ARM嵌入式系统结构与编程习题.docx
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ARM嵌入式系统结构与编程习题
第一章
思考与练习
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、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、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、嵌入式系统项目开发的生命周期分哪几个阶段?
各自的具体任务是什么?
项目的生命周期一般分为识别需求、提出解决方案、执行项目和结束项目4个阶段。
识别需求阶段的主要任务是确认需求,分析投资收益比,研究项目的可行性,分析厂商所应具备的条件。
提出解决方案阶段由各厂商向客户提交标书、介绍解决方案。
执行项目阶段细化目标,制定工作计划,协调人力和其他资源;定期监控进展,
分析项目偏差,采取必要措施以实现目标。
结束项目阶段主要包括移交工作成果,帮助客户实现商务目标;系统交接给维护人员;结清各种款项。
2、为何要进行风险分析?
嵌入式项目主要有哪些方面的风险?
在一个项目中,有许多的因素会影响到项目进行,因此在项目进行的初期,在客户和开发团队都还未投入大量资源之前,风险的评估可以用
来预估项目进行可能会遭遇的难题。
需求风险;时间风险;资金风险;项目管理风险
3、何谓系统规范?
制定系统规范的目的是什么?
规格制定阶段的目的在于将客户的需求,由模糊的描述,转换成有意义的量化数据。
4、何谓系统规划?
为何要做系统规划
系统规划就是拟定一个开发进程,使项目在合理的进程范围中逐渐建构完成。
其目地是让客户可以进一步地掌握系统开发的进程,并确定检
查点,以让双方确定项目是否如预期中的进度完成。
5、为什么在项目结束前需要进行项目讨论?
项目的讨论一个项目进行的反馈机制。
通过这一个程序,项目团队的经验才可以被记录
下来,也就是说,这是一个撰写项目历史的过程。
第三章
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)结构,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分别使用哪个寄存器?
PC使用R15寄存器,LR使用R14寄存器
6、R13寄存器的通用功能是什么?
堆栈
第四章
1、基础知识
(1)ARM7TDMI(-S)有几种寻址方式?
LORR1,[R0,#0x08]属于哪种寻址方式?
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.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)寄存器;(3)寄存器及移位常数;
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寄存器,LDRSB读出指
定地址的数据,并高24位用符号位扩展,再存入指定寄存器。
(5)请指出MOV指令与LDR加载指令的区别及用途。
MOV将8位图(pattern)立即数或寄存器(operand2)传送到目标寄存器(Rd),可用于移位运算等操作。
读取指定地址上的存储器单元内容,
执行条件AL.
(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,是则将R1减去0x30。
CMP指令将寄存器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。
CMPR1,0x30
SUBHIR1,R1,0x30
(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
(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寄存器。
第二个数为地址表达式。
(9)ARM状态与Thumb状态的切换指令是什么?
请举例说明。
BX指令,
(10)Thumb状态与ARM状态的寄存器有区别吗?
Thumb指令对哪些寄存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指令转换范围为何能达到±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),使指令转移范围为±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
这两个寄存器中(使用LDR伪指令,
如LDRR0,=0xFFFF0000),使其执行两个寄存器的加法操作。
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较。
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?
0xFFFF000F0x7FFFFFFF67654321(A)
+0x0000FFF1+0x02345678+23110000(B)
结果:
()()()
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long(即32位)。
把编写的
汇编语言进行编译连接,并进行调试。
for(i=0;i<8;i++)
{a[i]=b[7-i];
}
第五章
1、基础知识:
(1)LPC2114可使用的外部晶振频率范围是多少(使用/不使用PLL功能时)?
晶振频率范围:
1~30MHz,若使用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开始执行程序。
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(向量表中的保留字)?
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?
(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)若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,则不需要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?
通过引脚功能选择寄存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寄存器还是读取IOSET
寄存器?
GPIO方向寄存器,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?
(10)使用SPI主模式时,SSEL引脚是否可以作为GPIO?
若不能,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。
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,则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。
①0x00000000,8②0x40000000,8
③0x00000000,16④0x7FFFE000,8
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;//设置I/O连接,PO.16设置为EINTO
//设置EINT0为电平触发模式
EXTPOLAR=0X00;//设置EINT0为低电平触发
EXTW//允许外部中断0唤醒掉电的CPU
EXTINT=0x0F;//清除外部中断标识
第四章
程序清单4.1寄存器相加
;文件名:
TESTI.S
;功能:
实现两个寄存器相加
;说明:
使用ARMulate软件仿真调试
AREAExamplel,CODE,READONLY;声明代码段Examplel
ENTRY;标识程序入口
CODE32;声明32位ARM指令
STARTMOVR0,#0;设置参数
MOVR1,#10
LOOPBLADD_SUB;调用子程序ADD_SUB
BLOOP;跳转到LOOP
ADD_SUB
ADDSR0,R0,R1;R0=R0+R1
MOVPC,LR;子程序返回
END;文件结束
程序清单4.2读取SMI立即数
T_bitEQU0X20
SWI_Handler
STMFDSP!
,{R0_R3,R12,LR};现场保护
MRSR0,SPSR;读取SPSR
STMEDSP!
,{R0};保存SPSR
TSTR0,#T_bit;测试T标志位
LDRNEHR0,[LR,#_2];若是Thumb指令,读取指令码(16位)
BICNER0,R0,,#0xFF00;取得Thumb指令的8位立即数
LDREQR0,[LR,#_4];若是ARM指令,读取指令码(32位)
BICEQR0,R0,#0Xff000000;取得ARM指令的24位立即数
……
LDMFDSP!
,{R0_R3,R12,PC};SWI异常中断返回
程序清单4.3使用IRQ中断
ENABLE_IRQ
MRSR0,CPSR
BICR0,R0,#0x80
MSRCPSR_C,R0
MOVPC,LR
程序清单4.4禁能IRQ中断
DISABLE_IRQ
MRSR0CPSR
ORRR0,R0,#0x80
MSRCPSR_C,R0
MOVPC,LR
程序清单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
……
程序清单4.6小范围地址的加载
……
ADRR0,DISP_TAB;加载转换表地址
LDRBR1,[R0,R2];使用R2作为参数,进行查表
……
DISP_TAB
DCB0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90
程序清单4.7中等范围地址的加载
……
ADRLR,RETURNI
ADRLR1,Thumb_sub+1
BXR1
RETURNI
……
CODE16
Thumb_sub
MOVR1,#10
……
程序清单4.8加载32位立即数
……
LDRR0,=IOPIN;加载GPIO的寄存器IOPIN的地址
LDRR1,[R0];读取IOPIN寄存器的值
……
LDRR0,=IOSET
LDRR1,=0x00500500
STRR1,[R0];IOSET=0x00500500
……
程序清单4.9软件延时
……
DELAYI
NOP
NOP
NOP
SUBSR1,R1,#1
BNEDELAYI
……
程序清单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_CODEADRR0,THUMB_CODE+1
BXR0;跳转并切换处理器状态
CODE16
THUMB_CODE
MOVR0,#10;R0=10
MOVR1,#20;R1=20
ADDR0,R1;R0=R0+R1
B
END
一.
问答题:
(分数=10*4)
1.用ARM汇编编写程序实现96位二进制加法的功能。
(R8R7R6)+(R11R10R9)=(R5R4R3)
AREAADDPCODEREADONLY
ENTRY
ADDSR3,R6,R9
ADCSR4,R10,R7
ADCR5,R8,R11
STOP………….
…………..
2.指令ADR,ADRL是如何处理地址值读入到某寄存器中的。
3.BootLoader程序实现的主要功能
答:
BootLoader是系统加电后、操作系统内核或用户应用程序运行之前,首先必须运行的一段程序代码。
通过这段程序,为最终调用操
作系统内核、运行用户应用程序准备好正确的环境。
4.解释下列一段程序实现的功能,并注释每句语句。
AREACOPYBS,CODE,READONLY
ENTRY
LDRR0,=SRC//将src的地址付给r0
LDRR1,=DST//将dst的地址赋给r1
MOVR2,#20r2=20
BCOPY
MOVSR3,R2,LSR,#3r2逻辑右移3位,值再赋给r3=2
BEQCWORD等于0等时候跳到cword
OCOPYLDMIAR0!
{R4-R11}赋值给r4到r11,块复制
STMIAR1!
{R4-R11}再由r4到r11写到目标地址
SUBSR3,R3,#1r3--
BNEOCOPY不等于0跳回ocopy复制两次
CWORD
ANDSR2,R2,#7剩下不足8个字符,如果等于0就结束
BEQSTOP程序
WCOPY
LDRR3,[R0],#4字符复制
STRR3,[R1],#4
SUBSR2,R2,#1
BNEWCOPY
STOP…………..
…………..
二.选择题(分数=1*60)
1.对一个字,存储时先存放低字节,再存放高字节(即低字节占低地址,高字节占高地址)。
则该种存储格式为____A_________
A,小端方式B,大端方式C,低端方式D,高端方式
2.ARM公司是专门从事___B________
A,基于RISC技术芯片设计开发B,ARM芯片生产C,软件设计D,ARM芯片销售
3.哪个不是ARM微处理器的特点__D__________
A,体积小,低功耗,低成本,高性能B,大多数数据操作都在寄存器中完成
C,寻址方式灵活简单,执行效率高D,指令长度不固定
4.ARM微处理器为____C_____________
A,16位RISC架构B,32位CISC架构
C,32位RISC架构D,64位RISC架构
5.ARM7系列微处理器是____A_______
A,三级流水线结构B,四级流水线结构
C,三级流水线结构D,三级流水线结构
6.ARM9系列微处理器是__C___________
A,三级流水线结构B,四级流水线结构
C,五级流水线结构D,三级流水线结构
7.对于ARM7TDMI系列微处理器,下列叙述哪个是错误的D
A,支持片上DebugB,支持压缩指令集Thumb
C,内嵌硬件乘法器D, 嵌入式ICE,但不支持片上断点和调试点
8.下列叙述哪个是错误的B
A,ARM指令为32位的长度,Thumb指令为16位长度
B,Thumb代码与等价的ARM代码相比较,用ARM指令要比Thumb指令节省30%-40%
以上的存储空间
C,使用Thumb代码的系统,其功耗要低D,Thumb指令的密度高
9.要使用WinCE或标准Linux嵌入式操作系统,ARM必须带有_A_________功能
AMMUBMCUCMMCDMUM
10.ARM处理器支持以下__D_______数据类型
A,8位有符号和无符号字节B,16位有符号和无符号字节
C,32位有符号和无符号字节D,A,B,C都可以
11.在ARM体系结构中,字的长度为___B_________位
A16位B32位C64位D128位
12.嵌入式操作系统使用的保护模式是在ARM的___C_______模式下工作
A系统模式B禁止模式C管理模式D用户模式
13.ARM处理器正常的程序执行状态是在_D__________模式下
A系统模式B禁止模式C管理模式D用户模式
14.可以通过__B________异常中断机制仿真浮点向量运算
A指令预取中止B未定义的指令
C软件中断(SWI)D数据访问中止
15.在ARM状体下,异常IRQ,FIQ,预取中止的返回,使用的语句是__B_______
AMOVPC,R14BSUBSPC,R14,#4
CSUBSPC,R14,#8DSUBSPC,R14#1
16.在所有工作模式下,__A______都指向同一个物理寄存器,即各模式共享
AR0-R7BR0-R12CR8-R12DR13,R14
17.寄存器R13在ARM指令中常用来表示__A__________
A堆栈指针BPC指针C子程序返回指针D当前程序状态
18.___C_________用作程序计数器(PC)
A寄存器R13B寄存器R14C寄存器R15D寄存器R16
19.当异常发生时,寄存器__A__________用于保存CPSR的当前值,从异常退出时则可由它来恢复CPSR.
ASPSRBR13CR14DR15
20.若处理器预取指令的地址不存在,或该地址不允许当前指令访问,存储器会向处理器发出中止信号,但当预取的指令被执行时,就产生_B__________
A数据中止异常B指令预取中止异常
C软件中断D未定义指令异常
21.可使用___C______异常机制实现系统功能调用
A数据中止异常B指令预取中止异常
C软件中断D未定义指令异常
22.系统复位进入的工作模式是__A_________
A管理模式B未定义模式
C中止模式D定义模式
23.下列哪个叙说是错误的B
A满递增堆栈表示堆栈指针指向最后压入的数据,且由低地址向高地址生成
B只有跳转指令可以根据CPSR中条件码的状态有条件的执行
C指令ADDRO,R1,R2的执行效果是将寄存器R1和R2的内容相加,其结果存放在寄
存器R0中
D直接向寄存器R15写入跳转地址值,可以实现程序的跳转
24.下列哪条指令是错误的B
AADDR0,R0#0x3fBMOVR0,#0x3ff
CLDRR0,[R1]DMOVR1,RO,LSL#3
25.能实现把立即数0X3FF5000保存在RO中的指令是__A___________
ALDRR0,=0X3FF5000BLDRRO,0X3FF5000CMOVRO,0X3FF5000
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