详述 ARM Cortex-M3 的寄存器及其主要用途。
答：
（1）通用寄存器（R0~R12）:数据操作。
（2）堆栈指针寄存器（SP）：用作堆栈指针。
（3）链接寄存器（LR）：调用子程序时保存返回地址。
（4）程序计数器（PC）：用于存放下一条执行的指令地址。
（5）特殊功能寄存器组：预定义的功能。

7、 概述 ARM Cortex-M3 处理器的两种操作模式及其切换机制。
答：
线程模式和处理者模式，异常产生使中断用户应用程序执行从线程模式切换到处理者模式， 执行异常服务程序，异常返回，由处理者模式切换到线程模式，继续执行被打断的用户应用 程序。

8、 异常和中断有什么联系和区别RM Cortex-M3 处理器最多能支持多少种异常们的 优先级是如何规定的br> 答：
（1）在 ARM 中凡是发生打断程序正常执行流程的事件，都被称作异常。中断是一种特殊的 异常且是异步事件，异常还包括同步事件。
（2） ARM Cortex-M3 处理器最多能支持 240 种异常。
（3） 优先级通过抢占优先级和子优先级划分。

9、 假设 ARM Cortex-M3 处理器要将以下数据以小端格式写入存储器，依次写出实现以下功 能的 C 语句，并画出这些数据在 ARM 存储器中的存储空间分布图：
（1） 大写字母’E’存放在地址 0x20000400 上。
（2） 双字节数据 0xEF0 存放到地址 0x2000012C 上。
（3） 四字节数据 0XA1234 存放到地址 0x20000034 上。

（1）

5、 画出 STM32F103 微控制器的存储器映射图。
答：P108（图 3-20）

13、如何使用 STM32F103 微控制器的 DMA 进行 I2C 通信br> 答：P540

与USART 和SPI 相同,STM32F103 系列微控制器的I2C也可以利用 DMA 进行连续通信。同样,每个I2C有一个 DMA的发送请求和一个 DMA 的接收请求,分别被映射到不同的 DMA 通道上。这样,在同一时刻可以使用 DMA 对 STM32F103系列微控制器所有的 I2C 进行数据传输。

STM32F103 系列微控制器每个 I2C 的 DMA 接收请求、DMA 发送请求和DMA及其通道间的具体映射关系,参见表 8-1 和表 8-2。

例如,12Cl 的 DMA 接收请求 I2C1_Rx被映射到 DMA1 的通道 7,I2C1 的 DMA 发送请求 I2C1_Tx被映射到 DMAL的通道 6；而 12C2 的 DMA 接收请求 I2C1_Rx被映射到 DMA1 的通道 5，I2CI 的 DMA 发送请求I2C1_Tx 被映射到 DMA1 的通道 4。I2C 发送时数据寄存器变空或接收时数据寄存器变满,都会产生 DMA 请求。而且，DMA 请求必须在当前字节传输结束之前被响应。当为相应 DMA 通道设置的数据传输量已经完成时,DMA 控制器发送传输结束信 ETO 到 I2C 接口,并且在中断使能时产生一个传输完成中断。