ARM嵌入式系统基础.doc

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1、第一章作业1写出下列英文简称对应的中文含义答MMR 存取DSP的寄存器 PDA 个人数字助理 DSP 嵌入式数字信号处理器 EMPU 嵌入式微处理器 MCU 微控制器 SoC 片上系统 RTOS 实时操作系统 ISR中断服务子程序2 什么是嵌入式系统，有什么特点？答嵌入式系统：嵌入到对象体系中的专用计算机应用系统 特点：嵌入性，内含计算机，专用性3 嵌入式处理器分哪几类，各有什么特点？1 嵌入式微处理器（Micro Processor Unit，MPU） ：嵌入式微处理器具有体积小、重量轻、成本低、可靠性高的优点 2 嵌入式微控制器(Microcontroller Unit, MCU) ：微控

2、制器的最大特点是单片化，体积大大减小，从而使功耗和成本下降、可靠性提高 3 嵌入式DSP处理器(Embedded Digital Signal Processor, EDSP) ：DSP处理器是专门用于信号处理方面的处理器，其在系统结构和指令算法方面进行了特殊设计，具有很高的编译效率和指令的执行速度。在数字滤波、FFT、谱分析等各种仪器上DSP获得了大规模的应用。 4 SoC（system on chip）片上系统 ：SOC最大的特点是成功实现了软硬件无缝结合，直接在处理器片内嵌入操作系统的代码模块。而且SOC具有极高的综合性，在一个硅片内部运用VHDL等硬件描述语言，实现一个复杂的系统。 由

3、于绝大部分系统构件都是在系统内部，整个系统就特别简洁，不仅减小了系统的体积和功耗，而且提高了系统的可靠性，提高了设计生产效率。 4 IEEE的实时UNIX分委会认为实时操作系统应具备哪些特点？答1，异步的事件响应2，切换时间和中断延时时间确定3，优先级中断和调度4，抢占式调度5，内存锁定6连续文件7同步5 前后台系统的概念答 对于基于芯片开发来说应用程序一般是一个无限的循环，可称为前后台系统6 非占先式内核和占先式内核工作时有何不同答1非占先式内核要求每个任务自我放弃CPU的所有权，非占先式调度法也称作合作型多任务，每个任务彼此合作共享一个CPU，异步事件还是由中断服务来处理，中断服务也可以使

4、一个高优先级的任务由挂起状态变为就绪状态。但中断服务以后，控制权还是回到原来被中断了的那个任务，直到该任务主动放弃CPU的使用权时，高优先级的任务才能获得CPU的使用权。2对于占先式内核，最高优先级的任务一旦就绪，总能得到CPU的控制权。当一个运行着的任务使一个比它优先级高的任务进入了就绪状态，当前任务的CPU使用权就被剥夺了，那个高优先级的任务立刻得到了CPU的控制权。7名词解释 资源 ：程序运行时可使用的软，硬件环境。共享资源：可以被一个以上任务使用的资源代码临界区：指处理时不可分割的代码，运行这些代码不允许被打断任务：一个任务也称为一个线程，是一个简单的程序 内核 ：多任务系统中，内核负

5、责管理各个任务，或者说每个任务分配CPU时间，并且负责任务之间的通信调度：调度是内核的主要职责之一，调度就是决定该轮到哪个任务运行了。 第二章作业1 ARM内核采用什么体系结构？ARM体系结构有什么特性？答ARM内核采用精简指令集计算机（RISC）体系结构。特点1具有大量的通用寄存器 2通过装载，保存结构使用独立的load和store指令完成数据在寄存器与外部存储器之间的传达，处理器只处理寄存器中的数据，从而可以避免多次访问存储器 3寻址方式非常简单，多有装载、保存的地址只由寄存器内容和指令域决定 4使用统一和固定长度的指令格式 5每一条数据处理指令都可以同时包含算术逻辑单元的运算和移位处理，

6、以实现对ALU和移位器的最大利用 6地址自动增加和自动减少的寻址方式优化了程序中的循环处理 7load,store指令可以批量传输数据，从而实现了最大数据吞吐量 8大多数ARM指令时可条件执行的通过条件执行可以减少指令的数目，从而改善程序的执行效率和提高代码密度2 ARM7TDMI-S中的T、D、M、I和S的含义是什么？答 T高密度16位Thumb指令集扩展 D 支持片上调试 M 64位乘法指令 I Embeded ICE 硬件仿真模块3 ARM7TDMI的存储器使用什么结构？字、半字和字节有什么关系？答 ARM处理器采用了冯。诺依曼结构，以能被4整除的地址开始连续的4个字节构成1个字，字的数

7、据类型为4个连续字节，从偶数地址开始连续的2个字节称为一个半字，半字的数据类型为2个连续的字节。4 ARM7TDMI有几级流水线？程序计数器PC指向流水线中的哪个指令？在ARM状态和Thumb状态时，PC与当前程序执行的位置有何不同？答 3级流水线，3个阶段取指，译码，执行。PC值总指向正在取值的指令。ARM状态，PC值=当前程序执行位置+8字节。Tumb状态，PC值=当前程序执行位置 +4字节5 ARM状态和Thumb状态有何不同?答 ARM 指令集为32位（字）长度，具有最完整的功能。Thumb 指令集为16位（半字）长度，能实现ARM指令集的大部分功能，功能上可认为Thumb 是ARM指

8、令集的子集，却具有极高的代码密度6 ARM处理器支持的七种模式是什么？各有什么特点？7 ARM的异常模式分几种？各种异常是怎样进入的？答 管理模式，中止模式，未定义模式，中断模式和快速中断模式。1处理器复位之后进入管理模式，操作系统内核通常处于管理模式2当处理器访问存储器失败时，进入数据访问中止模式3当处理器遇到不支持的指令时，进入未定义模式4中断模式和快速中断模式分别对ARM处理器两种不同级别的中断作出响应8 简述ARM状态与Thumb状态下，各种模式实际访问的寄存器.9 什么是堆栈、栈顶、栈底？什么情况下会进行堆栈操作？答 堆栈：是内存中划分出的一段存储空间，用于暂时保存一些数据。 栈顶：

9、通常指堆栈指针指向的存储单元 栈底：堆栈区域中保存第一个堆栈数据的存储单元。情况：堆栈操作通常会发生在子程序调用，异常发生或者是程序运行过程中寄存器数量不够时。10 链接寄存器LR的作用是什么？答 1当使用BL指令调用子程序时，返回地址将自动存入到R14中 2当发生异常中断时，LR保存异常处理程序的返回地址。11 名词解释 RISC精简指令集计算机 CISC复杂指令集计算机 CPSR 程序状态寄存器 SPSR 备份程序状态寄存器 MIPS MIPS/MHz12 写出CPSR的数据格式，并分析其具体含义答 NZCV IFTM4M3M2M1M0 具体含义一，4个条件代码标志（负标志N，零标志Z，进

10、位标志C，溢出标志V） 二，2个中断禁止位（IRQ禁止和FIQ禁止） 三，5个对当前处理器模式进行编码的位（M【4:0】） 四，1个用于指示当前执行指令状态的位（ARM指令还是Thumb指令）13 预取中止异常和数据中止异常有何不同答 1，预取指中止：由程序存储器引起的中止异常 2，数据中止：由数据存储器引起的中止异常14 大端存储格式和小端存储格式如何定义？答 1在小端格式中，一个字当中最低地址的字节被看作室最低位字节，最高地址的字节被看作室最高位的字节，存储器系统字节0连接到数据线70。 2在大端格式中，ARM处理器将最高位字节保存在最低地址，最低位字节保存在最高位地址。存储器系统字节0连

11、接到数据线3124第三章作业1 ARM7TDMI有哪几种寻址方式？指出下列指令的寻址方式答1寄存器寻址2立即寻址3寄存器移位寻址4寄存器间接寻址5基址寻址6多寄存器寻址7堆栈寻址8相对寻址(1)ADD R0,R1,R2 寄存器寻址 (2) MOV R0,R2,LSR #2寄存器移位寻址(3)SUBS R2,R2,#2 立即寻址 (4) LDR R1,R0寄存器间接寻址(5)STR R0,R1,#-5 基址寻址 (6) LDMIA R1!, R2-R7,R9多寄存器寻址(7)STDMED SP!,R1-R7,LR 堆栈寻址 (8) BNEQ LOOP相对寻址2已知R1=8，R2=64,求下列指令

12、之后的结果（1）ADD R1,R1,R1,LSL #3 R的值左移3位，结后与R求和，结果放入R中，R1=R1+R1*8=72 (2) SUB R0,R1,R1,LSR #2 R0=R1-R1*4=-24 (3) SUB R0,R1, R1, LSR #2 R0=R1-R1/4=6 (4)ADD R1,R1,R1,LSL R2 R1=R1+R1*2(R2)=2(3)+2(67)3 ARM指令的条件码有多少个？默认的条件码是什么？答，16条，默认条件码是AL4LDR/STR指令的偏移形式有哪四种？答 1零漂移2前索引偏移3程序相对偏移4后索引偏移5调用子程序使用B指令还是BL指令？请写出返回子程

13、序的指令。答 BL指令。MOV PC LR6判断下列8位位图是否合法（1） 0x0103C000 不合法 （2）0x 合法，由0X4A2（3）0xB合法,由0XED27已知R1=0X,内存0X=0x01, 0X=0x02, 0X=0x03, 0Xc=0x04,执行指令LDMIA R1!,R2-R4,R6 后，R2-R4,R6的内容为多少？答 0X01,0X02,0X03,.R6=0X048CMP指令是如何执行的？写一程序，判断R1的值是否大于0x30，是则将R1减去0x30.答CMP，Rn,operand2,比较指令，即将寄存器Rn的值减去operand2 的值，根据操作的结果更新CPSR中的

14、相应条件标志位。 CMP R1, # 0X30 . . SUBS R1,R1,#0X30第四章作业1、LPC2114在使用PLL与不使用PLL功能时，对应的晶振范围是多少？答 使用PLL晶振范围为10MHZ25MHZ,不使用PLL范围为1MHZ30MHZ。2、如何启动LPC2000系列ARM7的微控制器的ISP功能？相关电路如何设计？答 1，将芯片的P0.14功能引脚拉低后，复位芯片乐意进入到ISP状态2在芯片内部无有效代码时，BooEBlock取进入ISP状态。3、LPC2000系列ARM7微控制器片内的FLASH是多少位宽度的接口？它是通过哪个功能模块来提高FLASH的访问速度？答 片内的

15、FLASH是128位宽度的接口，通过存储器加速模块MAM来提高FLASH的访问速度。8、若LPC2210/LPC2220的bank0存储块使用32位总线，访问bank0时，地址线A1、A0是否有效？EMC模块中的BLS0BLS3具有什么功能？答：1访问bank0时，地址线A1、A0 无效。2,字节0地址 LPC2200/2 外部地址总线的地址位A0=06字节1地址 LPC2200外部地址总线的地址位A0A1=01c字节2地址 LPC220外部地址总线的地址位A0A1=10b字节3地址 LPC2200外部地址总线的地址位A0A1=11b9、LPC2000系列ARM7微控制器具有哪两种低功耗模式？

16、如何降低系统功耗？答1，空闲模式：处理器停止执行指令2，掉电模式：振荡器关闭，这样芯片没有任何内部时钟10、存储器重映射（1）LPC2210/2220具有哪几种存储器映射模式？1，BootBlock模式2，用户片内FLASH 3，用户片内RAM模式4，用户外部存储器模式。（2）当程序固化到片内FLASH，向量表保存在0x0000 0000起始处，则MAP1:0为_01_. (3)LPC2000系列ARM7微控制器存储器重映射的目标起始地址为_0X0000 0000_,共有_8_个字。11、外部中断唤醒掉电设计。以下代码时初始化外部中断0，用它来唤醒掉电的LPC2114.。PINSEL0=0x0

17、000 0000;PINSEL1=_(PINSEL1&0XFFFFFFFC)/0X01;EXTMODE=_0X00EXTPOLAR=_0X00;EXTWAKE=_0X01_;EXTINT=_0X0F_;12、假设VPB时钟为15M，用定时器0产生一个1S的中断信号，中断服务函数为TIMER0_ISR。完成下列的初始化程序。void TIME0INIT(void) VICIntSelect=_ VICIntSelect &（(14_)_)_; VICVectCntl0=0X2014_; VICVectAddr0=_(unsigned int)Timer0-ISR_; VICIntEnable=_(14_)_; T0TC=0;/从0开始计数 T0PR=14;/15分频，计数时钟为1000k T0MCR=_0X03_;/设置T0MCR匹配后复位T0TC，并产生中断 T0MR0=_;/设置1s的匹配值 T0TCR=_0X01;/启动定时器