中国海洋大学工程学院含简答程序答案修正版ARM原理及应用复习题.docx

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中国海洋大学工程学院含简答程序答案修正版ARM原理及应用复习题

《ARM原理及应用》复习题

填空题

1.STM32F103是_32_位单片机，内核是ARM公司的___Cortex-M3___。

2.STM32F103最高工作频率___72MHz___。

片内具有多种外设，它们分别是：

_GPIO_、_USART_、_I2C_、_SPI_、_ADC_、_DAC_、_TIM_、_RTC_、_IWDG_、_WWDG_。

3.STM32103的GPIO端口具有多种配置状态，输入有3种状态，它们分别是_模拟输入_、_浮空输入__和上拉/下拉输入；输出有4种状态，它们分别是_通用推挽输出_、_通用开漏输出_、_复用推挽输出_和_复用开漏输出_。

4.ST公司的STM32系列芯片采用了Cortex-M3__内核,STM32F103最高工作频率为72__MHz。

5.当STM32的I/O端口配置为输入时，输出功能被_禁止_，施密特触发器被激活__。

6.STM32的所有端口都有外部中断能力。

当使用外部中断线时，相应的引脚必须配置成输入模式。

7.STM32具有单独的位设置或位清除能力。

这是通过GPIOx->BRR_和GPIOx->BSRR寄存器来实现的。

8．STM32芯片内部集成的12位位ADC是一种逐次逼近型模拟数字转换器，具有16个通道个通道，可测量16个外部个外部和5个信号源个内部信号源。

9．STM32的NVIC管理着包括Cortex-M3核异常等中断，其和ARM处理器核的接口紧密相连，可以实现时延的中断处理，并有效地处理后到中断中断。

10．系统计时器（SysTick）提供了1个24位二进制递减计数器，具有灵活的控制机制

11．STM32通用定时器TIM的16位计数器可以采用三种方式工作，分别为向上计数模式、向下计数模式和向上下计数模式。

12．STM32系列ARMCortex-M3芯片支持三种复位形式，分别为上电复位、接键复位和备份复位。

简答题

1.什么是嵌入式系统？

它与通用计算机有何区别？

嵌入式系统，是一种“完全嵌入受控器件内部，为特定应用而设计的专用计算机系统”;嵌入式系统为控制、监视或辅助设备、机器或用于工厂运作的设备。

与个人计算机这样的通用计算机系统不同，嵌入式系统通常执行的是带有特定要求的预先定义的任务。

由于嵌入式系统只针对一项特殊的任务，设计人员能够对它进行优化，减小尺寸降低成本。

嵌入式系统通常进行大量生产，所以单个的成本节约，能够随着产量进行成百上千的放大。

2.ARMCortex-M3有何特点?

分支预测,哈佛结构,内置嵌套向量中断控制器,支持位绑定操作,支持串行调试,内核支持低功耗模式,高效的Thumb216/32位混合指令集,32位硬件除法和单周期乘法,支持存储器非对齐访问,定义了统一的存储器映射,极高的性价比。

3.简述Cortex-M3系统滴答定时器的功能和作用。

SysTick定时器被捆绑在NVIC中，用于产生SysTick异常。

操作系统和所有使用了时基的系统，都必须要一个硬件定时器来产生需要的“滴答”中断，作为整个系统的时基。

其对操作系统尤其重要。

例如，操作系统可以为多个任务许以不同数目的时间片，确保没有一个任务能霸占系统；或者把每个定时器周期的某个时间范围赐予特定的任务等，还有操作系统提供的各种定时功能，都与这个滴答定时器有关。

因此，需要一个定时器来产生周期性的中断，而且最好还让用户程序不能随意访问它的寄存器，以维持操作系统“心跳”的节律。

4.STM32共有那几种基本时钟信号？

4种

HSI:

高速内部时钟信号

HSE:

高速外部时钟信号

LSE:

低速外部时钟信号

LSI:

低速内部时钟信号

5.简述嵌套向量中断控制器（NVIC）的主要特性。

支持嵌套和向量中断。

自动保存和恢复处理器状态。

动态改变优先级。

简化的和确定的中断时间，中断延迟大大缩短。

具有43个可屏蔽中断通道。

现低延迟的异常和中断处理。

具有电源管理控制。

具有16个可编程的优先等级。

具有电源管理控制。

系统控制寄存器的实现。

6.简述STM32上机调试操作步骤。

（1）启动STM32开发平台程序

（2）编写/改编程序源代码

（3）静态查错无误后，进行编译，避免语法错误和低级失误。

（4）连接硬件烧录程序

（5）观察硬件是否按照预期工作，如非正常工作，优先检查代码中端口/寄存器/变量定义，中断优先级，核心程序代码是否存在错误/漏洞，再检查硬件系统是否有损坏。

（6）根据发现的bug进行debug工作，修改代码，更换/维修硬件系统，直至系统工作正常。

7.简述STM32中USART功能特点。

STM32的USART为通用同步异步收发器，其可以与使用工业标准NRZ异步串行数据格式的外部设备之间进行全双工数据交换。

USART还可以利用分数波特率发生器提供宽范围的波特率选择。

STM32的USART支持同步单向通信和半双工单线通信。

同时，其也支持LIN（局部互连网），智能卡协议和IrDA（红外数据）SIRENDEC规范，以及调制解调器（CTS/RTS）操作。

STM32还具备多处理器通信能力。

另外，通过多缓冲器配置的DMA方式，还可以实现高速数据通信。

8.简述STM32中SPI功能特点。

串行通信设备接口SPI是工业标准串行协议，通常用于嵌入式系统，将微处理器连接到各种片外传感器，转换器，存储器和控制设备。

SPI可以实现主设备或从设备协议，当配置为主设备时，SPI可以连接16个的从设备，发送数据和接收数据寄存器的宽度可以配置为8位或16位。

作用有读写flash（存有字库，图片等等）芯片，与触摸屏控制器通信，读写sd卡。

9.简述STM32中TIM功能特点。

STM32提供了一个高级控制定时器（TIM1，TIM8）。

TIM1由一个16位的自动装载计数器组成，它由一个可编程预分频器驱动。

TIM1适合多种用途，包含测量输入信号的脉冲宽度，或者产生输出波形。

使用定时器预分频器和RCC时钟控制预分频器，可以实现脉冲宽度和波形周期从几个微秒到几个毫秒的调节。

高级控制定时器TIM1和通用控制定时器TIMx是完全独立的，它们不共享任何资源，因此可以同步操作。

TIM2-TIM5是普通定时器，TIM6和TIM7是基本定时器，其时钟由APB1输出产生。

10.简述STM32中ADC功能特点。

STM32的ADC系统的主要功能特性包括如下几个方面：

ADC开关控制、ADC时钟、ADC通道选择、ADC的转换模式、中断、模拟看门狗、ADC的扫描模式、ADC的注入通道管理、间断模式、ADC的校准模式、ADC的数据对齐、可编程的通道采样时间、外部触发转换、DMA请求、双ADC模式和温度传感器。

11.什么是嵌入式系统？

嵌入式系统一般由哪几部分构成？

嵌入式系统，是一种“完全嵌入受控器件内部，为特定应用而设计的专用计算机系统”;嵌入式系统为控制、监视或辅助设备、机器或用于工厂运作的设备。

一个嵌入式系统装置一般都由嵌入式计算机系统和执行装置组成。

嵌入式计算机系统是整个嵌入式系统的核心，由硬件层、中间层、系统软件层和应用软件层组成。

执行装置也称为被控对象

12.Cortex-M3的处理器有那两种工作模式和状态？

如何进行工作模式和状态的切换?

关于工作模式

Cortex-M3处理器支持2种工作模式：

线程模式和处理模式。

在复位时处理器进入“线程模式”，异常返回时也会进入该模式。

出现异常模式时处理器进入“处理模式”。

关于工作状态

Coretx-M3处理器有2种工作状态。

Thumb状态：

这是16位和32位“半字对齐”的Thumb和Thumb-2指令的执行状态。

调试状态：

处理器停止并进行调试，进入该状态。

13.简述STM32的不同复用功能的重映射功能。

IO口可以有多种用途，比如可以作为普通的输入输出口使用，也可以作为PWM通道使用，还有DAC通道等，但需要相应的配置。

14.简述STM32中I2C功能特点。

I2C（芯片间）总线接口连接微控制器和串行I2C总线。

它提供多主机功能，控制所有I2C总线特定的时序、协议、仲裁和定时。

支持标准和快速两种模式，同时与SMBus2.0兼容。

I2C模块有多种用途，包括CRC码的生成和校验、SMBus（系统管理总线—SystemManagementBus）和PMBus（电源管理总线—PowerManagementBus）。

15.STM32高级定时器有哪些功能？

高级定时器TIM1适合多种用途，包含测量输入信号的脉冲宽度，或者产生输出波形。

使用定时器预分频器和RCC时钟控制预分频器，可以实现脉冲宽度和波形周期从几个微秒到几个毫秒的调节。

16.如何设置STM32的串口的波特率。

使用Usart1_Init（void）中的函数USART1->BRR=取整【（晶振频率）/（需设置的波特率）】函数即可。

17.Cortex-M3的存储空间可以分为哪几个部分，每一部分的地址范围是怎样的？

内核设备：

0xE0000000-0xE00FFFFF

片上设备：

0x40000000-0x5FFFFFFF

SRAM:

0x20000000-0x3FFFFFFF

Flash：

0x00000000-0x1FFFFFFF

18.STM32的GPIO的配置模式有那几种？

如何进行配置模式的配置？

8种

（1）GPIO_Mode_AIN模拟输入

（2）GPIO_Mode_IN_FLOATING浮空输入

（3）GPIO_Mode_IPD下拉输入

（4）GPIO_Mode_IPU上拉输入

（5）GPIO_Mode_Out_OD开漏输出

（6）GPIO_Mode_Out_PP推挽输出

（7）GPIO_Mode_AF_OD复用开漏输出

（8）GPIO_Mode_AF_PP复用推挽输出

三、编程题（完整程序）

1.编制一个循环点亮LED灯的程序。

有4个发光二极管，它们的公共极（阳极）接+5V，阴极通过限流电阻分别于PB12、PB13、PB14、PB15，每次控制其中某个LED灯点亮1S后，转到下一个LED灯亮，循环不止。

#include“main.h”

charflag=0，sec=0，sec1=0；

unsignedshortled_dat[4]={1<<12，1<<13，1<<14，1<<15};

charled_num=0;

intmain（void）

{

SysTick_Init（）;

Led_Init（）;

While

（1）

{

SysTick_Proc（）;

Led_Proc（）;

}

}

voidSysTick_Init（void）

{

SysTick->LOAD=1E6;

SysTick->CTRL=1;

}

voidSysTick_Proc（void）

{

if（SysTick->CTRL&1<<16）

{

Sec+=1;

if（（sec&0xf）>9）

sec+=6;

}

}

voidLed_Init（void）

{

RCC->APB2ENR|=1<<3;

GPIOB->CRH&=0x0000ffff;

GPIOB->CRH|=0x33330000;

}

VoidLed_Proc（void）

{

if（sec!

=sec1）

{

sec1=sec;

GPIOB->BSRR=0xf000;//灭所有LED灯

GPIOB->BRR=led_dat[led_num];//亮所有LED灯

if（flag）

{

if（++led_num==4）

led_num=0;

}

else

{

if（led_num--==0）

led_num=3;

}

}

}

2.编制一个LED数码管测试程序。

数码管采用共阳极接+3.3V，阴极通过限流电阻分别于PA0、PA1、PA2、PA3、PA4、PA5、PA6和PA7，数码管的段与I/O口连接的对应关系是a->PA0,b->PA1,c->PA2,d->PA3,e->PAA4,f->PA5,g-PA6,dp->PA7,试编程在数码管实现数字0~9循环显示，每个数字显示1秒。

#include“main.h”

charflag=0，sec=0，sec1=0；

unsignedshortled_dat[10]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};

charled_num=0;

intmain（void）

{

SysTick_Init（）;

Led_Init（）;

While

（1）

{

SysTick_Proc（）;

Led_Proc（）;

}

}

voidSysTick_Init（void）

{

SysTick->LOAD=1E6;

SysTick->CTRL=1;

}

voidSysTick_Proc（void）

{

if（SysTick->CTRL&1<<16）

{

Sec+=1;

if（（sec&0xf）>9）

sec+=6;

}

}

voidLed_Init（void）

{

RCC->APB2ENR|=1<<3;

GPIOA->CRH&=0x00000000;

GPIOA->CRH|=0x33333333;

}

VoidLed_Proc（void）

{

if（sec!

=sec1）

{

sec1=sec;

GPIOA->BSRR=0xf000;//灭所有LED数码管

GPIOA->BRR=led_dat[led_num];//亮所有LED数码管

if（flag）

{

if（++led_num==10）

led_num=0;

}

else

{

if（led_num--==0）

led_num=9;

}

}

}

3.编制一个使用STM32的USART1与PC机实现串行通讯，串行口使用1位起始位、8位数据位、无校验位和1停止位，波特率位9600bps。

编程实现接收PC机发送的数据后回传给PC机

VoidUsart1_Init（void）

{

RCC->APB2ENR|=1<<2;

RCC->APB2ENR|=1<<14;

GPIOA->CRH&=0xfffff00f;

GPIOA->CRH|=0x000004b0;

USART1->BRR=0x0045;//波特率设置

USART1->CR1|=1<<2;

USART1->CR1|=1<<3;

USART1->CR1|=1<<13;

}

charUsart1_Txd（chardata）

{

USART1->DR=data;

while（！

（USART1->SR&1<<7））;

returndata;

}

charUsart1_Rxd（void）

{

if（USART1->SR&1<<5）

returnUSART1->DR;

elsereturn0;

}

voidmain（void）

{

Usart1_Init（）;

while

（1）{};

}

4.编制一个使用STM32的USART2与PC机实现串行通讯，串行口使用1位起始位、8位数据位、无校验位和1停止位，波特率位19200。

编程实现接收PC机发送的数据（大写字母）后转换为小写字母回传给PC机。

voidUsart2_Init（void）

{

RCC->APB2ENR|=1<<2;

RCC->APB2ENR|=1<<14;

GPIOA->CRL&=0xfffff00f;

GPIOA->CRL|=0x00000bb0;

USART2->BRR=416;//波特率设置

USART2->CR1|=1<<2;

USART2->CR1|=1<<3;

USART2->CR1|=1<<13;

}

charUsart2_Txd（chardata）

{

USART2->DR=data;

while（！

（USART1->SR&1<<7））;

returndata;

}

charUsart2_Rxd（void）

{

if（USART2->SR&1<<5）

returnUSART2->DR;

elsereturn0;

}

voidmain（void）

{

charx;

Usart2_Init（）;

while

（1）

{

if（USART2->SR&1<<5）

{

x=USART2->DR;

USART2->DR=X+0x20;

}

}

}

5.编制一个使用STM32定时器的TIM1的PWM功能，实现产生周期为5ms，占空比位70%的PWM矩形波。

（系统晶振为8MHz）

voidTim1_Init（void）

{

RCC->APB2ENR|=1<<2;

RCC->APB2ENR|=1<<11;

GPIOA->CRH&=0xfffffff0;

GPIOA->CRH|=0x0000000b;

TIM1->PSC=4000;

TIM1->ARR=10;//周期=ARR*0.5ms

TIM1->CCMR1|=0x60;

TIM1->CCER|=1;

TIM1->CCR1=7;//占空比=CCR1/ARR=70%

TIM1->BDTR=1<<15;

TIM1->CR1=1;

}

voidmain（void）

{

while

（1）{};

}