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阅读以下关于某嵌入式系统设计方案的叙述,回答问题1至问题3,将答案填入答题纸的对应栏内。
【说明】
通常计算机按其体系结构分为冯•诺依曼(VonNeumann)结构和哈佛(Harvard)结构。冯•诺依曼结构,也称普林斯顿结构,是一种将程序指令存储器和数据存储器合并在一起的存储器结构,哈佛结构是一种将程序指令存储和数据存储分开的存储器结构。复杂系统的不同处理器可采用不同类型体系结构。
某嵌入式系统由数据处理模块、信号处理模块和光纤网络交换模块组成,如图1-1所示。其中数据处理模块的主处理器选用PPC7447,内部集成了二级Cache,并有SDAM存储器、FLASH、NvRAM、实时时钟、FC(Fabric Channel)通信接口、以太网接口和RS232接口;信号处理模块采用DSP TMS320C6000,并有FC通信接口、RS232接口,用于SPM与外部数据通信;光纤网络交换模块提供FC协议交换能力,主要由控制单元和交换单元两部分组成。
本嵌入式系统的数据处理模块主要接收外部命令、控制系统运行、与系统其他模块通信;信号处理模块主要进行图形图像处理,需要较大的运算量和较高的运算速度。


【问题1】(6分)
回答下列问题,将答案填写在答题纸对应的栏目中。
本嵌入式系统的数据处理模块采用(1)体系结构,信号处理模块采用(2)体系结构。在设计中断时,中断触发方式一般分为沿中断和电平中断。沿中断利用(3)或(4)作为中断触发信号,电平中断利用(5)或(6)作为中断触发信号。
【问题2】(5分)
在设计数据处理模块DPM时,假设某桥芯片内部集成一路递增定时器,定时器位宽为32位,最高位为控制使能位,输入时钟为25MHz。请回答下面三个问题,将答案填写在答题纸对应的栏目中(给出表达式即可)。
(1)该定时器最长定时时间是多少(单位ns)?
(2)设置10ms定时时间,则定时器的初值为多少?
(3)若改为一路递减定时器,设置10ms定时时间,则定时器的初值为多少?
【问题3】(4分)
嵌入式系统底层FC通信驱动对大数据采用DMA数据传输。图1-2是未完成的DMA数据传输工作流程图,请从下面①~⑧中选择正确的答案,完成该图,将答案填写在答题纸的对应栏中。


备选答案:
①字计数器计数
②DMA发送中断
③DMA响应
④DMA接收4个字节
⑤发送内存地址
⑥再次修改内存地址
⑦传送结束
⑧继续传送

参考答案:

【问题1】
(1)冯•诺依曼或Von Neumann
(2)哈佛或Harvard
(3)、(4):答案次序无关。答案为:上升沿、下降沿
(5)、(6):答案次序无关。答案为:高电平、低电平
【问题2】


【问题3】
(1)DMA响应,或③
(2)发送内存地址,或⑤
(3)字计数器计数,或①
(4)传送结束,或⑦

详细解析:

本题主要考查对嵌入式系统结构的认识
【问题1】
哈佛结构是一种将程序指令存储和数据存储分开的存储器结构。哈佛结构是一种并行体系结构,它的主要特点是将程序和数据存储在不同的存储空间中,即程序存储器和数据存储器是两个独立的存储器,每个存储器独立编址、独立访问。
冯•诺伊曼结构也称普林斯顿结构,是一种将程序指令存储器和数据存储器合并在一起的存储器结构。程序指令存储地址和数据存储地址指向同一个存储器的不同物理位置,因此程序指令和数据的宽度相同,如英特尔公司的8086中央处理器的程序指令和数据都是16位宽。
主控设备PPC7447面向的是控制及数据处理领域,无需独立的数据与指令总线,因此采用的是冯•诺依曼结构。

【问题2】
本题考查设置定时器的相关知识。
【问题3】
中断的处理过程一般按如下步骤进行:
(1)关中断:进入不可再次响应中断的状态,由硬件自动实现;
(2)保存断点:为了在中断处理结束后能正确地返回到中断点,在响应中断时,必须把当前的程序计数器PC中的内容(即断点)保存起来;
(3)识别中断源,转向中断服务程序:在多个中断源同时请求中断的情况下,本次实际响应的只能是优先权最高的那个中断源,所以,需要进一步判断中断源,并转入相应的中断服务程序入口;
(4)保存现场和屏蔽字:进入中断服务程序后,首先要保存现场,现场信息一般指的是程序状态字,中断屏蔽寄存器和CPU中某些寄存器的内容。保存旧的屏蔽字是为了中断返回前恢复屏蔽字,设置新的屏蔽字是为了实现屏蔽字改变中断优先级或控制中断的产生;
(5)开中断:因为接下去就要执行中断服务程序,开中断将允许更高级中断请求得到响应,实现中断嵌套;
(6)执行中断服务程序主体:不同中断源的中断服务程序是不同的,实际有效的中断处理工作是在此程序段中实现的;
(7)关中断:是为了在恢复现场和屏蔽字时不被中断打断;
(8)恢复现场和屏蔽字:将现场和屏蔽字恢复到进入中断前的状态;
(9)中断返回:中断返回是用一条IRET指令实现的,它完成恢复断点的功能,从而返回到原程序执行。
进入中断时执行的关中断、保存断点操作和识别中断源是由硬件实现的,它类似于一条指令,但它与一般的指令不同,不能被编写在程序中。

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