周立功嵌入式系统习题

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1、 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(Embedded Microprocessor Unit, EMPU)嵌入式微控制器(Microcontroller Unit, MCU)嵌入式 DSP 处理器 (Embedded Digital Signal Processo

2、r, EDSP)嵌入式片上系统(System On Chip)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.基础知识（ 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） ARM7

3、TDMI 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（Von Neumann ）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。

4、（ 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（ 7） CPSR 寄存器中哪些位用来定义处理器状态？M4:0（bit4:0 ）（8 ）描述一下如何禁止 IRQ 和 FIQ 中断？将 CPSR 的 I 位（bit7）置位禁止 IRQ 中断，将 CPSR 的 F 位（bit6）置位禁止 FIQ 中断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

5、 寄存器操作后所得 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 0x123456783、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2核有何操作？各种异常的返回指令又是什么？异常 发生条件 进入时的模式 返回指令复位 复位信号有效时 管理 无未定义指令 当遇到 ARM 处理器和协处理器都不能识别的

6、指令时未定义 MOVS PC, R14_und软件中断异常 用户定义中断指令，用于用户模式下调用特权操作管理 MOVS PC, R14_svc中止（预取） 当 CPU 执行一条来自当前模式无法访问的地址的指令中止 SUBS PC, R14_abt,#4中止（数据） 当 CPU 对当前模式无法访问的地址进行数据传输时中止 SUBS PC, R14_abt,#8IRQ 外部中断请求信号有效且外部中断允许中断 SUBS PC, R14_irq,#4FIQ 快速中断请求信号有效且快速中断允许快速中断 SUBS PC, R14_fiq,#4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

7、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、基础知识（ 1） ARM7TDMI(-S)有几种寻址方式？ LOR R1， 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；LOR R1，R0，#0x08属于基址寻址。（ 2） ARM 指令的条件码有多少个？默认条

8、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（0xFF2） 、0、0xF0000000(0xF024) 、200(0xC8)、0xF0000001(0x1F28)。（ 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

9、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。CMP R1,0x30SUBHI R1,R1,0x30（ 7）调用子程序是

10、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。MOV PC， 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，3（ 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 R8R15 寄存器访问受限。（ 11） Thum

11、b 指令集的堆栈入栈、出栈指令是哪两条？PUSH POP（ 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 LDR R0,=0x FFFF0000)，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

12、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？ 0xFFFF000F 0x7FFFFFFF 67654321 (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; i8

13、; i+) ai = b7-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：130 MHz ，若使用 PLL 或 ISP 功能为：1025MHz。（ 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

14、 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 (0x000000000x0000001C 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

15、 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 BLSOBLS4 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

16、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。4（ 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 G