嵌入式系统习题解答(完全修订版).doc

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=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0x12345678，0x4000单元的内容为0x78563412，小端格式时R2的值0x12345678，0x4000单元的内容为0x123456783、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（0xFF2）、0、0xF0000000(0xF024)、200(0xC8)、0xF0000001(0x1F28)。（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。 CMPcond Rn，operand2 CMPR1,0x30 ；将R1与常数0x30比较 LDRLE PC，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 BX LR（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（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R8R15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？ 0xFFFF000F 0x7FFFFFFF 67654321(A) +0x0000FFF1+0x02345678+23110000(B)结果： (0x00000000) (0x82345677)(0x0568F421)NZCV: 0110 1001 0000 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=03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;i8;i+)ai=b7-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：130MHz，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？ 有两种情况可以使芯片进入ISP状态（1）将芯片的P0.14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，Boot Block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P0.14接到地，若需要进入，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？具有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。Focs=11.0592=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=MFosc=5*11.0592=55.296 MHz因为 156MHzFcco320 MHz所以 P = Fcco /（Fcclk*2）=1.4 2.89因为p的值只能去2 、4、8 故 P=2PLLCON = 1;PLLCFG = plldat;PLLFEED = 0xaa;PLLFEED = 0x55;While(PLLSTAT&(110)=0);PLLCON = 3;PLLFEED = 0xaa;PLLFEED = 0x55;M - 1 = 5;P = 2;PLLCFG = 5|(25)return (TRUE);3、存储器重影射：（1）LPC2210具有（4）种存影射模式。3514（2）当程序已固化到片内Flash，向量表保存在0x00000000起始处，则MAP1:0的值应该为（2）。00011011（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。0x00000000，80x40000000，80x00000000，160x7FFFE000，84、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EINTOEXTMODE=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CPUEXTINT=0x0F；/清除外部中断标识第五章1.写出最小系统的定义，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。3.LPC2000系列时钟系统如何设计？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ExamplelENTRY ；标识程序入口CODE32；声明32位ARM指令STARTMOVR0，#0；设置参数MOVR1，#10LOOPBLADD_SUB ；调用子程序ADD_SUBBLOOP；跳转到LOOPADD_SUB ADDS R0，R0，R1 ；R0=R0+R1 MOV PC，LR ；子程序返回 END ；文件结束 4.2读取SMI立即数 T_bit EQU 0X20 SWI_Handler STMFD SP！，R0_R3，R12，LR ；现场保护 MRS R0，SPSR ；读取SPSR STMED SP！，R0 ；保存SPSR TST R0，#T_bit ；测试T标志位 LDRNEH R0，LR，#_2 ；若是Thumb指令，读取指令码（16位） BICNE R0，R0,，#0xFF00 ；取得Thumb指令的8位立即数 LDREQ R0，LR，#_4 ；若是ARM指令，读取指令码（32位） BICEQ R0，R0，#0Xff000000 ；取得ARM指令的24位立即数 LDMFD SP！， R0_R3，R12，PC ；SWI异常中断返回 4.3使用IRQ中断 ENABLE_IRQ MRS R0，CPSR BIC R0，R0，#0x80 MSR CPSR_C，R0 MOV PC，LR 4.4禁能IRQ中断 DISABLE_IRQ MRS R0 CPSR ORR R0，R0，#0x80 MSR CPSR_C，R0 MOV