1、嵌入式系统设计师-67 及答案解析(总分：30.00，做题时间：90 分钟)一、试题一(总题数：1，分数：15.00)阅读下列说明和图，回答下列问题。 说明 在某嵌入式系统设计中，使用 8 片 RAM 进行 64KRAM 的外部存储器扩展，如图所示。该 CPU 有 16 根地址线，8 根数据线，在设计中，利用 CPU 的 作为访问控制信号，该访问控制信号低电平有效。另外，R/W作为读写命令信号(高电平为读，低电平为写)。8 片 8Kx8 位的 RAM 芯片与 CPU 相连，RAM 芯片的片选内部为上拉电阻到电源，各个 RAM 芯片的片选信号和 74138 译码器的输出相连，译码器的地址选择端连
2、接到CPU 的 A13，A14，A15 地址线上。 （分数：15.00）(1).根据上图所示，写出 RAM0，RAM1 和 RAM7 的地址范围(请用 16 进制进行表示)。 RAM0： _1_ RAM1： _2_ RAM7： _3_ 若 CPU 操作的地址总线为 A800H，结合上图所示的示意图，CPU 访问的是哪个 RAM 存储器 _4_ 。（分数：5.00）_(2).如果运行时发现不论往哪片 RAM 写入数据后，以 C000H 为起始地址的存储芯片都有与其相同的数据，假设芯片与译码器可靠工作，则说明： (1)RAM0RAM7 中_的片选输入端总是处于低电平。 (2)如果有问题的存储芯片的
3、片选输入端总是处于低电平，以下可能原因中描述不正确的是_。 A该存储芯片的 CS 端与存储芯片的 端错连或短路 B该存储芯片的 CS 端与 CPU 的 （分数：5.00）_(3).根据连接图，若出现地址线 A15 与 CPU 断线，并搭接到高电平上，下面描述中正确的是_。(该题为多选题)（分数：5.00）A.此时存储器只能寻址 A15=1 的地址空间B.此时存储器只能寻址总共 64KB 空间的高 32KB 地址空间C.此时访问 64KB 空间的高 32KB 地址空间时会错误地访问到低 32KB 地址空间D.此时访问 64KB 空间的低 32KB 地址空间时会错误地访问到高 32KB 地址空间二
4、、试题二(总题数：1，分数：15.00)阅读下列说明和表，回答下列问题。 说明 看门狗(Watchdog)技术是嵌入式系统设计中保证系统可靠的常用技术。嵌入式控制系统运行时由于受到外部干扰或者内部系统错误，程序有时会出现“跑飞”现象，导致整个系统瘫痪。为了防止这一现象的发生，对系统可靠性要求较高的场合往往要加入看门狗电路。当系统“跑飞”时，看门狗电路能自动恢复系统的运行。（分数：15.00）(1).设某嵌入式系统程序完整运行所需的周期时间是 tp，看门狗的定时周期为 tw，要求 tw_tp，在程序运行过程中需要定时_(俗称“喂狗”)，只要程序正常运行，定时器就不会溢出。若由于干扰等原因使系统不
5、能在 tp 时刻修改定时器的计数值，定时器将在 tw 时刻_，引发_，使系统得以重新运行。 请填充以上叙述中空缺处的内容。（分数：7.50）_(2).张工在某嵌入式系统中设计实现了看门狗电路，采用的芯片寄存器如表 1、表 2、表 3、表 4 所示。 表 1 看门狗定时器控制寄存器(WTCON)寄存器 地址 读/写 描述 初始值 WTCON 0x53000000 读/写 看门狗定时控制寄存器 0x8001 表 2 看门狗定时器数据寄存器(WTDAT)寄存器 地址 读/写 描述 初始值 WTDAN 0x53000004 读/写 看门狗数据寄存器 0x8000 表 3 看门狗计数寄存器(WTCNT)
6、寄存器 地址 读/写 描述 初始值 WTCNT 0x53000008 读/写 看门狗计数器当前值 0x8000 表 4 WTCON 的标识位 WTCON Bit 描述 初始值 Prescaler Value 15:8 预装比例值，有效范围值为 0255 0x80 Reserved 7:6 保留 00 Watchdog Timer 5 使能和禁止看门狗定时器 0=禁止看门狗定时器 1=使能看门狗定时器 0 Clock Select 4:3 这两位决定时钟分频因素 00:1/16 01:1/32 10:1/64 11:1/128 00 Interrupt Generation 2 中断的禁止和使能
7、 0=禁止中断产生 1=使能中断产生 0 Reserved 1 保留 0 Reset Enable/Disable 0 禁止和使能看门狗复位信号的输出 1=看门狗复位信号使能 0=看门狗复位信号禁止 1 王工编写了以下程序代码，实现看门狗电路的初始化。请仔细阅读每行代码，然后回答问题。 #define PCLK 10000000 /第 1 行 #define rWTCON (*(volatile unsigned int*)0x53000000) /第 2 行 #define rWTDAT (*(volatile unsigned int*)0x53000004) /第 3 行 #define
8、 rWTCNT (*(volatile unsigned int*)0x53000008) /第 4 行 void watchdog_test (void) /第 5 行 /第 6 行 rWTCON=(PCLK/1000000-1)8)|(33)|(12); /第 7 行 rWTDAT=7812; /第 8 行 rWTCNT=7812; /第 9 行 rWTCON |=(15); /第 10 行 请回答下列问题。 (1)在程序的第 2、3、4 行，分别使用了 volatile 关键字，请说明该关键字的作用。 (2)在程序的第 7 行，实现了对看门狗的三个功能设置，除了设置预装比例值外，其他两个
9、功能分别是什么? (3)在程序的第 10 行，实现了对看门狗的哪个功能设置? (4)该系统结构采用的编址方式是什么? (5)该系统的位序是大端方式还是小端方式?（分数：7.50）_嵌入式系统设计师-67 答案解析(总分：30.00，做题时间：90 分钟)一、试题一(总题数：1，分数：15.00)阅读下列说明和图，回答下列问题。 说明 在某嵌入式系统设计中，使用 8 片 RAM 进行 64KRAM 的外部存储器扩展，如图所示。该 CPU 有 16 根地址线，8 根数据线，在设计中，利用 CPU 的 作为访问控制信号，该访问控制信号低电平有效。另外，R/W作为读写命令信号(高电平为读，低电平为写)
10、。8 片 8Kx8 位的 RAM 芯片与 CPU 相连，RAM 芯片的片选内部为上拉电阻到电源，各个 RAM 芯片的片选信号和 74138 译码器的输出相连，译码器的地址选择端连接到CPU 的 A13，A14，A15 地址线上。 （分数：15.00）(1).根据上图所示，写出 RAM0，RAM1 和 RAM7 的地址范围(请用 16 进制进行表示)。 RAM0： _1_ RAM1： _2_ RAM7： _3_ 若 CPU 操作的地址总线为 A800H，结合上图所示的示意图，CPU 访问的是哪个 RAM 存储器 _4_ 。（分数：5.00）_正确答案：()解析：(1)0000H-1FFFH (2
11、)2000H-3FFFH (3)E000H-FFFFH (4)RAM5 在该嵌入式系统设计中，使用 8 片 RAM 进行 64KRAM 的外部存储器扩展。该 CPU 共有 16 根地址线，8 根数据线。在设计中，各个 RAM 的片选信号依次连接在 74LS138 的八位输出信号上，74LS138 的地址选择线连接在 CPU 的地址线 A15，A14，A13 上，因此，对 8 个 RAM 的选择依赖于 CPU 的地址线 A15，A14 和A13 的电平。根据 74LS138 可知，对于 RAM0RAM7 的 8 个 RAM 而言，依次对应的 A15，A14，A13 的值为000，001，010，
12、011，100，101，110，111。 同时，由于每个 RAM 的空间大小为 8K，占据的地址线为 A0A12，因此，可以知道各个 RAM 的地址范围依次是： RAM0:0000H-1FFFH RAM1:2000H-3FFFH RAM2:4000H-5FFFH RAM3:6000H-7FFFH RAM4:8000H-9FFFH RAM5:A000H-BFFFH RAM6:C000H-DFFFH RAM7:E000H-FFFFH(2).如果运行时发现不论往哪片 RAM 写入数据后，以 C000H 为起始地址的存储芯片都有与其相同的数据，假设芯片与译码器可靠工作，则说明： (1)RAM0RAM7
13、 中_的片选输入端总是处于低电平。 (2)如果有问题的存储芯片的片选输入端总是处于低电平，以下可能原因中描述不正确的是_。 A该存储芯片的 CS 端与存储芯片的 端错连或短路 B该存储芯片的 CS 端与 CPU 的 （分数：5.00）_正确答案：()解析：RAM6 D 由上题可知，对应 C000H 地址的片选为 RAM6，也就是说 RAM6 一直处于被选通状态。 从原理图中的连接情况可以看出，CS 片选只有一直是低电平状态下才可以有效。从原理图中可以看出，WE 以及 MREQ 信号都是低电平有效，同时由题目中知道，该管脚为片内上拉到电源，因此如果该 CS 一直有效，可能潜在的原因包括与 WE
14、信号或者 MREQ 信号接错，或者是直接与地短接。(3).根据连接图，若出现地址线 A15 与 CPU 断线，并搭接到高电平上，下面描述中正确的是_。(该题为多选题)（分数：5.00）A.此时存储器只能寻址 A15=1 的地址空间 B.此时存储器只能寻址总共 64KB 空间的高 32KB 地址空间 C.此时访问 64KB 空间的高 32KB 地址空间时会错误地访问到低 32KB 地址空间D.此时访问 64KB 空间的低 32KB 地址空间时会错误地访问到高 32KB 地址空间 解析：如果 A15 与 CPU 断开，并且接到高电平，则说明 A15 一直为高，那么 A15，A14，A13 取值的可
15、能范围为 100，101，110，111。也就是说，此时存储器的寻址范围只能是 A15=1 的存储地址空间，与之前的8 片 RAM 相比，现在只能寻址到 4 片 RAM，因此先前的 64KB 空间中只能寻址到高 32KB 的地址空间。同时，由于高位 A15 一直为 1，因此，如果按照用户期望访问总共 64KB 空间的低 32KB 空间时，会错误的访问到高 32KB 地址空间。二、试题二(总题数：1，分数：15.00)阅读下列说明和表，回答下列问题。 说明 看门狗(Watchdog)技术是嵌入式系统设计中保证系统可靠的常用技术。嵌入式控制系统运行时由于受到外部干扰或者内部系统错误，程序有时会出现
16、“跑飞”现象，导致整个系统瘫痪。为了防止这一现象的发生，对系统可靠性要求较高的场合往往要加入看门狗电路。当系统“跑飞”时，看门狗电路能自动恢复系统的运行。（分数：15.00）(1).设某嵌入式系统程序完整运行所需的周期时间是 tp，看门狗的定时周期为 tw，要求 tw_tp，在程序运行过程中需要定时_(俗称“喂狗”)，只要程序正常运行，定时器就不会溢出。若由于干扰等原因使系统不能在 tp 时刻修改定时器的计数值，定时器将在 tw 时刻_，引发_，使系统得以重新运行。 请填充以上叙述中空缺处的内容。（分数：7.50）_正确答案：()解析：或大于 修改定时器的计数值(或重新设定看门狗的定时周期)
17、溢出(或超时) 系统复位中断 本题考查嵌入式系统中看门狗的应用以及驱动程序的设计。 看门狗电路是一个独立的定时器，有一个定时器控制寄存器，可以设定时间。当系统工作正常时，应用程序在到达时间之前要置位(喂狗)，表明程序正常运行，如果没有置的话，就认为是程序跑飞，看门狗电路发出 RESET 指令，迫使系统自动复位而重新运行程序。看门狗的主要作用是防止程序跑飞或死锁。 所以，当程序完整运行的周期是 tp，看门狗的定时周期为 tw 时，要求 tw，大于 tp，在程序运行过程中需要定时修改定时器的计数值(俗称“喂狗”)，只要程序正常运行，定时器就不会溢出。若由于干扰等原因使系统不能在 tp 时刻修改定时
18、器的计数值，定时器将在 tw 时刻溢出(或超时)，引发系统复位中断，使系统得以重新运行。(2).张工在某嵌入式系统中设计实现了看门狗电路，采用的芯片寄存器如表 1、表 2、表 3、表 4 所示。 表 1 看门狗定时器控制寄存器(WTCON)寄存器 地址 读/写 描述 初始值 WTCON 0x53000000 读/写 看门狗定时控制寄存器 0x8001 表 2 看门狗定时器数据寄存器(WTDAT)寄存器 地址 读/写 描述 初始值 WTDAN 0x53000004 读/写 看门狗数据寄存器 0x8000 表 3 看门狗计数寄存器(WTCNT)寄存器 地址 读/写 描述 初始值 WTCNT 0x5
19、3000008 读/写 看门狗计数器当前值 0x8000 表 4 WTCON 的标识位 WTCON Bit 描述初始值Prescaler Val15:8 预装比例值，有效范围值为00x80 ue 255 Reserved 7:6 保留00 Watchdog Timer 5 使能和禁止看门狗定时器0=禁止看门狗定时器1=使能看门狗定时0 器Clock Select 4:3 这两位决定时钟分频因素00:1/16 01:1/32 10:1/64 11:1/128 00 I 中 0 nterrupt Generation 2 断的禁止和使能0=禁止中断产生1=使能中断产生Reserved 1 保留0
20、Reset Enabl0 禁止和使能看门狗复位1 e/Disable 信号的输出1=看门狗复位信号使能0=看门狗复位信号禁止王工编写了以下程序代码，实现看门狗电路的初始化。请仔细阅读每行代码，然后回答问题。 #define PCLK 10000000 /第 1 行 #define rWTCON (*(volatile unsigned int*)0x53000000) /第 2 行 #define rWTDAT (*(volatile unsigned int*)0x53000004) /第 3 行 #define rWTCNT (*(volatile unsigned int*)0x5300
21、0008) /第 4 行 void watchdog_test (void) /第 5 行 /第 6 行 rWTCON=(PCLK/1000000-1)8)|(33)|(12); /第 7 行 rWTDAT=7812; /第 8 行 rWTCNT=7812; /第 9 行 rWTCON |=(15); /第 10 行 请回答下列问题。 (1)在程序的第 2、3、4 行，分别使用了 volatile 关键字，请说明该关键字的作用。 (2)在程序的第 7 行，实现了对看门狗的三个功能设置，除了设置预装比例值外，其他两个功能分别是什么? (3)在程序的第 10 行，实现了对看门狗的哪个功能设置? (
22、4)该系统结构采用的编址方式是什么? (5)该系统的位序是大端方式还是小端方式?（分数：7.50）_正确答案：()解析：(1)类型修饰符，防止编译器对代码进行优化 (2)设置看门狗的分频因素为 1/128、使能中断产生 (3)使能看门狗定时器 (4)统一编址 (5)小端方式 (1)在驱动程序中对寄存器操作时，经常使用 volatile 关键字，作用是确保本条指令不会因编译器的优化而省略，且要求每次直接读值。 (2)在程序第 7 行，对看门狗定时器控制寄存器(WTCON)设置了三个属性值，通过查表 4 中 WTCON 的相应标识位，可以得知对预装比例值15:8、时钟分频因素4:3、中断使能2进行了设置。 (3)在程序第 10 行，也对看门狗定时器控制寄存器(WTCON)进行了设置，通过查表 4 中 WTCON 的相应标识位，可以得知使能看门狗定时器5。 (4)从程序的第 2、3、4 行可以看出，对寄存器的操作，采用存储器指令进行，所以，该系统结构采用的是内存和外设统一编址的方式。 (5)从程序第 7 行、第 10 行对看门狗定时器控制寄存器的操作，结合表 4 中对应寄存器的位定义可以看出，该系统的位序是小端方式。
