ARM嵌入式系统基础教程第二版课后习题答案.docx

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ARM嵌入式系统基础教程第二版课后习题答案

第1章嵌入式系统概述

⑴举出3个本书中未提到的嵌入式系统的例子。

答：

键盘、鼠标、扫描仪。

（2）什么叫嵌入式系统？

答：

嵌入到对象体系中的专用计算机应用系统。

（3）什么叫嵌入式处理器？

嵌入式处理器分为哪几类？

答：

嵌入式处理器是为完成特殊的应用而设计的特殊目的的处理器。

分为3类：

1.

注重尺寸、能耗和价格；2.关注性能；3.关注全部4个需求——性能、尺寸、能耗和价格。

（4）什么是嵌入式操作系统？

为何要使用嵌入式操作系统？

答：

嵌入式操作系统是操作系统的一种类型，是在传统操作系统的基础上加入符合

嵌入式系统要求的元素发展而来的。

原因：

1.提高了系统的可靠性；2.提高了幵发

效率，缩短了幵发周期。

3.充分发挥了32位CPU勺多任务潜力。

第2章ARM7体系结构

1.基础知识

（1）ARM7TDMI中的T、D、Ml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；M64位乘法指令；I:

EmbeddedICE硬件仿真功能模块。

（2）ARM7TDM采用几级流水线？

使用何种存储器编址方式？

答：

3级；冯•诺依曼结构。

（3）ARM处理器模式和ARM处理器状态有何区别？

答：

ARM处理器模式体现在不同寄存器的使用上；ARM处理器状态体现在不同指令的

使用上

（4）分别列举ARM勺处理器模式和状态?

答：

ARM勺处理器模式：

用户模式、系统模式、管理模式、中止模式、未定义模式、

中断模式、快速模式；ARM勺处理器状态:

ARM状态、Thumb状态。

（5）PC和LR分别使用哪个寄存器？

答：

PC:

R15;LR:

R14。

（6）R13寄存器的通用功能是什么？

答：

堆栈指针SPo

（7）CPSR寄存器中哪些位用来定义处理器状态？

答：

位31〜28：

N、Z、C、V,条件代码标志位；27〜8:

保留位；7~0：

I、F、T、M4〜Q

控制标志位。

（8）描述一下如何禁止IRQ和FIQ的中断。

答：

当控制位I置位时，IRQ中断被禁止，否则允许IRQ中断使能；当控制位F置位时，FIQ中断被禁止，否则允许FIQ中断使能。

2.存储器格式

答：

无论是大端格式还是小端格式，R2的值与R1一致；地址0x4000单元的字节：

大端：

0x12、小端：

0x78o

3.处理器异常

请描述一下ARM7TDM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：

【异常】【模式】【返回指令】

复位管理无未定义指令未定义MOVSPC,R14软件中断管理MOVSPC,R14

预取指中止中止SUBSPC,R14,#4

数据中止中止SUBSPC,R14,#8

IRQ中断SUBSPC,R14,#4

FIQ快速中断SUBSPC,R14,#4

进入异常时，内核自动做：

PSLR、CPS於相应异常模式下的SPSR设置CPSF为相

应的异常模式、相应异常处理程序的中断入口向量地址TPC

第3章ARM7TDMI（-S）指令系统

1.基础知识

（1）ARM7TDMI（-S）有几种寻址方式？

“LDRR1,[R0,#0x08]”属于哪种寻址方式？

答：

有8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.相对寻址；“LDR

R1,[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？

答：

16个；AL。

（3）ARM指令中的第2个操作数有哪几种形式？

列举5个8位图立即数。

答：

1.常数表达式（8位图）2.寄存器方式3.寄存器移位方式；0x3FC0、0xF0000000、200、0xF0000001。

⑷LDR/STR指令的偏移形式有哪4种？

LDRB指令和LDRSBt令有何区别？

答：

1.零偏移2.前索引偏移3.程序相对偏移4.后索引偏移；LDRB加载无符号字

节数据，LDRSB加载有符号字节数据

⑸请指出MOVt令与LDR加载指令的区别及用途?

答：

M0\指令的源操作数是常数或（带偏移量的）寄存器，用于寄存器之间的数据传

送；LDR指令的源操作数是地址，用于存储器到寄存器的数据传送。

（6）CMP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指令将Rn-operand2，根据结果更新CPSF中的相应条件标志位。

CMPR1,0x30

SUBHIR1,0x30

（7）调用子程序是用B指令还是用BL指令？

请写出返回子程序的指令。

答：

用BL；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？

答：

用法：

LDR{cond}Rd,=立即数/标号+立即数；LDR伪指令的源操作数是代表一个

常数，LDR加载指令的源操作数代表一个地址。

（9）ARM状态与Thumb状态的切换指令是什么？

请举例说明。

答：

BX

;从ARM犬态切换到Thumb状态

CODE32

LDRR0,=Lable+1

BXR0

CODE16

LableMOVR1,#12

;从Thumb状态切换到ARM犬态

CODE16

LDRR0,=Lable

BXRO

CODE32

LableMOVR1,#10

（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？

答：

有区别；R8〜R15

（11）Thumb指令集的堆栈入栈、出栈指令是哪两条？

答:

PUSHPOP

（12）Thumb指令集的BL指令转移范围为何能达到土4MB其指令编码是怎样的？

答：

BL指令事实上是两条指令，其编码为：

11110｛地址偏移高11位｝、11111｛地址偏移低11位｝，地址编码22位，再左移一位（半字对齐），23位地址寻址8MB即土4MB

2.有符号和无符号加法

答：

（1）

OxFFFFOOOF（A）

+OxOOOOFFF1（B）

（OxOOOOOOOO）

NZCV=O11O

如果两个操作数是有符号数，A是负数，B是正数，和是O,没有溢出，所以V=Oo

如果两个操作数是无符号数，和是O,有进位，所以C=1o

⑵

Ox7FFFFFFF（A）

+0x02345678（B）

NZCV=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V=1

如果两个操作数是无符号数，没有进位，所以C=d

⑶

（0X0568F421）

NZCV=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V=0。

如果两个操作数是无符号数，没有进位，所以C=d

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

时呈现咼电平。

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

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；〃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

AREA

Examplel,CODE,READONLY

;声明代码段Examplel

ENTRY

;标识程序入口

CODE32

;声明32位ARM指令

START

MOV

R0，#0

;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

ADDS

R0，R0，

R1

;R0=R0+R1

MOV

PC，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

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]

;右是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]

;若是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

程序清单4.3使用

IRQ中断

ENABLEIRQ

MRS

R0,CPSR

BIC

R0,R0,#0x80

MSR

CPSR_C,R0

MOV

PC,LR

程序清单

4.4禁能IRQ中断

DISABLE.

_IRQ

MRS

R0CPSR

ORR

R0,R0,#0x80

MSR

CPSR_C,R0

MOV

PC,LR

程序清单

4.5堆栈指令初始化

INTSTACK

WOVRO,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

MSR

CPSR_C，#0xD2

LDR

SP，Stacklrq

程序清单

4.6小范围地址的加载

ADR

R0，DISP_TAB

;加载转换表地址

LDRB

R1，[R0，R2]

;使用R2作为参数，进行查表

DISP_TAB

0x90

DCBOxCO,0xF9,0xA4,OxBO,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,

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

LDR

R0，

=IOPIN

;加载GPIO的寄存器IOPIN的地址

LDR

R1，

[R0]

;读取IOPIN寄存器的值

LDR

R0，

=IOSET

LDR

R1，

=0x00500500

STR

R1，

[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

BX

RO

;跳转并切换处理器状态

CODE16

THUMB_

_CODE

MOV

R0,#10

;R0=10

MOV

R1,#20

;R仁20

ADD

R0,R1

;R0=R0+R1

B

END