2022年嵌入式系统原理及应用题目要求+程序代码 .pdf

1 嵌入式系统原理及应用作业题目作业 1 一、调试下面的程序，并回答问题。.global _start.text _start:LDR SP,=src LDMFD SP!,R0-R6 STMFD SP!,R0-R6 LDMFD SP!,R3 LDMFD SP!,R4 LDMFD SP!,R5 LDMFD SP!,R6 LDMFD SP!,R0 LDMFD SP!,R1 LDMFD SP!,R2 stop:b stop.ltorg src:.long 1,2,3,4,5,6,7.end 问：该程序完成了什么功能？答：该程序完成的功能：先把数据区堆栈中的17 这七个数据送给R0R0寄存器，然后又把寄存器列表中的R0R7存入堆栈，然后又依次把堆栈中的17 这七个数送给R3R6,R0R2,然后程序就结束了，在取数和存数的过程中。堆栈指针 sp 由 0 x0000 变到 0 x8030 再到 0 x804c，然后到 0 x8030，然后依次加4，最后到0 x804c；程序计数器R15（PC）由 0 x8000 地址依次加 4。二、LDMFD,STMFD伪代码实现的原理。答：指令 STMFD 和 LDMFD 分析：根据 ATPCS 规则，我们一般使用FD（Full Descending）类型的数据栈！所以经常使用的指令就有 STMFD 和 LDMFD，通过 ARM 对于栈操作和批量Load/Store指令寻址方式，可以知道指令STMFD 和 LDMFD 的地址计算方法：STMFD 指令的寻址方式为事后递减方式(DB)名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 17 页 -2 而 DB寻址方式实际内存地址为：start_address=Rn-(Number_Of_Set_Bits_In(register_list)*4)end_address=Rn-4 STM指令操作的伪代码：if ConditionPassed(cond)then address=start_address for i=0 to 15 if register_listi=1 Memoryaddress=Ri address=address+4 有上面两个伪代码可以得出 STMFD SP！，R0-R7，LR 的伪代码如下：SP SP 94；address=SP;for i=0 to 7 Memoryaddress=Ri;address =address+4;Memoryaddress=LR;LDMFD 指令的寻址方式为事后递增方式(IA)IA 内存的实际地址的伪代码start_address=Rn end_address=Rn+(Number_of_set_bits_in(register_list)*4)-4 LDM指令操作的伪代码(未考虑 PC寄存器)：if ConditionPassed(cond)then address=start_address for i=0 to 15 if register_listi=1 Ri Memoryaddress,4 address=address+4 所以 LDMFD SP！，R0-R7，PC（；恢复现场，异常处理返回）伪代码是:address=SP;for i=0 to 7 Ri=Memoryaddress,4 address=address+4;SP=address;作业 2 一、用移位操作完成（R0）*10 运算。参考程序：.text.global _start _start:名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 17 页 -3 mov R0,#10 mov R1,R0,LSL#3 mov R2,R0,LSL#1 add R3,R1,R2 stop:B stop.end 二、已知数据缓冲池中有两组数据x 和 y,每组中有3 个数据（例如x:90,60,30,y:60,40,20），将 x 中的数据减去y 中的数据，最后将两组数相减得到的结果送回到x 中去！参考代码:.text.global _start _start:LDR SP,=x LDMFD SP!,R0-R2 LDMFD SP!,R3-R5 sub R2,R2,R5 Sub R1,R1,R4 Sub R0,R0,R3 STMFD SP!,R0-R2 stop:b stop.ltorg x:.long 80,90,100 y:.long 10,20,30.end 作业 3 已知 R0 和 R1 的值,要求保留R0 的低 16 位，保留 R1 的高 16 位状态，最后将这两个值组成一个新的数送给R3.参考代码：.text.global _start 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 17 页 -4 _start:LDR R0,=0 x12345678 LDR R1,=0 x87654321 ldr R2,=0 xffff LDR R4,=0 xffff0000 AND R0,R0,R2 AND R1,R1,R4 ORR R3,R0,R1 stop:B stop.end 作业 4 在 ARM GNU环境下用 ARM 汇编语言编程序实现,00,0,0 x xyxxx x参考代码：.text.global _start _start:LDR R0,=x LDR R1,=y LDR R2,R0 CMP R2,#0 BEQ ZERO BGT ZHENG BLT FU ZERO:MOV R3,#0 STR R3,R1 B stop ZHENG:mov R3,R2 STR R3,R1 B stop 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 17 页 -5 FU:mvn R3,R2 mov R4,#0 x1 add R3,R3,R4 STR R3,R1 B stop stop:B stop.ltorg x:.long-10 y:.long 0 作业 5 求 20 的阶乘：64 位结果放在【R9：R8】中，R9 放高 32 位，R 放低 32 位思路：每轮乘法操作中，低32 位（R8）乘以 X（R0）后，结果的低32 位放在R8 中，高32 位放在 R9 中；高 32 位 R1 乘以 X（R0）后再加上R9，得到 64 位结果的高32 位，存入R9 参考程序：.global _start.text _start:MOV R8,#20 低 32 位初始化为20 MOV R9,#0 高位初始化为0 SUB R0,R8,#1 初始化计数器Loop:MOV R1,R9 暂存高位值 UMULL R8,R9,R0,R8 R9:R8=R0*R8 MLA R9,R1,R0,R9 R9=R1*R0+R9 SUBS R0,R0,#1 计数器递减 BNE Loop 计数器不为0 继续循环Stop:B stop.end 二、已知 a=R0,b=R1.while(ab)do if(ab)then a=a-b else a=b-a end if end while 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 17 页 -6 result=a 根据以上代码写出对应的汇编代码：参考代码：CMP R0，R1 CMPNE R0，R1 SubGT R0，R0，R1 SubLT R0，R1，R0.end 作业 6 1.将下面的 ADS 环境下的程序代码改写成GUN 环境下的程序代码。（调试时使用 F11 step into，注意和 F10 step over的区别）AREA Jump,CODE,READONL Y num EQU 4;函数地址表内容的个数ENTRY CODE32 start LDR R0,=choice;R0 指向存储区的choice 单元LDR R0,R0 ;设置第一个参数：选择执行哪一个函数MOV R1,#16;设置第 1 个操作数MOV R2,#2;设置第 2 个操作数BL arithfunc ;调用子程序arithfunc stop MOV R0,#0 x18;程序结束返回编译器调试环境LDR R1,=0 x20026 SWI 0 x123456 arithfunc CMP R0,#num;比较 R0 的值是否超过函数地址表的个数MOVHS PC,LR;如果大于，那么就返回到标号stop 处ADR R3,JumpTable;将函数地址表的地址作为基地址LDR PC,R3,R0,LSL#2;根据 R0 参数进入对应的子程序JumpTable;函数地址表的入口基地址DCD DoAdd;加法子程序DCD DoSub;减法子程序DCD DoMul;乘法子程序DCD DoDiv;除法子程序DoAdd ADD R0,R1,R2;R0=R1+R2 MOV PC,LR;返回DoSub SUB R0,R1,R2;R0=R1-R2 MOV PC,LR;返回DoMul 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 17 页 -7 MOV R0,R1,LSL R2;R0=R1 R2 MOV PC,LR;返回AREA NUM,DA TA,READWRITE choice DCD 3;0：表示选择加法子程序1：表示选择减法子程序;2：表示选择乘法子程序3：表示选择除法子程序END 参考程序：.equ num,4 函数地址表内容的个数.text.global _start _start:LDR R0,=choice R0 指向存储区的choice 单元LDR R0,R0 设置第一个参数：选择执行哪一个函数MOV R1,#16 设置第 1 个操作数MOV R2,#2 设置第 2 个操作数Bl arithfunc 调用子程序arithfunc stop:b stop arithfunc:CMP R0,#num 比较 R0 的值是否超过函数地址表的个数MOVHS PC,LR 如果大于，那么就返回到标号stop 处ADR R3,JumpTable 将函数地址表的地址作为基地址LDR PC,R3,R0,LSL#2 根据 R0 参数进入对应的子程序JumpTable:函数地址表的入口基地址.long DoAdd 加法子程序.long DoSub 减法子程序.long DoMul 乘法子程序.long DoDiv 除法子程序DoAdd:ADD R0,R1,R2 R0=R1+R2 MOV PC,LR 返回DoSub:SUB R0,R1,R2 R0=R1-R2 MOV PC,LR 返回DoMul:MOV R0,R1,LSL R2 R0=R1 R2 MOV PC,LR 返回.ltorg choice:.long 3 0：表示选择加法子程序1：表示选择减法子程序2：表示选择乘法子程序：表示选择除法子程序.end 2.改写以下程序，实现从 ARM 状态切换到 thumb 状态，最后再切换到 ARM 状态！#*#NAME:ThumbCode.s*#Author:Embest*#Desc:ThumbCode examples*#History:shw.He 2005.02.22*#*/*-*/*constant define*/*-*/.global _start/*-*/*unable to locate source file.code*/*-*/.text _start:.arm/*Subsequent instructions are ARM*/header:adr r0,Tstart+1/*Processor starts in ARM state,*/bx r0/*so small ARM code header used*/*to call Thumb main program.*/nop.thumb Tstart:mov r0,#10/*Set up parameters*/mov r1,#3 bl doadd/*Call subroutine*/stop:b stop/*-*/*Subroutine code:R0=R0+R1 and return*/*-*/名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 8 页，共 17 页 -9 doadd:add r0,r0,r1 /*Subroutine code*/mov pc,lr/*Return from subroutine.*/.end/*Mark end of file*/参考程序：.global _start.text _start:mov r3,#0.arm header:adr r0,Tstart+1 add r3,r3,#1/设置循环标志，便于从thumb 切换到 arm 后能停止程序cmp r3,#2 Beq stop bx r0 stop:b stop.thumb Tstart:LDR r2,=header mov r0,#10 mov r1,#3 bl doadd bx r2 doadd:add r0,r0,r1 mov pc,lr.end 作业 7 已知1,00,01,0 xyxx，若任意给一个定值，假定为-25，存放在 x 单元，函数值存放在y 单元；要求根据 x 中的值来确定y 的值。参考程序：.text.global _start _start:ldr r0,=src ldr r3,=dst ldr r1,r0 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 9 页，共 17 页 -10 ldr r2,=0 x0/*r2 储存常数0*/cmp r1,r2 addgt r2,r2,#1 sublt r2,r2,#1 str r2,r3 stop:b stop.ltorg src:.long-25 dst:.long 0.end 作业 8 从 x 单元开始的5 个连续字单元中存放5 个无符号数，从中找出最大者送入y 单元中。参考程序：.text.global _start.equ num,4 _start:ldr r4,=num/*r4 内的数值作为计数变量*/ldr r0,=x ldr r5,=y ldr r1,r0,#4 loop:ldr r1,r0,#4 ldr r2,r0,#4 cmp r2,r1 strge r2,r5 strlt r1,r5 sub r4,r4,#1 cmp r4,#0 bne loop stop:b stop.ltorg x:.long 1,2,6,3,9 y:.long 0.end 作业 9 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 10 页，共 17 页 -11（冒泡排序法）：利用逐次求大数的方法对内存单元ARRAY开始的以字节为单位的无符号数进行从大到小排序。在以BUF 为首址的字存储区中存放有10 个无符号数0 x0FF,0 x00,0 x40,0 x10,0 x90,0 x20,0 x80,0 x30,0 x50,0 x70,0 x60，现需将它们按从小到大的顺序排列在BUF 存储区中，试编写其程序。参考程序：分析：采用逐一比较法：将第一个存储单元中的数与其后n-1 个存储单元中的数逐一比较，每次比较之后，总是把小者放在第一个存储单元之中，经过 n-1 次比较之后，n 个数中最小者存入第一存储单元中；接着从第二个存储单元开始，同理，经过n-2 次比较之后，得到n-1 个数中最小者存入第二存储单元中；如此类推，当最后两个存储单元的数比较完成之后，从小到大的排列顺序就实现了。“冒泡排序”算法。各寄存器分配功能如下：R0：用来指示缓冲区初始地址R1：外循环计数器R2：内循环计数器R3：外循环地址指针R4：内循环地指针R5：内循环下一个数地址指针R6：存放内循环一轮比较的最小值R7：存放内循环取出的下一个比较值程序代码：.equ num,10.text.global _start _start:LDR R0,=Datas 指向数组的首地址mov R1,#0 外循环计数器mov R2,#0 内循环计数器LOOPI:add R3,R0,R1,lsl#2 外循环首地址存R3 mov R4,R3 内循环首地址存R4 ADD R2,R1,#1 内存换计数器初值MOV R5,R4 内循环下一地址初值LDR R6,R4 取内循环下一地址值R4 LOOPJ:add r5,r5,#4 内循环下一地址值ldr r7,r5 取出下一地址值至R7 cmp r6,r7 比较blt next 小则取下一个swp r7,r6,r5 大则交换，最小值R6 mov r6,r7 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 11 页，共 17 页 -12 next:add r2,r2,#1 内循环计数cmp r2,#num 循环中止条件blt LOOPJ 小于 N 则继续内循环swp r7,r6,r3 否则，内循环一轮结束，将最小数存入外循环的首地址处add r1,r1,#1 外循环计数cmp r1,#num-1 外循环中止条件blt LOOPI 小于 N-1 则继续执行外循环BEQ stop b _start stop:b stop.ltorg Datas:.long 0 x0FF,0 x00,0 x40.long 0 x10,0 x90,0 x20,.long 0 x80,0 x30,0 x50,.long 0 x70.end 作业 10 通过设置的入口参数查找函数地址表，实现选择不同的函数功能。已知两个操作数分别存放于寄存器R0 与 R1 中，函数1 实现两数相加R0+R1；函数 2 实现两数相减R0-R1；函数 3实现两数相乘R0*R1;函数 4 实现两数相除R0/R1。参考代码：.text.equ num,3.global _start _start:ldr r0,=0 x01 ldr r1,=0 x02 ldr r4,=0 x02/*r4 用来作为选择函数入口Doadd,Dosub,Domul 的选项(默认为1,可修改)*/bl Func stop:b stop Func:cmp r4,#num movge pc,lr/*当 r4 内的值大于等于3 时,调回 _start 函数*/名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 12 页，共 17 页 -13 ldr r3,=JTable ldr pc,r3,r4,lsl#2/*因为函数入口是.long 类型,所以需要左移(LSL)2 位*/JTable:.long Doadd,Dosub,Domul Doadd:add r2,r0,r1 mov pc,lr Dosub:sub r2,r0,r1 mov pc,lr Domul:mul r2,r0,r1 mov pc,lr.end 作业 11 编程实现S=1+2*3+4*5+,.+N*（N+1），其中 N=10。参考答案：分析过程算法功能：相邻数相乘：MUL 累加：ADD 循环次数：10 CMP B 指令初始值S=1 N N+1 部分和 N(N+1)寄存器分配R0:S 1 R0+R3 得 S 值R1:N 的初始值2 循环变量R2:N+1 由 R1=1 求得R3:N(N+1)参考程序：.text.equ N,10.global _start _start:MOV R0,#1 R0 用作累加，置初值1，S MOV R1,#2 R1 用作第一个乘数,初值为 2,N loop:/*内层循环loop1,做乘法运算*/ADD R2,R1,#1 R2 用作第二个乘数，N+1 MUL R3,R2,R1 实现 N*(N+1)部分积存于R3 ADD R0,R0,R3 将部分乘积累加至R0 ADD R1,R1,#1 改 N 的值得到下一轮乘数CMP R1,#10 循环次数比较名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 13 页，共 17 页 -14 BLE loop 未完成则重复stop:b stop.end 作业 12 编程实现S=1！+2！+3！,+N!，要求 N!用子程序实现。程序代码：.global _start.text _start:mov R0,#0 mov R1,#1 loop:mov R2,#1 mov R3,#1 mov R4,#1 loop1:mul R4,R2,R3 mov R3,R4 add R2,R2,#1 cmp R1,R2 bge loop1 loop2:add R0,R0,R3 add R1,R1,#1 cmp R1,#10 bls loop stop:b stop.end 作业 13 在 C 程序中内嵌汇编程序实现将源字符串src 中的数据拷贝到目的字符串dest中参考程序：其中主程序如下：*/#include void strcpyy(const char*src,char*dest);_gccmain(void)char*s=this is a example AsmInC!;char temp64;名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 14 页，共 17 页 -15 strcpyy(s,temp);/printf(Original string:%s n,s);/printf(Copyed string:%s,temp);return 0;void strcpyy(const char*src,char*dest)_asm(/*GNU 和 ADS 环境下的区别*/loop:ldrb r5,r0,#1 strb r5,r1,#1 cmp r5,#0;bne loop );作业 14/*在 GNU ARM 环境下设计程序，实现字符串的逆序拷贝。*/.global _start.text _start:LDR R0,=SrcString 源字符串指针LDR R1,=DstString 目标字符串指针StrCopyDes:MOV R4,#0 字符串长度记录寄存器Strcpydes_L1:计算字符串的长度LDRB R2,R0,#1 ADD R4,R4,#1 TST R2,#0 xFF BNE Strcpydes_L1 SUB R4,R4,#1 SUB R0,R0,#2 R0 指向源字符串的末尾MOV R3,R1 R3 作为目标串的游标指针Strcpydes_L2:LDRB R2,R0,#-1 逐个拷贝字符串STRB R2,R3,#1 SUBS R4,R4,#1 BNE Strcpydes_L2 Strcpydes_L3:STRB R4,R3 向目标串末尾写0，此处 R4的值一定为0 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 15 页，共 17 页 -16 Stop:B Stop.ltorg SrcString:.string Hello World!DstString:.string .end作业 15 1、在 GNU ARM编译环境下设计程序，用ARM 汇编语言调用C 语言实现20 的阶乘 20 的阶乘（20！）操作，并将64 位结果保存到寄存器R0、R1 中，其中R1 中存放高32 位结果。程序代码：汇编程序：/*Factorial.s*/.text.equ NI,20.global _start.extern Factorial 申明 Factorial 是外部函数_start:mov r0,#NI BL Factorial 调用 Factorial stop:B stop.end/*main.c*/long Factorial(char n)long long ni=1;char i;for(i=1;i=n;i+)ni=ni*i;return ni;2、在 GNU ARM编译环境下设计程序，用 C 语言调用 ARM 汇编语言实现20 的阶乘（20！）操作，并将64 位结果保存到0 xFFFFFFF0 开始的内存地址单元，按照小端格式低位数据存放在低地址单元。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 16 页，共 17 页 -17/*首先建立汇编源文件start.s*/.global _start.global _gccmain.extern main 定义外部函数.text _start:BL main 调用 Main 函数Stop:B Stop _gccmain:mov pc,lr.end/*第二建立 C 语言源文件main.c*/extern void Factorial(char Nx);/声明 Factorial 是一个外部函数main()char N=20;Factorial(N);/调用汇编文件实现N!操作/*注：在此处观察结果*/while(1);/*Factorial.s*/.global Factorial 声明 Factorial 为一个全局函数Factorial:MOV R8,R0 取参数MOV R9,#0 高位初始化SUB R0,R8,#1 初始化计数器Loop:MOV R1,R9 暂存高位值UMULL R8,R9,R0,R8 R9:R8=R0*R8 MLA R9,R1,R0,R9 R9=R1*R0+R9 SUBS R0,R0,#1 计数器递减BNE Loop 计数器不为0 继续循环LDR R0,=0 xFFFFFFF0 STMIA R0,R8,R9 结果保存到0 x10000 开始的内存单元MOV PC,LR 子程序返回.end 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 17 页，共 17 页 -