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1、ARM嵌入式系统基础教程第二版课后习题答案第 1章 嵌入式系统概述(1举出 3个本书中未提到的嵌入式系统的例子。答:键盘、鼠标、扫描仪。(2什么叫嵌入式系统?答:嵌入到对象体系中的专用计算机应用系统。(3什么叫嵌入式处理器?嵌入式处理器分为哪几类?答:嵌入式处理器是为完成特殊的应用而设计的特殊目的的处理器。分为 3类: 1. 注重尺寸、能耗和价格; 2. 关注性能; 3. 关注全部 4个需求 性能、尺寸、 能耗和价格。(4什么是嵌入式操作系统?为何要使用嵌入式操作系统?答:嵌入式操作系统是操作系统的一种类型, 是在传统操作系统的基础上加入符 合嵌入式系统要求的元素发展而来的。原因:1. 提高了

2、系统的可靠性; 2. 提高了 开发效率,缩短了开发周期。 3. 充分发挥了 32位 CPU 的多任务潜力。第 2章 ARM7体系结构1. 基础知识(1ARM7TDMI中的 T 、 D 、 M 、 I 的含义是什么?答:T :高密度 16位 Thumb 指令集扩展; D :支持片上调试; M :64位乘法指 令; I :Embedded ICE硬件仿真功能模块。(2ARM7TDMI采用几级流水线?使用何种存储器编址方式?答:3级;冯 诺依曼结构。(3ARM处理器模式和 ARM 处理器状态有何区别?答:ARM 处理器模式体现在不同寄存器的使用上; ARM 处理器状态体现在不同 指令的使用上。(4分

3、别列举 ARM 的处理器模式和状态?答:ARM 的处理器模式:用户模式、系统模式、管理模式、中止模式、未定义 模式、中断模式、快速模式; ARM 的处理器状态 :ARM状态、 Thumb 状态。(5PC和 LR 分别使用哪个寄存器?答:PC:R15; LR:R14。(6R13寄存器的通用功能是什么?答:堆栈指针 SP 。(7CPSR寄存器中哪些位用来定义处理器状态?答:位 3128:N 、 Z 、 C 、 V ,条件代码标志位; 278:保留位; 70:I 、 F 、 T 、 M40,控制标志位。(8描述一下如何禁止 IRQ 和 FIQ 的中断。答:当控制位 I 置位时, IRQ 中断被禁止,

4、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. 存储器格式答:无论是大端格式还是小端格式, R2的值与 R1一致; 地址 0x4000单元的字 节:大端:0x12、小端:0x78。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:【异常】 【模式】 【返回指令】复位 管理 无未定义指令 未定义 MOVS PC,R14软件中断 管理 MOVS PC,R14预取指中止 中止 SUBS PC,R14,#4数据中止 中止 SUBS PC,

5、R14,#8IRQ 中断 SUBS PC,R14,#4FIQ 快速中断 SUBS PC,R14,#4进入异常时 , 内核自动做:PCLR 、 CPSR 相应异常模式下的 SPSR 、设置 CPSR 为相应的异常模式、相应异常处理程序的中断入口向量地址 PC 。第 3章 ARM7TDMI(-S指令系统1. 基础知识(1ARM7TDMI(-S有几种寻址方式? “LDR R1,R0,#0x08” 属于哪种寻址方式? 答:有 8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. 相对寻址; “LDRR1,

6、R0,#0x08” 属于基址寻址。(2ARM指令的条件码有多少个?默认条件码是什么?答:16个; AL 。(3ARM指令中的第 2个操作数有哪几种形式?列举 5个 8位图立即数。 答:1. 常数表达式 (8位图 2.寄存器方式 3. 寄存器移位方式; 0x3FC 、 0、 0xF0000000、 200、 0xF0000001。(4LDR/STR指令的偏移形式有哪 4种? LDRB 指令和 LDRSB 指令有何区别? 答:1. 零偏移 2. 前索引偏移 3. 程序相对偏移 4. 后索引偏移; LDRB :加载无符 号字节数据, LDRSB 加载有符号字节数据(5请指出 MOV 指令与 LDR

7、加载指令的区别及用途?答: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。(6CMP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。答:CMP 指令将 Rn-operand2,根据结果更新 CPSR 中的相应条件标志位。 CMP R1,0x30SUBHI R1,0x30(7调用子程序是用 B 指令还是用 BL 指令?请写出返回子程序的指令。答:用 BL ; MOV PC,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? 答:用

8、法:LDRcond Rd,=立即数 /标号 +立即数; LDR 伪指令的源操作数是代 表一个常数, LDR 加载指令的源操作数代表一个地址。(9ARM状态与 Thumb 状态的切换指令是什么?请举例说明。答:BX ; 从 ARM 状态切换到 Thumb 状态CODE32LDR R0,=Lable+1BX R0CODE16Lable MOV R1,#12; 从 Thumb 状态切换到 ARM 状态CODE16LDR R0,=LableBX R0CODE32Lable MOV R1,#10(10Thumb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?答:

9、有区别; R8R15。(11Thumb指令集的堆栈入栈、出栈指令是哪两条?答:PUSH 、 POP 。(12Thumb指令集的 BL 指令转移范围为何能达到 4MB ?其指令编码是怎样 的?答:BL 指令事实上是两条指令, 其编码为:11110地址偏移高 11位 、 11111地 址偏移低 11位 , 地址编码 22位, 再左移一位 (半字对齐 , 23位地址寻址 8MB , 即 4MB 。2. 有符号和无符号加法答:(10xFFFF000F (A+0x0000FFF1 (B(0x00000000NZCV=0110如果两个操作数是有符号数, A 是负数, B 是正数, 和是 0, 没有溢出,

10、所以 V=0。 如果两个操作数是无符号数,和是 0,有进位,所以 C=1。(20x7FFFFFFF (A+0x02345678 (B(0x82345677NZCV=1001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 V=1。如果两个操作数是无符号数,没有进位,所以 C=0。(367654321 (A+23110000 (B(0x0568F421NZCV=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 V=0。如果两个操作数是无符号数,没有进位,所以 C=0。第五章1、基础知识:(1 LPC2114可使用的外部晶振频率范围

11、是多少(使用 /不使用 PLL 功能时?晶振频率范围:130 MHz,若使用 PLL 或 ISP 功能为:1025MHz 。(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 P1.25P1.16 复位后用作跟踪端口。P1.26 的低电平使 P1.31P1.26 复位后用作一个调试端口。当 RESET 为低时, BOOT0 与 BOOT1 一同

12、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 (0x000000000x0000001C 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

13、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 BLSOBLS4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

14、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 I

15、SP 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 MH

16、Z？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 3 值应该为（ 00 个字。 0x00000000，8 0x00000000，16 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； EXTMODE =0X00； EXTPOLAR=0X00； /设置 EINT0 为低电平触发 EXTWAKE =0X01； /允许外部中断 0 唤醒掉

17、电的 CPU EXTINT=0x0F； 第四章 /清除外部中断标识 /设置 I/O 连接，PO.16 设置为 EINTO /设置 EINT0 为电平触发模式 0x40000000，8 0x7FFFE000，8 2 5 ）。 01 10 11 ），共有（ ） ）种存影射模式。 1 4 （2）当程序已固化到片内 Flash，向量表保存在 0x00000000 起始处，则 MAP1:0的 （3）LPC2000 系列 APM7 微控制器 ccq 重影射的目标起始地址为（ 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 A

18、REA ENTRY CODE32 START MOV LOOP B ADD_SUB ADDS MOV END 程序清单 4.2 读取 SMI 立即数 T_bit EQU STMFD MRS STMED TST LDRNEH BICNE LDREQ BICEQ LDMFD 0X20 SP！，R0_R3，R12，LR ；现场保护 R0，SPSR SP！，R0 R0，#T_bit R0，LR，#_2 R0，R0,，#0xFF00 R0，LR，#_4 R0，R0，#0Xff000000 ；读取 SPSR ；保存 SPSR ；测试 T 标志位 ；若是 Thumb 指令，读取指令码（16 位） ；取得 T

19、humb 指令的 8 位立即数 ；若是 ARM 指令，读取指令码（32 位） ；取得 ARM 指令的 24 位立即数 SWI_Handler R0，R0，R1 PC，LR ；R0=R0+R1 ；子程序返回 ；文件结束 MOV R1，#10 BL LOOP ADD_SUB ；调用子程序 ADD_SUB ；跳转到 LOOP R0，#0 Examplel,CODE,READONLY ；声明代码段 Examplel ；标识程序入口 ；声明 32 位 ARM 指令 ；设置参数 SP！， R0_R3，R12，PC ；SWI 异常中断返回 程序清单 4.3 使用 IRQ 中断 ENABLE_IRQ MRS

20、R0，CPSR BIC MSR MOV R0，R0，#0x80 CPSR_C，R0 PC，LR 程序清单 4.4 禁能 IRQ 中断 DISABLE_IRQ MRS ORR MSR R0 CPSR R0，R0，#0x80 CPSR_C，R0 MOV PC，LR 程序清单 4.5 堆栈指令初始化 INTSTACK WOV MSR LDR MSR LDR 程序清单 4.6 小范围地址的加载 ADR LDRB DISP_TAB DCB 0xC0，0xF9，0xA4，0xB0，0x99，0x92，0x82，0xF8，0x80，0x90 R0，DISP_TAB R1，R0，R2 ；加载转换表地址 ；使用

21、 R2 作为参数，进行查表 R0，LR CPSR_C，#0xD3 SP，stacksvc CPSR_C，#0xD2 SP，Stacklrq ；保存返回地址 ；设置管理模式堆栈 ；设置中断模式堆栈 程序清单 4.7 中等范围地址的加载 ADR BX LR，RETURNI R1 CODE 16 Thumb_sub MOV 程序清单 4.8 加载 32 位立即数 LDR LDR R0，=IOPIN R1，R0 ；加载 GPIO 的寄存器 IOPIN 的地址 ；读取 IOPIN 寄存器的值 R1，#10 ADRL R1，Thumb_sub1 RETURNI LDR R0，=IOSET LDR STR

22、R1，=0x00500500 R1，R0 ；IOSET=0x00500500 程序清单 4.9 软件延时 DELAYI NOP NOP NOP SUBS BNE 程序清单 4.10 ARM 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 AREA ENTRY CODE32 ARM_CODE BX CODE16 THUMB_CODE MOV MOV ADD B R0，#10 R1，#20 R0，R1 ；R0=10 ；R1=20 ；R0=R0+R1 R0 ADR R0，THUMB_CODE+1 ；跳转并切换处理器状态 Example8，CODE，READONLY R1，R1，#1 DELAYI END