ARM嵌入式系统基础教程课后习题答案及练习题.docx

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ARM嵌入式系统基础教程课后习题答案及练习题

一

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（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、嵌入式系统项目开发的生命周期分哪几个阶段？

各自的具体任务是什么？

项目的生命周期一般分为识别需求、提出解决方案、执行项目和结束项目4个阶段。

识别需求阶段的主要任务是确认需求，分析投资收益比，研究项目的可行性，分析厂商所应具备的条件。

提出解决方案阶段由各厂商向客户提交标书、介绍解决方案。

执行项目阶段细化目标，制定工作计划，协调人力和其他资源；定期监控进展，

分析项目偏差，采取必要措施以实现目标。

结束项目阶段主要包括移交工作成果，帮助客户实现商务目标；系统交接给维护人员；结清各种款项。

2、为何要进行风险分析？

嵌入式项目主要有哪些方面的风险？

在一个项目中，有许多的因素会影响到项目进行，因此在项目进行的初期，在客户和开发团队都还未投入大量资源之前，风险的评估可以用来预估项目进行可能会遭遇的难题。

需求风险；时间风险；资金风险；项目管理风险

3、何谓系统规范？

制定系统规范的目的是什么？

规格制定阶段的目的在于将客户的需求，由模糊的描述，转换成有意义的量化数据。

4、何谓系统规划？

为何要做系统规划

系统规划就是拟定一个开发进程，使项目在合理的进程范围中逐渐建构完成。

其目地是让客户可以进一步地掌握系统开发的进程，并确定检查点，以让双方确定项目是否如预期中的进度完成。

5、为什么在项目结束前需要进行项目讨论？

项目的讨论一个项目进行的反馈机制。

通过这一个程序，项目团队的经验才可以被记录

下来，也就是说，这是一个撰写项目历史的过程。

第三章

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

第四章

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。

CMPR1,0x30

SUBHIR1,R1,0x30

（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

（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，

（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？

0xFFFF000F0x7FFFFFFF67654321（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;i<8;i++）

{a[i]=b[7-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：

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？

（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（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。

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。

①0x00000000，8②0x40000000，8

③0x00000000，16④0x7FFFE000，8

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；//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

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

程序清单4.2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

程序清单4.3使用IRQ中断

ENABLE_IRQ

MRSR0，CPSR

BICR0，R0，#0x80

MSRCPSR_C，R0

MOVPC，LR

程序清单4.4禁能IRQ中断

DISABLE_IRQ

MRSR0CPSR

ORRR0，R0，#0x80

MSRCPSR_C，R0

MOVPC，LR

程序清单4.5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

……

程序清单4.6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

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

……

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

……

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

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

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（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、嵌入式系统项目开发的生命周期分哪几个阶段？

各自的具体任务是什么？

项目的生命周期一般分为识别需求、提出解决方案、执行项目和结束项目4个阶段。

识别需求阶段的主要任务是确认需求，分析投资收益比，研究项目的可行性，分析厂商所应具备的条件。

提出解决方案阶段由各厂商向客户提交标书、介绍解决方案。

执行项目阶段细化目标，制定工作计划，协调人力和其他资源；定期监控进展，

分析项目偏差，采取必要措施以实现目标。

结束项目阶段主要包括移交工作成果，帮助客户实现商务目标；系统交接给维护人员；结清各种款项。

2、为何要进行风险分析？

嵌入式项目主要有哪些方面的风险？

在一个项目中，有许多的因素会影响到项目进行，因此在项目进行的初期，在客户和开发团队都还未投入大量资源之前，风险的评估可以用来预估项目进行可能会遭遇的难题。

需求风险；时间风险；资金风险；项目管理风险

3、何谓系统规范？

制定系统规范的目的是什么？

规格制定阶段的目的在于将客户的需求，由模糊的描述，转换成有意义的量化数据。

4、何谓系统规划？

为何要做系统规划

系统规划就是拟定一个开发进程，使项目在合理的进程范围中逐渐建构完成。

其目地是让客户可以进一步地掌握系统开发的进程，并确定检查点，以让双方确定项目是否如预期中的进度完成。

5、为什么在项目结束前需要进行项目讨论？

项目的讨论一个项目进行的反馈机制。

通过这一个程序，项目团队的经验才可以被记录

下来，也就是说，这是一个撰写项目历史的过程。

第三章

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

第四章

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。

CMPR1,0x30

SUBHIR1,R1,0x30

（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

（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，

（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？