嵌入式系统习题解答完全修订版.docx
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嵌入式系统习题解答完全修订版
第一章
1、举出3个书本中未提到的嵌入式系统的例子。
答:
红绿灯控制,数字空调,机顶盒
2、什么叫嵌入式系统
嵌入式系统:
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。
3、什么叫嵌入式处理器?
嵌入式处理器分为哪几类?
嵌入式处理器是为完成特殊的应用而设计的特殊目的的处理器。
嵌入式微处理器(EmbeddedMicroprocessorUnit,EMPU)
嵌入式微控制器(MicrocontrollerUnit,MCU)
嵌入式DSP处理器(EmbeddedDigitalSignalProcessor,EDSP)
嵌入式片上系统(SystemOnChip)
4、什么是嵌入式操作系统?
为何要使用嵌入式操作系统?
是一段在嵌入式系统启动后首先执行的背景程序,首先,嵌入式实时操作系统提高了系统的可靠性。
其次,提高了开发效率,缩短了开发周期。
再次,嵌入式实时操作系统充分发挥了32位CPU的多任务潜力。
第二章
1.根底知识
(1〕ARM7TDMI中的T、D、M、I的含义是什么?
64位乘法指令〔带M后缀的〕、支持片上调试〔带D后缀的〕、高密度16位
的Thumb指令机扩展〔带T后缀的〕和EmbededICE观察点硬件〔带I后缀的〕〔2〕ARM7TDMI采用几级流水线?
使用何种存储器编址方式?
三级流水线〔取指译码执行〕;使用了冯·诺依曼〔VonNeumann〕构造,
指令和数据共用一条32位总线。
〔3〕ARM处理器模式和ARM处理器状态有何区别?
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ARM的处理器模式和状态。
状态:
ARM状态32位,这种状态下执行的是字方式的ARM指令
Thumb状态16位,这种状态下执行半字方式的Thumb指令模式:
用
户模式、快中断模式、中断模式、管理模式、中止模式、未定义模式和系统模
式。
〔5〕PC和LR分别使用哪个存放器?
PC使用R15存放器,LR使用R14存放器
〔6〕R13存放器的通用功能是什么?
堆栈
〔7〕CPSR存放器中哪些位用来定义处理器状态?
存放器CPSR为当前程序状态存放器,当控制位T置位时,处理器处于Thumb状态,执行Thumb指令,当控制位T清零时,处理器处于ARM状态,执行ARM
指令
〔8〕描述一下如何制止IRQ和FIQ中断?
标志位I和F都是终端制止标志位,用来使能或制止ARM的两种外部中断源
当控制位I置位时,IRQ中断被制止,否那么允许IRQ中断使能
当控制位F置位时,FIQ中断被制止,否那么允许FIQ中断使能
2、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格式,所
得的R2值又为多少?
低地址0x4000单元的字节内容分别是多少?
大端格式时R2的值为0x12345678,0x4000单元的内容为0x78563412,小
端格式时R2的值0x12345678,0x4000单元的内容为0x12345678
3、处理器异常
请描述一下ARM7TDMI产生异常的条件是什么?
各种异常会使处理器进入那种模式?
进入异常时内核有何操作?
各种异常的返回指令又是什么?
当一个异常导致模式切换时,内核自动地做如下处理:
将异常处理程序的返回地址PC-4保存到相应异常模式下的LR;将CPSR的当前值保存到相应异常模式下的SPSR;设置CPSR为相应的异常模式;
设置PC为相应异常处理程序的中断入口向量地址,跳转到相应的异常中断处理程序执行。
第三章
1、根底知识
(1〕ARM7TDMI(-S)有几种寻址方式?
LORR1,[R0,#0x08]属于哪种寻址方式?
1.存放器寻址;2.立即寻址;3.存放器移位寻址;4.存放器间接寻址;5.基址寻址;6.多存放器寻址;7.堆栈寻址;8.块拷贝寻址;9.相对寻址;
LORR1,[R0,#0x08]属于基址寻址。
〔2〕ARM指令的条件码有多少个?
默认条件码是什么?
16条,默认条件码是AL。
〔3〕ARM指令中第二个操作数有哪几种形式?
举例5个8位图立即数。
(1)立即数;
(2)存放器;(3)存放器及移位常数;
0x3FC〔0xFF<<2〕、0、0xF0000000(0xF0<<24)、200(0xC8)、0xF0000001(0x1F<<28)。
(4〕LDR/STR指令的偏移形式有哪4种?
LDRB和LDRSB有何区别?
(1)零偏移;
(2)前索引偏移;(3)程序相对偏移;(4)后索引偏移。
LDRB就是读出指定地址的数据并存入指定存放器,LDRSB读出指定地址的数据,并高24位用符号位扩展,再存入指定存放器。
(5〕请指出MOV指令与LDR加载指令的区别及用途。
MOV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
LDR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〕CMP指令的操作是什么?
写一个程序,判断R1的值是否大于0x30,是那么将R1减去0x30。
CMP指令将存放器Rn的值减去operand2的值,根据操作的结果更新CPSR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。
CMP{cond}Rn,operand2
CMPR1,0x30;将R1与常数0x30比拟
LDRLEPC,LR如果小于或等于0x30,那么程序返回
SUBHIR1,R1,#0x30;大于0x30,那么将R1减去0x30,结果存回R1
(7〕调用子程序是用B还是用BL指令?
请写出返回子程序的指令?
BL指令用于子程序调用。
MOVPC,R14或BXLR
(8〕请指出LDR伪指令的用法。
指令格式与LDR加载指令的区别是什么?
LDR伪指令用于加载32位的立即数或一个地址值到指定存放器。
它还常用
于加载芯片外围功能部件的存放器地址〔32位立即数〕,实现各种控制操作,与ARM指令的LDR相比,伪指令的LDR参数有=号。
〔9〕ARM状态与Thumb状态的切换指令是什么?
请举例说明。
BX指令,
从ARM状态切换到Thumb状态
CODE32
LDRR0,=Lable+1
BXR0
CODE16
LableMOVR1,#12
;从Thumb状态切换到ARM状态
CODE16
LDRR0,=Lable
BXR0
CODE32
LableMOVR1,#10
(10〕Thumb状态与ARM状态的存放器有区别吗?
Thumb指令对哪些存放器的访问受到一定限制?
Thumb状态下不能更新CPSR中的ALU状态标志。
,Thumb指令对R8~R15寄
存器访问受限。
〔11〕Thumb指令集的堆栈入栈、出栈指令是哪两条?
PUSHPOP
(12〕Thumb指令集的BL指令转换X围为何能到达±4MB?
其指令编码是怎样的?
Thumb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X围为±4MB。
2有符号和无符号加法
下面给出A和B的值,您可先手动计算A+B,并预测N、Z、V和C标志位的值。
然后修改程序清单4.1中R0、R1的值,将这两个值装载到这两个存放器中(使用LDR伪指令,
如LDR
R0,=0xFFFF0000),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,并将所得结果与您预先计算得出的
结果相比拟。
如果两个
操作数看作是有符号数,如何解释所得标志位的状态?
同样,如果这两个操作数看作是无符数,所得标志位又当如何理解?
0xFFFF000F
0x7FFFFFFF
67654321
(A)
+0x0000FFF1
+0x02345678
+23110000
(B)
结果:
(0x00000000)
(0x82345677)
(0x0568F421)
NZCV:
0110
1001
0000
1如果两个操作数是有符号的,
A负B正,和为0,没有溢出,所以
V=0,如果两个操
作数是无符号数,和为0,有进位,所以C=1
2如果两个操作数是有符号数,
A正B正,和是负数,有溢出,所以
V=1,如果两个操
作数是无符号数,没有进位,所以
C=0
3如果两个操作数是有符号数,
A正B正,和是正数,没有溢出,所以
V=0,如果两个
操作数是无符号数,没有进位,所以
C=0
3数据访问
把下面的C代码转换成汇编代码。
数组a和b分别存放在
以0x4000和0x5000为起始地址的存储区内,类型为
汇编语言进展编译连接,并进展调试。
long(即
32位)。
把编写的
for(i=0;i<8;i++)
{a[i]=b[7-i];
}
第四章
1、根底知识:
(1〕LPC2114可使用的外部晶振频率X围是多少〔使用/不使用PLL功能时〕?
晶振频率X围:
1~30MHz,假设使用PLL或ISP功能为:
10~25MHz。
(2〕描述一下LPC2210的PO.14、P1.20、P1.26、BOOT1和BOOT0引脚在芯片复位时分别有什么作用?
并简单说明LPC2000系列ARM7微控制器的复位处理流
程。
P0.14的低电平强制片内引导装载程序复位后控制器件的操作,即进入
ISP状态。
P1.20的低电平使P1.25~P1.16复位后用作跟踪端口。
P1.26的低电平使P1.31~P1.26复位后用作一个调试端口。
当RESET为低时,BOOT0与BOOT1一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,I/O口和外围功能进入默认状态,处理器从地址0开场执行程序。
复
位信号是具有迟滞作用的TTL电平。
〔3〕LPC2000系列ARM7微控制器对向量表有何要求〔向量表中的保存字〕?
向量表所有数据32位累加和为零(0x00000000~0x0000001C的8个字的机器码累加),才能脱机运行用户程序,这是LPC2114/2124/2212/2214的特性。
(4〕如何启动LPC2000系列ARM7微控制器的ISP功能?
相关电路应该如何设计?
有两种情况可以使芯片进入ISP状态〔1〕将芯片的P0.14引脚拉低后,复位芯片,可进入ISP状态〔2〕在芯片内部无有效用户代码时,BootBlock自动进入ISP状态。
如果用户需要使用ISP功能,那么可以设计一个跳线将P0.14接到地,假设需要进入ISP,将此跳线短接即可,想要脱机运行程序,将此跳线断开即可。
(5〕LPC2000系列ARM7微控制器片内Flash是多位宽度的接口?
它是通过哪个功能模块来提高Flash的访问速度?
128位,通过存储器加速模块〔MAM〕来提高Flash的访问速度
(6〕假设LPC2210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BLSO~BLS4具有什么功能?
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〕LPC2000系列ARM7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?
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〕设置引脚为GPIO功能时,如何控制某个引脚单独输入/输出?
当前要知道某个引脚当前的输出状态时,是读取IOPIN存放器还是读取IOSET存放器?
GPIO方向存放器,IOPIN。
(9〕P0.2和P0.3口是I2C接口,当设置它们为GPIO时,是否需要外接上拉电阻才能输出高电平?
具有I2C总线功能的引脚为开漏输出,设置为GPI0时需要接上拉电阻才能输出高电平或以引脚状态输入
〔10〕使用SPI主模式时,SSEL引脚是否可以作为GPIO?
假设不能,SSEL引脚应如何处理?
不能用作GPIO,SSEL应设这高电平,处于末激活状态。
(11〕LPC2114具有几个UART是符合什么标准?
哪一个UART可用作ISP通信?
哪一个UART具有MODEM接口?
UART0,UART1;UART0用于ISP通信,UART1具有MODEM接口。
〔12〕LPC2114具有几个32位定时器?
PWM定时器是否可以作通用定时器使用?
两个32位定时器,PWM定时器不能用作通用定时器使用
(13〕LPC2000系列ARM7微控制器具有哪两种低耗模式?
如何降低系统的功耗?
2个低功耗模式:
空闲和掉电;
2、计算PLL设置值:
假设有一个基于LPC2114的系统,所使用的晶振为11.0592MHZ石英晶振。
请计算出最大的系统时钟〔ccls〕频率为多少MHZ?
此时PLL的M值和P值各为多少?
请列出计算公式,并编写设置PLL的程序段。
Focs=11.0592=Fcclk/M系统LPC2114的最大系统时钟频率为60Hz所以M=Fcclk/Fosc约等于5
最大的cclk频率Fcclk=M·Fosc=5*11.0592=55.296MHz
因为156MHz<Fcco<320MHz所以P=Fcco〔/Fcclk*2〕=1.4~2.89因为p的值只能去2、4、8故P=2
PLLCON=1;
PLLCFG=plldat;
PLLFEED=0xaa;
PLLFEED=0x55;
While((PLLSTAT&(1<<10))==0);
PLLCON=3;
PLLFEED=0xaa;
PLLFEED=0x55;
M-1=5;
P=2;
PLLCFG=5|(2<<5)
return(TRUE);
3、存储器重影射:
〔1〕LPC2210具有〔4〕种存影射模式。
①3②5③1④4
(2〕当程序已固化到片内Flash,向量表保存在0x00000000起始处,那么MAP〔1:
0〕的值应该为〔2〕。
①00②01③10④11
(3〕LPC2000系列APM7微控制器ccq重影射的目标起始地址为〔〕,共有〔〕个字。
①0x00000000,8②0x40000000,8③0x00000000,16④0x7FFFE000,8
4、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LPC2114,请填空。
PINSEL0=0x00000000;
PINSELI=(PINSEL1&0XFFFFFFFC)|0X01;//设置I/O连接,PO.16设置为EINTO
EXTMODE=0X00;//设置EINT0为电平触发模式EXTPOLAR=0X00;//设置EINT0为低电平触发EXTWAKE=0X01;//允许外部中断0唤醒掉电的CPU
EXTINT=0x0F;//去除外部中断标识
第五章
1.写出最小系统的定义,并画出最小系统原理框图.
单片机最小系统即单片机的时钟电路和单片机的复位电路。
2.电源电路设计有哪些要点?
必须考虑的因素有:
输出的电压、电流和功率;输入的电压、电流;平安因素;输出纹波;电磁兼容和电磁干扰;体制限制;功耗限制;本钱限制。
3.LPC2000系列ARM时钟系统如何设计?
设计电路
4.写出Nand和Nor型Flash的异同点。
区别:
两者工艺不一样,Nor读取速度快,本钱高,容量不易做大,Nand读取
慢,本钱低,容量很容易作大。
一样点:
都是采用FLASH技术生产
功能:
Nor适合作为芯片程序存储的ROM使用,Nand适合作为非易失性数据存
储器
程序清单
4.1存放器相加;文件名:
TESTI.S
;功能:
实现两个存放器相加
;说明:
使用ARMulate软件仿真调试
AREAExamplel,CODE,READONLY;声明代码段Examplel
ENTRY
CODE32
START
MOV
,R0#0
;标识程序入口
;声明32位ARM指令
;设置参数
MOV
R1,#10
LOOP
BL
ADD_SUB
;调用子程序
ADD_SUB
B
LOOP
;跳转到
LOOP
ADD_SUB
ADDSR0,R0,R1;R0=R0+R1
MOVPC,LR;子程序返回
END;文件完毕
4.2读取SMI立即数
T_bitEQU0X20
SWI_Handler
STMFD
SP!
,{R0_R3,R12,LR}
;现场保护
MRS
R0,SPSR
;读取SPSR
STMED
SP!
,{R0}
;保存SPSR
TST
R0,#T_bit
;测试T标志位
LDRNEH
R0,[LR,#_2]
;假设是Thumb指令,读取指令码〔16位〕
BICNE
R0,R0,,#0xFF00
;取得Thumb指令的8位立即数
LDREQ
R0,[LR,#_4]
;假设是ARM指令,读取指令码〔
32位〕
BICEQ
R0,R0,#0Xff000000
;取得ARM指令的24位立即数
⋯⋯
LDMFD
SP!
,{R0_R3,R12,PC};SWI异常中断返回
4.3使用IRQ中断
ENABLE_IRQ
MRSR0,CPSR
BICR0,R0,#0x80
MSRCPSR_,CR0
MOVPC,LR
4.4禁能IRQ中断
DISABLE_IRQ
MRSR0CPSR
ORRR0,R0,#0x80
MSRCPSR_,CR0
MOVPC,LR
4.5堆栈指令初始化
INTSTACK
WOVR0,LR;保存返回地址
;设置管理模式堆栈
MSRCPSR_,C#0xD3
LDRSP,stacksvc;
设置中断模式堆栈
MSRCPSR_,C#0xD2
LDRSP,Stacklrq
⋯⋯
4.6小X围地址的加载
⋯⋯
ADR
LDRB
R0,DISP_TAB
R1,[R0,R2]
;加载转换表地址
;使用R2作为参数,进展查表
⋯⋯
DISP_TAB
DCB0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90
4.7中等X围地址的加载
⋯⋯
ADRLR,RETURNI
ADRLR1,Thumb_sub+1
BXR1
RETURNI
⋯⋯
CODE16
Thumb_sub
MOVR1,#10
⋯⋯
4.8加载32位立即数
⋯⋯
LDR
R0,=IOPIN
;加载GPIO的存放器IOPIN的地址
LDR
R1,[R0]
;读取IOPIN存放器的值
⋯⋯
LDR
R0,=IOSET
LDR
R1,=0x00500500
STR
R1,[R0]
;IOSET=0x00500500
⋯⋯
4.9软件延时
⋯⋯
DELAYI
NOP
NOP
NOP
SUBSR1,R1,#1
BNEDELAYI
⋯⋯
4.10ARM到Thumb的状态切换
;文件名:
TEST8.S
;功能:
使用BX指令切换处理器状态
;说明:
使用ARMulate软件仿真调试
AREAExample8,CODE,READONLY
ENTRY
CODE32
ARM_CODEADR
BXR0
CODE16
THUMB_CODE
MOVR0,#10
MOVR1,#20
ADDR0,R1
B
END
R0,THUMB_CODE+1
;跳转并切换处理器状态
;R0=10
;R1=20
;R0=R0+R1
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