ARMcotexA8嵌入式原理与系统设计习题答案Word文件下载.docx
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良好的平台开放性、可以实现个性化应用设定和与Google应用的无缝结合。
WindowsCE
与Windows系列有较好的兼容性；
能在多种处理器体系结构上运行；
采用模块化设计；
没有开放源代码；
耗费存。
VxWorks
支持多种处理器；
具有先进的网络功能；
具有良好的可靠性、卓越的实时性、高效的可裁剪性。
Nucleus
抢占式多任务操作系统核；
便于移植并且支持多种处理器；
核心代码精简。
uC/OSII
公开源代码；
可移植性强；
可固化、可裁剪；
占先式、多任务；
系统任务；
中断管理；
稳定性和可靠性都很强。
QNX
实时可拓展；
核精简；
运行速度快。
Linux
开源的自由操作系统；
真正的多用户多任务操作系统；
核可剪裁；
实时性好；
网络功能强大；
支持目前多数的处理器；
1.10嵌入式系统工程设计的要点有哪些?
应用需求；
硬件要求；
实时性的实现；
系统功耗；
系统升级方式；
调试方式；
开发环境的选择等。
1.11举出几个嵌入式系统应用的例子,通过查资料和独立思考,说明这些嵌入式系统产品主要由哪几部分组成，每个组成部分用于完成什么功能。
比较典型的例子：
手机。
组成部分：
处理器：
核心处理器；
存：
操作系统，程序运行的存储空间；
闪存：
存放操作系统，文件等；
屏幕：
显示，如果是触摸屏还有输入功能；
按键（非必须）：
输入。
第2章
2.1ARM微处理器与技术的应用领域与主要产品有哪些?
举一些生活中常用的ARM处理器应用的例子。
ARM微处理器觉得应用领域有工业控制领域、无线通信领域、网络应用、消费类电子产品、成像和安全产品等。
目前绝大多数的手机、平板采用的处理器都是ARM架构cortex-a系列的处理器，而其cortex-m系列在智能设备也得到广泛应用，小米手环2就是用的cortex-m4的核。
2.2采用RISC架构的ARM微处理器有哪些特点?
体积小、低功耗、低成本、高性能；
支持Thumb（16位）/ARM（32位）双指令集,能很好地兼容8位/16位器件；
大量使用寄存器；
指令执行速度更快；
大多数数据操作都在寄存器中完成；
寻址方式灵活简单,执行效率高；
指令长度固定。
2.3ARM核基本版本有哪些?
每个版本都有哪些基本的性能?
核基本版本
基本的性能
V1版本
基本的数据处理指令（无乘法）；
基于字节、半字和字的Load/Store指令；
转移指令,包括子程序调用与指令；
供操作系统使用的软件中断指令SWI；
寻址空间:
64MB。
V2版本
乘法和乘加指令；
支持协处理器操作指令；
快速中断模式；
SWP/SWPB的最基本存储器与寄存器交换指令；
V3版本
寻址空间增至32位（4GB）；
当前程序状态信息从原来的R15寄存器移到当前程序状态寄存器CPSR（CurrentProgramStatusRegister）中；
增加了程序状态保存寄存器SPSR（SavedProgramStatusRegister）；
增加了两种异常模式,使操作系统代码可方便地使用数据访问中止异常、指令预取中止异常和未定义指令异常；
增加了MRS/MSR指令,以访问新增的CPSR/SPSR寄存器；
增加了从异常处理返回的指令功能。
V4版本
有符号和无符号半字与有符号字节的存/取指令；
增加了T变种,处理器可工作在Thumb状态,增加了16位Thumb指令集；
完善了软件中断SWI指令的功能；
处理器系统模式引进特权方式时使用用户寄存器操作；
把一些未使用的指令空间捕获为未定义指令。
V5版本
新增带有和交换的转移BLX指令；
新增计数前导零CLZ指令；
新增BRK中断指令；
增加了数字信号处理指令（V5TE版）；
为协处理器增加更多可选择的指令；
改进了ARM/Thumb状态之间的切换效率；
V6版本
ThumbTM:
35%代码压缩；
DSP扩充:
高性能定点DSP功能；
JazelleTM:
Java性能优化,可提高8倍；
Media扩充:
音/视频性能优化,可提高4倍。
V7版本
首次采用了强大的信号处理扩展集；
采用了Thumb-2技术；
采用了NEON技术；
支持改良的浮点运算。
2.4ARM微处理器有哪些系列?
它们有什么特点?
微处理器系列
ARM7微处理器系列
调试开发方便；
功耗极低；
能够提供0.9MIPS/MHz的三级流水线结构；
代码密度高并兼容16的Thumb指令集；
对操作系统的支持广泛；
指令系统与ARM9系列、ARM9E系列和ARM10E系列兼容,便于用户的产品升级换代；
主频最高可达130MIPS。
ARM9微处理器系列
5级整数流水线,指令执行效率更高；
提供1.1MIPS/MHz的哈佛结构；
支持32位ARM指令集和16位Thumb指令集；
支持32位的高速AMBA总线接口；
全性能的MMU支持多种主流嵌入式操作系统；
MPU支持实时操作系统；
支持数据Cache和指令Cache,具有更高的指令和数据处理能力
ARM9E微处理器系列
支持DSP指令集；
5级整数流水线；
支持32位ARM指令集和16位Thumb指令集；
支持VFP9浮点处理协处理器；
支持数据Cache和指令Cache,具有更高的指令和数据处理能力；
主频最高可达300MIPS。
ARM10E微处理器系列
6级整数流水线；
支持32位ARM指令集和16位Thumb指令集；
支持VFP10浮点处理协处理器；
全性能的MMU,支持多种主流嵌入式操作系统；
支持数据Cache和指令Cache,具有更高的指令和数据处理能力；
主频最高可达400MIPS；
嵌并行读/写操作部件
SecurCore微处理器系列
带有灵活的保护单元,以确保操作系统和应用数据的安全；
采用软核技术,防止外部对其进行扫描探测；
可集成用户自己的安全特性和其他协处理器。
StrongARM微处理器系列
集成度高；
在软件上兼容ARMv4体系结构
Xscale处理器
全性能、高性价比、低功耗；
支持16位的Thumb指令和DSP指令集。
Cortex系列处理器
分为Cortex-M、Cortex-R和Cortex-A三类；
Cortex-M系列针对微控制器,在该领域中需要进行快速且具有高确定性的中断管理,同时需将门数和可能功耗控制在最低；
Cortex-R系列针对实时系统,面向深层的嵌入式实时应用；
Cortex-A面向尖端的基于虚拟存的操作系统和用户应用,也叫应用程序处理器
2.5在选择ARM微处理器时要考虑哪些因素?
处理器的基本架构与核版本；
处理器的性能，功耗；
处理器的兼容性；
处理器的价格；
支持的指令格式；
处理器支持的操作系统等因素。
2.6Cortex-A8核结构有哪些组成部分?
每个部分各完成什么功能?
Cortex-A8核有以下结构组成：
指令读取单元完成对指令流进行预测；
指令解码单元对所有ARM指令，Thumb-2指令进行译码排序；
指令执行单元执行所有整数ALl运算和乘法运算,并影响标志位，根据要求产生用于存取的虚拟地址以与基本回写值，将要存放的数据格式化,并将数据和标志向前发送，处理分支与其他指令流变化,并评估指令条件码；
数据存取单元包含了全部L1数据存储系统和整数存取流水线；
L2Cache单元包含L2Cache和缓冲接口单元BIU；
NEON单元单元包含一个10段NEON流水线,用于译码和执行高级SIMD多媒体指令集；
ETM单元是一个非侵入跟踪宏单元，可以对指令和数据进行跟踪,并能对跟踪信息进行过滤和压缩；
处理器外部接口。
2.7三星S5PV210处理器是基于哪种架构的?
它主要有哪些特点?
三星S5PV210处理器基于ARM架构，采用基于ARMV7的Cortex-A8核；
有如下特点：
低功耗，高性能；
主频可达1GHz，具有64/32位部总线结构，32/32KB的数据/指令一级缓存，512KB二级缓存,运算能力可以达到2000DMIPS；
支持LPDDR1，LPDDR2，DDR2类型RAM；
Nandflash，Norflash，OneNand等类型Flash；
支持存储空间最大32G（ROM），最大支持32G的TF卡；
包含强大的硬件编解码功能，建MFC，支持多种格式视频编解码；
支持IIS、AC97和PCM音频接口；
外部总线模块支持4路UART串口，3路IIC总线，2路SPI总线。
2.8ARM集成开发环境RVDS包含哪几个模块?
这些模块各有什么特点?
RVDS包含4个模块:
IDE、RVCT、RVD和RVISS；
IDE：
将软件开发与ARMRealView工具的编译和调试技术结合在一起。
可以用作项目管理器,为ARM目标创建、生成、调试、监视和管理项目。
RVCT：
业界最优秀的编译器,支持全系列的ARM和XSCALE架构,支持汇编、C和C++语言，支持二次编译和代码数据压缩技术,能够生成更小的可执行文件,节省ROM空间。
RVD：
RVD是RVDS中的调试软件,功能强大,支持Flash烧写和多核调试,支持多种调试手段,快速错误定位
RVISS：
RVISS是指令集仿真器,支持外设虚拟,可以使软件开发和硬件开发同步进行,同时可以分析代码性能,加快软件开发速度。
2.9ARM集成开发环境RVDS支持哪些处理器和模拟器?
RVDS支持以下处理器：
ARM7，ARM9，ARM10，ARM11处理器系列；
ARM11MPCore多核处理器；
Cortex系列处理器；
RealViewDebugger中的SecurCore、SC100和SC200处理器；
RVCT中的SecurCoreSC300处理器；
RealViewDebugger中支持FaradayFA526、FA626和FA626TE处理器；
MarvellFeroceon88FR101和88FR111处理器。
RVDS支持以下模拟器：
RealViewARMulator指令集模拟器（RVISS）；
指令集系统模型（ISSM）；
RTSM；
SoCDesigner。
2.10什么是嵌入式系统的交叉开发环境?
嵌入式系统充当程序的运行环境而非开发环境，因此为了能够开发出适合在嵌入式系统运行的程序，就要使用交叉开发环境。
在一个平台上开发出来在另一个平台运行的程序就是交叉开发。
交叉开发环境就是用来在宿主机（通用计算机，通常为PC或工作站）上面生成可以在目标机（嵌入式系统）运行的程序的开发环境。
2.11GCC交叉编译器的编译流程和执行过程有哪些?
GCC编译常见的错误类型有哪些?
GCC交叉编译的流程如下：
源文件（*.c，*.s等）->
预处理（*.i）->
编译（*.S）->
汇编（*.o）->
（elf可执行文件）->
转换（bin文件）
GCC编译常见的错误类型有：
语法错误；
头文件错误，找不到代码中使用的头文件；
建函数使用错误；
档案库错误，找不到库文件；
未定义的符号错误等
2.12嵌入式系统的交叉开发环境下有哪些调试方法?
有以下调试方法：
ROM仿真、在线仿真、在系统编程、JTAG调试、软件仿真器等。
2.13EclipseforARM开发环境搭建的步骤是什么?
根据本书介绍搭建EclipseforARM开发环境。
安装YAGARTOGCC编译工具；
安装YAGARTO工具；
安装JRE；
安装EclipseforARM；
安装仿真器驱动和仿真器工具软件。
2.14在EclipseforARM开发环境下构建一个工程并且编译调试工程,学会EclipseforARM的使用。
根据教材容自行操作。
第3章
3.1简述Cortex-A8微处理器的几种工作模式。
Cortex-A8处理器有8种模式：
用户模式（usr）；
系统模式（sys）；
管理模式（svc）；
中止模式（abt）；
未定义模式（und）；
通用中断模式（irq）；
快速中断模式（fiq）；
监控模式（mon）。
3.2举例说明Cortex-A8微处理器的存储格式。
Cortex-A8处理器支持小端格式和字节不变的大端格式。
此外,处理器还支持混合大小端格式（既有大端格式又有小端格式）和非对齐数据访问。
对指令的读取,则总是以小端格式操作。
3.3简述机器指令LDR与汇编伪指令的区别。
机器指令LDR用于将存储器中的32位的字数据传送到目标寄存器中，使用格式为：
LDR{条件}目的寄存器<
存储器地址>
而LDR伪指令的作用是将一个值加载到目标寄存器中，使用格式为：
LDR目的寄存器=<
立即数>
两者的本质的区别是一个是加载地址中的数据，一个是加载一个立即数。
LDR伪指令补充了MOV指令加载立即数限制的不足。
3.4简述CPSR状态寄存器中各有效位的含义。
条件标志位（N、Z、C、V）；
Q标志位（定用于指示增强的DAP指令是否发生了溢出）；
IT块（用于对thumb指令集中if-then-else这一类语句块的控制）；
J位用于表示处理器是否处于ThumbEE状态；
GE[3：
0]（该位用于表示在SIMD指令集中的大于、等于标志）；
E位（控制存取操作的字节顺序）；
A位（表示异步异常禁止）；
控制位（中断禁止位，T位和模式位）。
3.5简述Cortex-A8微处理器的异常类型。
异常类型
说明
复位异常
当复位信号产生时,复位发生处理器放弃正在执行的指令
快速中断异常FIQ
FIQ异常支持快速中断
中断异常IRQ
发生中断，在快速中断过程中中断异常不发生
中止异常
中止是一种异常,用于告知操作系统:
与某个值关联的存访问失效。
软件中断
进入管理模式
监控异常
当处理器执行SMC指令时,核进入监控模式请求监控功能
未定义指令异常
遇到一条处理器或系统协处理器无法处理的指令时进入
3.6什么是寻址?
简述Cortex-A8微处理器的寻址方式。
寻址是根据指令中给出的地址码字段来寻找真实操作数地址的方式；
Cortex-A8支持的寻址方式有以下几种：
寄存器寻址（取出寄存器中的值作为操作数）、立即数寻址（操作数为明确数值）、寄存器移位寻址（对操作数进行移位操作）、寄存器间接寻址（将寄存器中的值作为地址，去改地址中保存的值作为操作数）、变址寻址（在基址寄存器的基础上加上偏移量，然后将该值作为地址取其地址中的值作为操作数）、多寄存器寻址（一次操作传送多寄存器的值）、堆栈寻址（堆栈是一种按特定顺序进行存取）、块拷贝寻址（把一块数据从存储器的某一位置复制到另一位置）、相对寻址（变址寻址的一种变通,由程序计数器（PC）提供基地址,指令中的地址码字段作为偏移量,两者相加后得到操作数的有效地址）等。
3.7编程实现64位加法、64位减法、64位求负数功能，结果放在R1、R0寄存器中。
64位加法：
R2，R3存放第一个64位数据
R4，R5存放第二个64位数据
ADDSR0,R2,R4:
加低32位字
ADCR1,R3,R5:
加高32位字
64位减法
R2，R3存放第一个64位数据（被减数）
R4，R5存放第二个64位数据（减数）
SUBSR0,R2,R4
SBCR1,R3,R5
64位求负数
RSBR0,R2,#0
RSCR1,R3,#0
3.8B指令、BL指令、BLX指令和BX指令用于实现程序流程的跳转,有何异同?
B指令只是做简单的跳转；
BL指令在跳转之前会将当前PC寄存器的值保存在R14寄存器（LR）中，通过LDRPC,LR语句可以返回跳转前的位置；
BLX指令与BL区别在于跳转的时候切换处理器工作状态，在ARM状态和Thumb状态间切换。
3.9简述汇编语言的程序结构。
汇编语言的程序结构由段（section）构成；
段又分为代码段和数据段；
每个汇编程序至少包含一个代码段，零个或多个包含初值的数据段，零个或多个不包含初值的数据段。
3.10ALIGN伪操作的指令的作用是什么?
什么情况下需要伪操作?
在AREA伪操作中有ALIGN属性,它与单独的ALIGN伪操作有什么不同?
定义代码段和数据段的对齐方式。
当某代码段的地址不是4的整数倍的时候需要该伪操作。
在AREA伪操作中ALIGN属性的作用围只限定于AREA申请的区域，而单独的ALIGN作用围为该伪操作后面的所有代码。
3.11如何在C语言程序中嵌汇编程序?
如何在汇编程序中访问C程序变量?
在C语言中使用以下格式来嵌套汇编代码
__asm{
/*汇编1*/
/*汇编2*/
………...
}
在汇编程序中访问C程序变量方式如下：
1）使用IMPORT伪指令声明这个全局变量；
2）使用LDR指令读取该全局变量的存地址，通常该全局变量的存地址存放在程序的数据缓冲池中；
3）根据该数据类型,使用相应的LDR指令读取该全局变量的值，使用相应的STR指令修改该全局变量的值。
3.12程序设计:
使用LDR指令读取0x40003100上的数据,将数据加1,若结果小于10则使用STR指令把结果写回原地址,若结果大于等于10,则把0写回原地址。
然后再次读取0x40003100上的数据,将数据加1,判断结果是否小于10……周而复始循环。
程序设计如下：
_START:
MAIN:
LDRR0,=0X40003100
LDRR1,[R0]
ADDR1,R1,#1
MOVR2,#10
SUBSR3,R1,R2
MOVLTR3,#0
STRR3,[R0]
BMAIN
第4章
4.1S5PV210微处理器是哪种封装形式？
这种封装有什么优缺点？
S5PV210芯片是584引脚的FCFBGA封装，引脚间距0.65mm，体积为17x17mm。
FCFBGA封装既能容纳较多的管脚，又能保证管脚间距，具有良好的电气性能。
但是对焊装的要求很高，无法手工焊装。
4.2S5PV210微处理器有多少个GPIO端口？
有多少GPIO引脚？
S5PV210微处理器有35组GPIO端口，237个GPIO引脚。
4.3如何对复用的GPIO引脚进行配置？
通过设置该引脚所属组的端口控制寄存器的相应位进行配置其功能，例如GPA0组的第一个端口作为输入端口则只需要将GPA0CON的0-3位设置为0000即可。
寄存器具体地址以与相应位可以查询芯片手册。
4.4端口上拉寄存器的功能是什么?
何种情况下需要上拉?
端口上拉寄存器控制了每个端口的上拉电阻的允许/禁止；
当引脚端口作为输入端口时，需要上拉，用于检测低电平信号。
4.5如何在C程序中给32位的寄存器中的某几位置1而不影响其他位的值?
用位或和移位操作实现，例如将32位整型数据的a位、b位（a、b为整常量）置1，可参考以下代码：
x|=（1<
<
a|1<
b）;
4.6如何在C程序中给32位的寄存器中的某几位置0而不影响其他位的值?
用位与和移位操作实现，例如将32位整型数据的a位、b位（a、b为整常量）置0，可参考以下代码：
x&
=~（1<
4.7如何在C程序中编程检测32位寄存器中的某位是否为1？
可以通过位与操作判断，例如判断a位是否为1示例如下：
=（1<
a）;
if（x）
{/*该位为1*/}
else
{/*该位为0*/}
4.8如何在C程序中编程检测32位寄存器中的某位是否为0？
可以通过位与操作判断，例如判断a位是否为0示例如下：
x&
if（!
x）
第5章
5.1随机存储器和只读存储器有何区别?
随机存储器数据掉电易丢失；
随机存储器读写时可以从存储器任意地址处进行。
只读存储器数据掉电不丢失。
5.2请解释SRAM、DRAM和SDRAM。
SRAM（StaticRandomAccessMemory）静态随机存储器；
DRAM（DynamicRandomAccessMemory）动态随机存储器；
SDRAM（SynchronousDynamicRandomAccessMemory）同步动态随机存储器。
5.3简述存管理单元的作用。
地址存储单元（MMU）主要有两个作用：
①实现虚拟地址向物理地址的映射，即管理地址重定位；
②管理访问权限。
5.4试描述ARM存储器管理的分页功能和处理流程。
ARM存储管理器将物理地址和虚拟地址都划分一块块的小空间，这种划分成为分页；
CPU访问的地址空间为虚拟地址空间，而存储器对应的是物理地址空间。
当CPU去访问一个虚拟地址空间的时候，如下图所示，MMU会找到该虚拟地址空间的所属页，然后根据预先设置好的对应规则去寻找相应的物理地址的所属页，在物理页的基础上加上偏移量从而完成虚拟地址向物理地址的映射。
一般情况下虚拟地址空间大于物理地址空间，所以有可能多块虚拟地址映射到同一物理地址，也有可能没有映射到物理地址，当用到该虚拟地址时才得到映射。
MMU处理流程
5.5嵌入式系统的初始化过程包括哪些步骤?
嵌入式系统初始化包括两大步：
初始化运
升级会员 