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.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)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
(7)CPSR寄存器中哪些位用来定义处理器状态
寄存器CPSR为当前程序状态寄存器,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)描述一下如何禁止IRQ和FIQ中断
标志位I和F都是终端禁止标志位,用来使能或禁止ARM的两种外部中断源
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
定义R0=0x,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0x,0x4000单元的内容为0x,小端格式时R2的值0x,0x4000单元的内容为0x
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、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{cond}Rn,operand2
CMPR1,0x30;将R1与常数0x30比较
LDRLEPC,LR如果小于或等于0x30,则程序返回
SUBHIR1,R1,#0x30;大于0x30,则将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寄存器。
它还常用于加载芯片外围功能部件的寄存器地址(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
0xFFFF000F0x7FFFFFFF(A)
+0x0000FFF1+0x02345678+(B)
结果:
(0x00000000)(0x)(0x0568F421)
NZCV:
011010010000
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];}
第四章
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、、、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。
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。
的低电平使~复位后用作跟踪端口。
的低电平使~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
有两种情况可以使芯片进入ISP状态
(1)将芯片的引脚拉低后,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,则可以设计一个跳线将接到地,若需要进入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)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)和口是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==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*=MHz
因为156MHz<Fcco<320MHz所以P=Fcco/(Fcclk*2)=~
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,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。
①0x00000000,8②0x,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;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;安全因素;输出纹波;电磁兼容和电磁干扰;体制限制;功耗限制;成本限制。
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,成本高,容量不易做大,Nand读取慢,成本低,容量很容易作大。
相同点:
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
寄存器相加;文件名:
;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
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
使用IRQ中断
ENABLE_IRQ
MRSR0,CPSR
BICR0,R0,#0x80
MSRCPSR_C,R0
MOVPC,LR
禁能IRQ中断
DISABLE_IRQ
MRSR0CPSR
ORRR0,R0,#0x80
MSRCPSR_C,R0
MOVPC,LR
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
……
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
中等范围地址的加载
……
ADRLR,RETURNI
ADRLR1,Thumb_sub+1
BXR1
RETURNI
……
CODE16
Thumb_sub
MOVR1,#10
……
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
……
软件延时
……
DELAYI
NOP
NOP
NOP
SUBSR1,R1,#1
BNEDELAYI
……
ARM到Thumb的状态切换
;文件名:
;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
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