周立功版嵌入式课后习题复习资料.docx
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周立功版嵌入式课后习题复习资料
第一章嵌入式系统概述
一、举出3个课本中未提到的嵌入式系统的例子。
（红绿灯控制、数字空调、机顶盒）
二、什么是嵌入式系统？
特点是？
答：
嵌入式系统是嵌入到对象体系中的专用计算机应用系统。
英国电机工程师协会定义：
嵌入式系统为控制、检测或辅助某个设备、机器或工厂运作的装置。
（1）以技术角度定义：
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。
（2）从系统角度的定义：
嵌入式系统是设计完成复杂功能的硬件和软件，并使其紧密耦合在一起的计算机系统。
术语嵌入式反映了这些系统通常是大系统中的一个完整的部分，称为嵌入的系统。
嵌入的系统中可以共存多个嵌入式系统。
特点：
1、嵌入式系统通常应用在为特定用户设计的系统中，具有功耗低、体积小、集成度高等特点。
将通用中由板卡完成的任务集成在了嵌入式内部。
2、嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术于各个行业的具体应用相结合的产物。
所以是技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。
3、嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率地设计，量体裁衣，去除冗余。
4、为了提高执行速度和系统可靠性，嵌入式系统中的软件一般都固化在存储器芯片或处理器芯片中，而不是存储于磁盘等载体中。
由于嵌入式系统必须有较高的时实性，因此对程序的质量，特别是可靠性有较高的要求。
5、嵌入式系统本身不具备自举开发能力，必须有一套专用的开发工具和环境才能进行开发。
三、什么叫嵌入式处理器？
嵌入式处理器分为哪几类？
答：
嵌入式处理器是嵌入式系统的核心，是控制、辅助系统运行的硬件单元，与普通台式计算机的微处理器相比，其工作稳定性更高，功耗较小，对环境（如温度、湿度、电磁场、震动等）的适应能力更强，体积更小，且集成的功能较多。
嵌入式处理器从应用角度，可以大致分为以下几类：
1.注重嵌入式处理器的尺寸、能耗和价格。
应用于新型电子娱乐等不注重计算的设备；
2.注重嵌入式处理器的性能。
应用于路由器等高速计算密集型的设备；
3.注重嵌入式处理器的性能、尺寸、能耗和价格。
应用于各种工业控制设备；
按照结构分类：
嵌入式微处理器（）；嵌入式微控制器（）；嵌入式处理器（）；嵌入式片上系统（）。
嵌入式系统的分类也是以上答案（P5）。
四、什么是嵌入式操作系统？
为何要使用嵌入式操作系统？
答：
操作系统是计算机中最基本的程序。
操作系统负责计算机系统中全部软硬资源的分配与回收、控制与协调等并发的活动；操作系统提供用户接口，使用户获得良好的工作环境；操作系统为用户扩展新的系统功能提供软件平台。
使用嵌入式操作系统原因之一就是因为其具有实时性。
使用嵌入式实时操作系统具有以下优点：
1.嵌入式实时操作系统提高了系统的可靠性。
2.嵌入式实时操作系统提高了开发效率，缩短了开发周期。
3.嵌入式实时操作系统充分发挥了32位的多任务潜力。
第二章7体系结构
一、基础知识
（1）7中的T、D、M、I的含义是什么？
（P19）
答：
T后缀：
高密度16位指令集扩展。
D后缀：
支持片上调试。
M后缀：
64位乘法指令。
I后缀：
硬件仿真功能模块。
（2）7采用几级流水线？
（P20）使用何种存储器编址方式？
答：
采用三级流水线，三个阶段分别为：
取指、译码、执行。
使用了冯
诺依曼结构，指令和数据共用一条32位总线。
（3）处理器模式和处理器状态有何区别？
（P2426）
答：
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）分别列举的处理器模式和状态。
答：
处理器模式：
7种，：
用户模式（）和特权模式，特权模式包括系统模式（）和异常模式，异常模式包括：
管理模式（）、中止模式（）、未定义模式（）、中断模式（）、快速中断模式（）。
处理器状态：
状态为32位，这种状态下执行的是字方式指令，具有最完整的功能，处理器在系统上电时默认为状态。
状态为16位，这种状态下执行半字方式的指令。
（5）和分别使用哪个寄存器？
（P3132）
答：
程序计数器（）使用R15寄存器，链接寄存器（）使用R14寄存器。
（6）R13寄存器的通用功能是什么？
（P2930）
答：
处理器通常将寄存器R13作为堆栈指针（）,用于保存堆栈的出入口处地址。
（7）寄存器中哪些位用来定义处理器状态？
答：
程序状态寄存器,
（8）描述一下如何禁止和的中断？
（P38）
答：
当控制位I置位时，中断被禁止，否则允许中断使能；
当控制位F置位时，中断被禁止，否则允许中断使能。
二.存储器格式
定义R0=0x12345678,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模式，所得R2值又为多少？
低地址0x4000单元的字节内容分别是多少？
（P49）
三、处理器异常
请描述一下7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：
只要正常的程序被暂时中止，处理器就进入异常模式。
地址
异常
进入时的模式
进入时I的状态
进入时F的状态
返回指令
0x00000000
复位
管理
禁止
禁止
无
0x00000004
未定义指令
未定义
I
F
14
0x00000008
软件中断（）
管理
禁止
F
14
0x0000000C
中止（预取）
中止
I
F
14,#4
0x00000010
中止（数据）
中止
I
F
14,#8
0x00000014
保留
保留
—
—
—
0x00000018
中断
禁止
F
14,#4
0x0000001C
快速中断
禁止
禁止
14,#4
第三章7（）指令系统
一、基础知识
（1）7（）有几种寻址方式（P53）？
“R1,[R0,#0x08]”属于哪种寻址方式？
答：
共有8种寻址方式：
寄存器寻址、立即寻址、寄存器移位寻址、寄存器间接寻址、基址寻址、多寄存器寻址、堆栈寻址、相对寻址。
R1,[R0,#0x08]属于基址寻址，意思是读取R0+0x08地址上的存储单元的内容，存入R1。
（2）指令的条件码有多少个（P60）？
默认条件码是什么？
答：
有16个，、、、、、、、、、、、、、、、,默认条件码是。
（3）指令中第2个操作数有哪几种形式（P58）？
列举5个8位图立即数。
答：
有3种形式：
8r——常数表达式。
——寄存器方式。
——寄存器移位方式。
5个8位图立即数：
0x3（0<<2）、0、00000000（00<<24）、200（08）、00000001（0x1F<<28）。
（4）指令的偏移形式有哪4种（P62）？
指令和指令有何区别？
答：
指令的偏移形式有4种,分别是：
零偏移、前索引偏移、程序相对偏移、后索引偏移。
指令是加载无符号字节数据，指令则是加载有符号字节数据。
就是读出指定地址的数据并存入指定寄存器，读出指定地址的数据，高24位符号位用于扩展，再存入指定寄存器。
（5）请指出指令与加载指令的区别及用途。
答：
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；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）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。
（P71）
答：
指令将寄存器的值减去2的值，根据操作的结果更新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。
指令不保存运算结果，在进行两个数据的大小判断时，常用指令及相应的条码来操作。
程序：
{},2
R10x30；将R1与常数0x30比较
，；如果小于或等于0x30，则程序返回
R1，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指令还是用指令？
请写出返回子程序的指令。
（P73）
答：
指令用于子程序调用。
，或者
（8）请指出伪指令的用法。
（P61）指令格式与加载指令的区别是什么？
答：
指令用于从内存中读取数据放入寄存器或者用于加载32位的立即数，还常用于加载芯片外围功能部件的寄存器地址，指令格式与加载指令的区别在于第二个数为地址表达式，伪指令的的参数有“=”号。
（9）状态与状态的切换指令是什么？
请举例说明。
答：
切换指令是指令。
指令跳转到指定的地址去执行程序。
若的0为1，则跳转时自动将中的标志T置位，即把目标地址的代码解释为代码；若的0为0，则跳转时自动将中的标志T复位，即把目标地址的代码解释为代码。
（10）状态与状态寄存器有区别吗（P28、P34、P35、P81）？
指令对哪些寄存器的访问受到一定限制？
答：
状态与状态的寄存器有区别：
1、由于指令集不包含和指令，如果用户需要修改的任何标志位，必须回到模式。
通过和指令来改变指令集模式，而且当完成复位（）或者进入到异常模式时，将会被自动切换到模式。
2、访问R815的数据处理指令不能更新中的状态标志。
（指令集较指令集有如下限制：
只有B指令可以条件执行，其它指令都不能条件执行；分支指令的跳转范围有更多限制；数据处理指令的操作结果必须放入其中一个；单寄存器访问指令，只能操作R0～R7；和指令可以对R0～R7的任何子集进行操作；）
指令对R815寄存器访问受限。
（11）指令集的堆栈入栈、出栈指令是哪两条？
（P83）
入栈指令，出栈指令
（12）指令集的指令转移范围为何能达到
4?
其指令编码是怎样的？
（P85）
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±4。
。
←4，←
2.有符号和无符号加法
下面给出A和B的值，可以先手动计算，并预测N、Z、V和C标志位的值。
然后修改程序清单3.1中R0、R1的值，将这两个值装载到这两个寄存器中（使用伪指令，如“R000000”）,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，并将所得结果与预先计算得出的结果相比较。
如果两个操作数看作有符号数，如何解释所得标志位的状态？
同样，如果把两个操作数看作是无符号数，所得标志位又当如何理解？
（1）0000F（A）
+0x00001（B）
0x000000000110
如果两个操作数是有符号的，A是负数，B是正数，和是0，没有溢出，所以0。
如果两个操作数是无符号数，和是0，有进位，所以1。
（2）0x7（A）
+0x02345678（B）
0x823456771001
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1。
如果两个操作数是无符号数，没有进位，所以0。
（3）67654321（A）
+23110000（B）
0x0568F421 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0。
如果两个操作数是无符号数，没有进位，所以0。
第四章2000系列硬件结构
一、基础知识
1、2114可使用的外部晶振频率范围是多少（P115）（提示使用/不使用功能时（P116））？
答：
晶振频率范围：
1～30，若使用或功能时，输入时钟的频率不超过：
10～25。
2、请描述2210/2220的.14、P1.20、P1.26、1和0引脚在芯片复位时分别有什么作用？
（P95，P96，P119）并简单说明2000系列7微控制器的复位处理流程。
答：
P0.14为低电平时，强制片内引导装载程序复位后控制器件的操作，即进入状态。
P1.20当为低电平，使P1.25～P1.16复位后用作跟踪端口。
P1.26当为低电平，使P1.31～P1.26复位后用作一个调试端口。
当为低时，0与1一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，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电平。
3、2000系列7微控制器对向量表有何要求（提示向量表中的保留字）？
答：
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2114/2124/2212/2214的特性。
4、如何启动2000系列7微控制器的功能？
（P122）相关电路应该如何设计？
答：
有两种情况可以使芯片进入状态：
（1）将芯片的P0.14引脚拉低后，复位芯片，可以进入状态；
（2）在芯片内部无有效用户代码时，自动进入状态。
5、2000系列7微控制器片内是多位宽度的接口？
（P145）它是通过哪个功能模块来提高的访问速度？
答：
128位宽度接口,通过存储器加速模块（）来提高的访问速度。
6、若2210/2220的0存储块使用32位总线，访问0时，地址线A1、A0是否有效？
模块中的～4具有什么功能？
（P159）
答：
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、2000系列7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？
（P172）
答：
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、、有什么不同？
向量和非向量有什么不同？
（P189）
答：
为快速中断，具有最高优先级，中断响应最快，常用于处理非常重要、非常紧急的事件，为普通中断。
向量具有中等优先级，对外部事件响应比较及时，常用于处理重要事件。
非向量优先级最低，中断延迟时间比较长，常用于处理一般事件中断。
9、在使能、禁止和时，为什么操作寄存器而不操作寄存器？
（P75，P189，P200）
答：
在用户模式下，无法修改，只有在特权模式下修改后，通过退出特权模式，然后恢复到，才能实现修改。
10、内核对、向量和非向量有什么不同？
（P200）
优先级最高，中断响应最迅速。
一旦发生中断，处理器进入模式，而且处理器为模式多设计了R8～R12这5个私有寄存器，加速的处理；向量具有中等优先级，处理中断比较迅速；非中断优先级最低。
11、向量中断能嵌套吗？
请结合体系结构进行阐述。
答：
能，但需要重新开中断。
12、的软件中断和内核的软件中断一样吗？
（Ｐ188）
内核本身只有快速中断和普通中断这2条中断输入信号线，只能接受2个中断。
如果处理2个以上的中断事件，就需要借助向量中断控制器（）。
13、设置引脚为功能时，如何控制某个引脚单独输入/输出？
（P181）当前要知道某个引脚当前的输出状态时，是读取寄存器还是读取寄存器？
答：
通过方向寄存器来控制引脚单独输入/输出。
比如某引脚作输出时，将寄存器的相应位设置为1。
当前要知道某个引脚当前的输出状态时，读取寄存器，因为寄存器控制引脚输出高电平。
14、P0.2和P0.3口是
接口，当设置它们为时，是否需要外接上拉电阻才能输出高电平？
（P183）
答：
需要外接上拉电阻。
15、写出至少3种的应用实例。
（P183-187）
1、将P0.0设置为输出高电平。
2、使用控制蜂鸣器。
3、读取P0.0引脚的电平状态。
4、读取按键状态。
5、在多个口线上输出数据。
15、使用主模式时，引脚是否可以作为？
（P238）若不能，引脚应如何处理？
答：
不能，引脚应接上拉电阻。
16、2114的2个符合什么标准？
（P276）哪一个可用作通信？
（P278）哪一个具有接口？
答：
符合16C550工业标准。
0可用作通信，1具有接口。
17、介绍
和总线的特点，并分别介绍几款基于这两种总线的芯片。
（P238，P250）
答：
（）是半导体公司推出的芯片间串行传输总线，它以2根连线实现了完善的双向数据传送，可以极为方便地构成多机系统和外围器件扩展系统。
总线采用了器件地址的硬件设置方法，通过软件寻址完全避免了器件的片选线寻址方法。
从而使硬件系统具有最简单而灵活的扩展方法。
基于
的芯片有2404和7290等。
总线（串行外设接口）总线系统是一种全双工同步串行外设接口，允许与各种外围设备以串行方式进行通信、数据交换。
一个总线可以连接多个主机和多个从机，但是在同一时刻只允许有一个主机操作总线。
基于总线的芯片有4003语音芯片和电能计量芯片7022等等。
18、2114具有几个32位定时器？
（P222）定时器是否可以作通用定时器使用？
（没讲）
答：
有2个32位定时器，分别是定时器0和定时器1。
定时器不能用作通用定时器使用。
19、2000系列7微控制器具有哪两种低耗模式？
如何降低系统的功耗？
（P89，P141）
答：
2个低功耗模式：
空闲模式和掉电模式；可以通过个别使能/禁止外部功能来优化功耗。
2．计算设置值
假设有一个基于2114的系统，所使用的晶振为11.0592石英晶振。
请计算出最大的系统时钟（）频率为多少？
此时的M值和P值各为多少？
请列出计算公式，并编写设置的程序段。
解：
2214最大的系统时钟频率是60，＝M*60
＝11.0592所以5
＝*55.296
又156<<320
（*2）
当取156时，1.3
当个取最高频率时即320时，2.67
所以2
程序清单：
8（323232）
{
8i;
32;
i=（）;
（i）{
2:
（（）-1）|（0<<5）;
;
4:
（（）-1）|（1<<5）;
;
8:
（（）-1）|（2<<5）;
;
16:
（（）-1）|（3<<5）;
;
:
（）;
;
}
=1;
=;
=0;
=0x55;
（（&（1<<10））0）;
=3;
=0;
=0x55;
（）;
3、存储器重影射：
（1）2210/2220具有（D）种存储映射模式。
（P106，P139）
（A）3（B）5（C）1（D）4
（2）当程序已固化到片内，向量表保存在0x00000000起始处，则〔1:
0〕的值应该为（B）。
（P138139）
（A）00（B）01（C）10（D）11
（3）2000系列7微控制器存储器重映射的目标起始地址为（0x00000000），共有（16）个字。
（A）0x00000000，8（B）0x40000000，8
（C）0x00000000，16（D）0x7000，8
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2114，请填空。
（P214）
0=0x00000000;
1=（1&0）|0x01；设置口连接。
P0.16设置为0
&0x0E；设置0为电平触发模式
&0x0E；设置0为低电平触发
0x01；允许外部中断0唤醒掉电的
0x0F；消除外部中断标志
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