周立功版嵌入式课后习题复习资料.doc

优质文本第一章 嵌入式系统概述一、举出3个课本中未提到的嵌入式系统的例子。红绿灯控制、数字空调、机顶盒二、什么是嵌入式系统？特点是？答：嵌入式系统是嵌入到对象体系中的专用计算机应用系统。英国电机工程师协会定义：嵌入式系统为控制、检测或辅助某个设备、机器或工厂运作的装置。 1以技术角度定义：以应用为中心、以计算机技术为根底、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、本钱、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。2从系统角度的定义：嵌入式系统是设计完成复杂功能的硬件和软件，并使其紧密耦合在一起的计算机系统。术语嵌入式反映了这些系统通常是大系统中的一个完整的局部，称为嵌入的系统。嵌入的系统中可以共存多个嵌入式系统。特点：1、嵌入式系统通常应用在为特定用户设计的系统中，具有功耗低、体积小、集成度高等特点。将通用中由板卡完成的任务集成在了嵌入式内部。2、嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术于各个行业的具体应用相结合的产物。所以是技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。3、嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率地设计，量体裁衣，去除冗余。4、为了提高执行速度和系统可靠性，嵌入式系统中的软件一般都固化在存储器芯片或处理器芯片中，而不是存储于磁盘等载体中。由于嵌入式系统必须有较高的时实性，因此对程序的质量，特别是可靠性有较高的要求。5、嵌入式系统本身不具备自举开发能力，必须有一套专用的开发工具和环境才能进行开发。三、什么叫嵌入式处理器？嵌入式处理器分为哪几类？答：嵌入式处理器是嵌入式系统的核心，是控制、辅助系统运行的硬件单元，与普通台式计算机的微处理器相比，其工作稳定性更高，功耗较小，对环境如温度、湿度、电磁场、震动等的适应能力更强，体积更小，且集成的功能较多。嵌入式处理器从应用角度，可以大致分为以下几类：1.注重嵌入式处理器的尺寸、能耗和价格。应用于新型电子娱乐等不注重计算的设备；2.注重嵌入式处理器的性能。应用于路由器等高速计算密集型的设备；3.注重嵌入式处理器的性能、尺寸、能耗和价格。应用于各种工业控制设备；按照结构分类：嵌入式微处理器；嵌入式微控制器()；嵌入式处理器()；嵌入式片上系统。嵌入式系统的分类也是以上答案P5。四、什么是嵌入式操作系统？为何要使用嵌入式操作系统？答：操作系统是计算机中最根本的程序。操作系统负责计算机系统中全部软硬资源的分配与回收、控制与协调等并发的活动；操作系统提供用户接口，使用户获得良好的工作环境；操作系统为用户扩展新的系统功能提供软件平台。 使用嵌入式操作系统原因之一就是因为其具有实时性。使用嵌入式实时操作系统具有以下优点：1. 嵌入式实时操作系统提高了系统的可靠性。2. 嵌入式实时操作系统提高了开发效率，缩短了开发周期。3. 嵌入式实时操作系统充分发挥了32位的多任务潜力。第二章 7体系结构一、根底知识17中的T、D、M、I的含义是什么？P19答：T后缀：高密度16位指令集扩展。 D后缀：支持片上调试。M后缀：64位乘法指令。 I后缀： 硬件仿真功能模块。27采用几级流水线？P20使用何种存储器编址方式？答：采用三级流水线，三个阶段分别为：取指、译码、执行。使用了冯诺依曼结构，指令和数据共用一条32位总线。3处理器模式和处理器状态有何区别？P2426答：处理器模式指的是处理器在执行程序时，在不同时刻所处的不同状态。处理器状态指的是处理器当前所执行的指令集。4分别列举的处理器模式和状态。答：处理器模式：7种，：用户模式和特权模式，特权模式包括系统模式和异常模式，异常模式包括：管理模式()、中止模式()、未定义模式、中断模式()、快速中断模式()。 处理器状态：状态为32位，这种状态下执行的是字方式指令，具有最完整的功能，处理器在系统上电时默认为状态。状态为16位，这种状态下执行半字方式的指令。5和分别使用哪个存放器？P3132答：程序计数器使用R15存放器，链接存放器使用R14存放器。6R13存放器的通用功能是什么？P2930答：处理器通常将存放器R13作为堆栈指针(),用于保存堆栈的出入口处地址。7存放器中哪些位用来定义处理器状态？答：程序状态存放器,8描述一下如何禁止和的中断？(P38)答：当控制位I置位时，中断被禁止，否那么允许中断使能；当控制位F置位时，中断被禁止，否那么允许中断使能。二.存储器格式定义R0=0x12345678, 假设使用存储指令将R0的值存放在0x4000单元中。如果存储器格式为大端格式，请写出在执行加载指令将存储器0x4000单元的内容取出存放到R2存放器操作后所得R2的值。如果存储器格式改为小端模式，所得R2值又为多少？低地址0x4000单元的字节内容分别是多少？P49三、处理器异常请描述一下7产生异常的条件是什么？各种异常会使处理器进入哪种模式？进入异常时内核有何操作？各种异常的返回指令又是什么？答：只要正常的程序被暂时中止，处理器就进入异常模式。地址异常进入时的模式进入时I的状态进入时F的状态返回指令0x0000 0000复位管理禁止禁止无0x0000 0004未定义指令未定义IF 140x0000 0008软件中断()管理禁止F 140x0000 000C中止预取中止IF 14, # 40x0000 0010中止数据中止IF 14, # 80x0000 0014保存保存0x0000 0018中断禁止F 14, # 40x0000 001C快速中断禁止禁止 14, # 4第三章7()指令系统一、根底知识17()有几种寻址方式P53？“ R1,R0, #0x08属于哪种寻址方式？答：共有8种寻址方式：存放器寻址、立即寻址、存放器移位寻址、存放器间接寻址、基址寻址、多存放器寻址、堆栈寻址、相对寻址。 R1,R0, #0x08属于基址寻址，意思是读取R0+0x08地址上的存储单元的内容，存入R1。2指令的条件码有多少个P60？默认条件码是什么？答：有16个，、, 默认条件码是。3指令中第2个操作数有哪几种形式P58？列举5个8位图立即数。答：有3种形式：8r常数表达式。存放器方式。存放器移位方式。5个8位图立即数：0x3(0<<2)、0、00000000(00<<24)、200(08)、00000001(0x1F<<28)。4指令的偏移形式有哪4种P62？指令和指令有何区别？答：指令的偏移形式有4种,分别是：零偏移、前索引偏移、程序相对偏移、后索引偏移。指令是加载无符号字节数据，指令那么是加载有符号字节数据。就是读出指定地址的数据并存入指定存放器，读出指定地址的数据，高24位符号位用于扩展，再存入指定存放器。5请指出指令与加载指令的区别及用途。答：指令的源操作数是常数或带偏移量的存放器，用于存放器之间的数据传送；指令的源操作数是地址，用于存储器到存放器的数据传送。 6指令是如何执行的？写一程序，判断R1的值是否大于0x30，是那么将R1减去0x30。(P71)答： 指令将存放器 的值减去2 的值，根据操作的结果更新 中的相应条 件标志位，以便后面的指令根据相应的条件标志来判断是否执行。指令不保存运算结果，在进行两个数据的大小判断时，常用指令及相应的条码来操作。程序： , 2 R10x30 ；将R1与常数0x30比较 ， ；如果小于或等于0x30，那么程序返回 R1，R1, #0x30 ；大于0x30，那么将R1减去0x30，结果存回R17调用子程序是用B指令还是用指令？请写出返回子程序的指令。P73答： 指令用于子程序调用。 ， 或者 8请指出伪指令的用法。P61指令格式与加载指令的区别是什么？答：指令用于从内存中读取数据放入存放器或者用于加载32位的立即数，还常用于加载芯片外围功能部件的存放器地址，指令格式与加载指令的区别在于第二个数为地址表达式，伪指令的的参数有“=号。9状态与状态的切换指令是什么？请举例说明。答：切换指令是指令。指令跳转到指定的地址去执行程序。假设的0为1，那么跳转时自动将中的标志T置位，即把目标地址的代码解释为代码；假设的0为0，那么跳转时自动将中的标志T复位，即把目标地址的代码解释为代码。10状态与状态存放器有区别吗P28、P34、P35、P81？指令对哪些存放器的访问受到一定限制？答：状态与状态的存放器有区别：1、由于指令集不包含和指令，如果用户需要修改的任何标志位，必须回到模式。通过和指令来改变指令集模式，而且当完成复位或者进入到异常模式时，将会被自动切换到模式。2、访问R815的数据处理指令不能更新中的状态标志。(指令集较指令集有如下限制：只有B指令可以条件执行，其它指令都不能条件执行；分支指令的跳转范围有更多限制；数据处理指令的操作结果必须放入其中一个；单存放器访问指令，只能操作R0R7；和指令可以对R0R7的任何子集进行操作；)指令对R815存放器访问受限。11指令集的堆栈入栈、出栈指令是哪两条？P83入栈指令，出栈指令12指令集的指令转移范围为何能到达4? 其指令编码是怎样的？(P85) 采用两条16 位指令组合成22 位半字偏移(符号扩展为32 位)，使指令转移范围为±4。 。 4，2.有符号和无符号加法下面给出A和B的值，可以先手动计算，并预测N、Z、V和C标志位的值。然后修改程序清单3.1中R0、R1的值，将这两个值装载到这两个存放器中使用伪指令，如“ R000000,使其执行两个存放器的加法操作。调试程序，每执行一次加法操作就将标志位的状态记录下来，并将所得结果与预先计算得出的结果相比较。如果两个操作数看作有符号数，如何解释所得标志位的状态？同样，如果把两个操作数看作是无符号数，所得标志位又当如何理解？1 0000F (A) +0x00001 (B) 0x00000000 0110如果两个操作数是有符号的，A是负数，B是正数，和是0，没有溢出，所以0。如果两个操作数是无符号数，和是0，有进位，所以1。2 0x7 (A) +0x02345678 (B) 0x82345677 1001如果两个操作数是有符号数，A是正数，B是正数，和是负数，有溢出，所以1。如果两个操作数是无符号数，没有进位，所以0。3 67654321 (A) +23110000 (B) 0x0568F421 0000如果两个操作数是有符号数，A是正数，B是正数，和是正数，没有溢出，所以0。如果两个操作数是无符号数，没有进位，所以0。第四章 2000系列硬件结构一、根底知识1、2114可使用的外部晶振频率范围是多少(P115)提示使用/不使用功能时(P116)？答：晶振频率范围：130 ，假设使用 或 功能时，输入时钟的频率不超过：1025。2、请描述2210/2220的.14、P1.20、P1.26、1和0引脚在芯片复位时分别有什么作用？P95，P96，P119并简单说明2000系列7微控制器的复位处理流程。答：P0.14 为低电平时，强制片内引导装载程序复位后控制器件的操作，即进入 状态。P1.20 当 为低电平，使 P1.25P1.16 复位后用作跟踪端口。P1.26当 为低电平，使 P1.31P1.26 复位后用作一个调试端口。当 为低时，0 与1 一同控制引导和内部操作。引脚的内部上拉确保了引脚未连接时呈现高电平。外部复位输入：当该引脚为低电平时，器件复位，口和外围功能进入默认状态，处理器从地址0 开始执行程序。复位信号是具有迟滞作用的 电平。3、2000系列7微控制器对向量表有何要求提示向量表中的保存字？答：向量表所有数据32 位累加和为零(0x000000000x0000001C 的8 个字的机器码累加)，才能脱机运行用户程序，这是2114/2124/2212/2214 的特性。4、如何启动2000系列7微控制器的功能？P122相关电路应该如何设计？答：有两种情况可以使芯片进入状态：1将芯片的P0.14引脚拉低后，复位芯片，可以进入状态；2在芯片内部无有效用户代码时， 自动进入状态。5、2000系列7微控制器片内是多位宽度的接口？P145它是通过哪个功能模块来提高的访问速度？答：128位宽度接口, 通过存储器加速模块来提高的访问速度。6、假设2210/2220的0存储块使用32位总线，访问0时，地址线A1、A0是否有效？模块中的4具有什么功能？P159答：无效,( 如果存储器组配置成 16 位宽,那么不需要 A0；8 位宽的存储器组需要使用 A0 。)；字节定位选择信号。7、2000系列7微控制器具有引脚功能复用特性，那么如何设置某个引脚为指定功能？P172答：通过引脚功能选择存放器的设定来设置某个引脚为指定功能。8、有什么不同？向量和非向量有什么不同？P189答：为快速中断，具有最高优先级，中断响应最快，常用于处理非常重要、非常紧急的事件，为普通中断。向量具有中等优先级，对外部事件响应比较及时，常用于处理重要事件。非向量优先级最低，中断延迟时间比较长，常用于处理一般事件中断。9、在使能、禁止和时，为什么操作存放器而不操作存放器？(P75，P189，P200)答：在用户模式下，无法修改，只有在特权模式下修改后，通过退出特权模式，然后恢复到，才能实现修改。 10、内核对、向量和非向量有什么不同？P200优先级最高，中断响应最迅速。一旦发生中断，处理器进入模式，而且处理器为模式多设计了R8R12这5个私有存放器，加速的处理；向量具有中等优先级，处理中断比较迅速；非中断优先级最低。11、向量中断能嵌套吗？请结合体系结构进行阐述。答：能，但需要重新开中断。12、的软件中断和内核的软件中断一样吗？188 内核本身只有快速中断和普通中断这2条中断输入信号线，只能接受2个中断。如果处理2个以上的中断事件，就需要借助向量中断控制器。13、设置引脚为功能时，如何控制某个引脚单独输入/输出？P181当前要知道某个引脚当前的输出状态时，是读取存放器还是读取存放器？答：通过方向存放器来控制引脚单独输入/输出。比方某引脚作输出时，将存放器的相应位设置为1。当前要知道某个引脚当前的输出状态时，读取存放器，因为存放器控制引脚输出高电平。14、P0.2和P0.3口是接口，当设置它们为时，是否需要外接上拉电阻才能输出高电平？(P183)答：需要外接上拉电阻。15、写出至少3种的应用实例。P183-1871、将P0.0设置为输出高电平。2、使用控制蜂鸣器。3、读取P0.0引脚的电平状态。4、读取按键状态。5、在多个口线上输出数据。15、使用主模式时，引脚是否可以作为？(P238) 假设不能，引脚应如何处理？答：不能，引脚应接上拉电阻。16、2114的2个符合什么标准？(P276)哪一个可用作通信？P278哪一个具有接口？答：符合16C550工业标准。0可用作通信，1具有接口。17、介绍和总线的特点，并分别介绍几款基于这两种总线的芯片。P238，P250答： 是半导体公司推出的芯片间串行传输总线，它以2根连线实现了完善的双向数据传送，可以极为方便地构成多机系统和外围器件扩展系统。总线采用了器件地址的硬件设置方法，通过软件寻址完全防止了器件的片选线寻址方法。从而使硬件系统具有最简单而灵活的扩展方法。基于的芯片有2404和7290等。总线串行外设接口总线系统是一种全双工同步串行外设接口，允许与各种外围设备以串行方式进行通信、数据交换。一个总线可以连接多个主机和多个从机，但是在同一时刻只允许有一个主机操作总线。基于总线的芯片有4003语音芯片和电能计量芯片7022等等。18、2114具有几个32位定时器？(P222) 定时器是否可以作通用定时器使用？没讲答：有2个32位定时器，分别是定时器0和定时器1。定时器不能用作通用定时器使用。19、2000系列7微控制器具有哪两种低耗模式？如何降低系统的功耗？P89，P141答：2个低功耗模式：空闲模式和掉电模式；可以通过个别使能/禁止外部功能来优化功耗。2计算设置值假设有一个基于2114的系统，所使用的晶振为11.0592石英晶振。请计算出最大的系统时钟频率为多少？此时的M值和P值各为多少？请列出计算公式，并编写设置的程序段。解：2214最大的系统时钟频率是60，M*60 11.0592所以5 *55.296 又156<<320 (*2) 当取156时，1.3 当个取最高频率时即320时，2.67 所以2程序清单：8 (32 32 32 ) 8 i; 32 ; i = (); (i) 2: ()-1)|(0<<5); ; 4: ()-1)|(1<<5); ; 8: ()-1)|(2<<5); ; 16: ()-1)|(3<<5); ; : (); ; = 1; = ; = 0; = 0x55; ( & (1<<10) 0); = 3; = 0; = 0x55; ();3、存储器重影射：12210/2220具有 D 种存储映射模式。(P106，P139) (A)3 (B)5 (C)1 (D)42当程序已固化到片内，向量表保存在0x00000000起始处，那么1:0的值应该为 B 。(P138139) (A)00 (B)01 (C)10 (D)1132000系列7微控制器存储器重映射的目标起始地址为 0x00000000 ，共有 16 个字。 (A)0x00000000，8 (B)0x40000000，8 (C)0x00000000，16 (D)0x7000，84、外部中断唤醒掉电设计以下代码是初始化外部中断0，用它来唤醒掉电的2114，请填空。P214 0=0x00000000; 1=(1 & 0) | 0x01； 设置口连接。P0.16设置为0 & 0x0E； 设置0为电平触发模式 & 0x0E； 设置0为低电平触发 0x01； 允许外部中断0唤醒掉电的 0x0F； 消除外部中断标志