嵌入式系统应用开发基础课后习题西南交通大学.pdf

西南交通大学信息科学与技术学院 1 嵌入式系统应用开发基础嵌入式系统应用开发基础课后习题课后习题 目录目录 嵌入式系统应用开发基础课后习题 1 第 2 章 2 第 3 章 4 第 4 章 6 第 5 章 7 第 6 章 9 第 7 章 13 嵌入式系统应用开发实践教程课后习题 16 第 7 章 16 第 8 章 19 第 9 章 20 第 10 章 21 第 11 章 24 第 12 章 25 第 13 章 26 西南交通大学信息科学与技术学院 2 第第 2 章章 3 3 CISCCISC 和和 RISCRISC 体系结构各自有什么特点 优缺点有哪些 体系结构各自有什么特点 优缺点有哪些 CISCCISC 是复杂指令集计算 complex instruction set computing 的缩写 CISCCISC 的主的主 要特点要特点是指令的种类繁多 指令功能强大 指令的机器码长度因指令不同而不同 指令的执 行时间也根据不同的指令有较大的差异 RISCRISC 是精简指令集计算 reduced instruction set computing 的缩写 RISCRISC 的主的主 要特点要特点 它精简了 CPU 的指令集 统一了指令的字节长度 并把大部分指令的执行时间限 制在一个时钟周期 特点归纳如下 1 具有一个短小精悍的指令集 2 指令具有相同的 机器码位长 3 95 的指令执行时间为一个时钟周期 4 没有采用 CISC 必用的微指令结构 5 采用了载入 存储 Load Store 模式 6 具有更多数量的寄存器 CISC或RISC结构各自的优缺点主要体现在硬件结构的复杂性和编程软件的复杂性两个 方面 CISCCISC 结构结构缺点 缺点 其结构的 CPU 虽然有着晶体管数量多 结构复杂 功耗大等缺点 CISCCISC 的的优点 优点 但其丰富的指令集使得编程方便简洁 由于其指令功能强大 实现同样 功能所使用的代码量 CISC 要比 RISC 结构 CPU 少很多 RISC 的的优点优点 晶体管数量少 功耗低 指令平均执行速度高 RISCRISC 的缺点 的缺点 其指令集仅提供一些使用频度高的指令 对于一些 CISC 结构下一条指令 就可以完成的功能 就必须用多条 RISC 指令甚至是复杂的程序体来实现 CISC 技术的复杂性在于硬件 在于 CPU 内部用于实现复杂指令必须的微指令控制器实 现技术 RISC 技术的复杂性在于软件 在于编译程序的编写与优化 4 4 冯纽曼结构和哈佛结构各自有哪些特点 冯纽曼结构和哈佛结构各自有哪些特点 冯纽曼结构冯纽曼结构是经典的计算机系统架构方式 主要特征主要特征为程序中指令与数据使用相同的存 储空间 因此指令与数据可以相混 即数据作为指令使用也无妨 冯纽曼结构处理器有以下几个特点冯纽曼结构处理器有以下几个特点 1 必须有一个存储器 2 必须有一个控制器 3 必须有一个运算器 用于完成算术运算和逻辑运算 4 必须有输入和输出设备 用于进行 人机通信 冯纽曼的主要贡献冯纽曼的主要贡献是提出并实现了存储程序的概念 哈佛结构的主要特点哈佛结构的主要特点是程序和数据分别由不同的存储器提供 而且采用独立的总线进行 访问 与冯纽曼结构处理器比较 哈佛结构处理器有两个明显的特点 与冯纽曼结构处理器比较 哈佛结构处理器有两个明显的特点 1 使用两个独立的存储器模块 分别存储指令和数据 每个存储模块都不允许指令 和数据并存 2 使用独立的两条总线 分别作为 CPU 与每个存储器之间的专用通信路径 而这两条总线之间毫无关联 改进型哈佛结构的特点为 改进型哈佛结构的特点为 1 使用两个独立的存储器模块 分别存储指令和数据 每个存储模块都不允许指令 和数据并存 以便实现并行处理 2 具有一条独立的地址总线和一条独立的数据总线 利 用公用地址总线访问两个存储模块 程序存储模块和数据存储模块 公用数据总线则被用 来完成程序存储模块或数据存储模块与 CPU 之间的数据传输 3 CPU 内部保留了程序和数 据分别访问结构 但外部分时复用一组地址和数据总线 冯纽曼结构冯纽曼结构与与哈佛结构的区别哈佛结构的区别 完成一条指令需要 3 个步骤 取指令 指令译码和执行指令 对于冯纽曼结构处理器对于冯纽曼结构处理器 由于取指令和存放数据要从同一个存储空间存取 经同一总线 传输 因而他无法重叠执行 西南交通大学信息科学与技术学院 3 对于哈佛结构对于哈佛结构 由于取指令和存取数据分别经由不同的存储空间和不同的总线 使得 各条指令可以重叠执行 客服了数据流传输的瓶颈 提高了运算速度 5 5 ARM7TDMIARM7TDMI 应用内核由哪些主要功能部件组成 其中的应用内核由哪些主要功能部件组成 其中的 Embedded ICEEmbedded ICE 的作用是什么 的作用是什么 ARM7DDMIARM7DDMI 内核采用了冯纽曼结构内核采用了冯纽曼结构 其应用核包含以下主要功能部件 1 ARM7TDMI 内 核 2 测试访问口控制器 test access tap TAP TAP 作用是实现对芯片所有引出脚的 监控 3 内嵌的在线仿真 in circuit emulator ICE 逻辑 其作用是以硬件的方式提 供对电路调试的支持 4 数据线分离器 BUS splitter Embedded ICEEmbedded ICE 的作用的作用是以硬件的方式提供对电路调试的支持 具体是在 JTAG 逻辑上添 加了硬件断点寄存器 比较器等 我们就可以实现断点设置 三总线触发条件设置等调试环 境 6 6 什么是什么是 ARMARM 体系结构中数据存储的大端格式和小端格式 体系结构中数据存储的大端格式和小端格式 X86X86 处理器中采用的应该处理器中采用的应该 是什么格式 是什么格式 大端格式 字数据的高字节存储在低地址中 而字数据的低字节则存放在高地址中 小端格式 低地址中存放的是字数据的低字节 高地址存放的是字数据的高字节 Intel X86 采用小端格式存放 7 7 ARMARM 核有多少个寄存器 什么寄存器用于核有多少个寄存器 什么寄存器用于 PCPC 程序计数器程序计数器 和链接和链接寄存器 寄存器 R13R13 通通 常用来存储什么 常用来存储什么 ARM 处理器共有 37 个寄存器 其中 31 个通用寄存器 6 个状态寄存器 R13 作为堆栈指针寄存器 SP R14 作为链接寄存器 LR R15 作为程序计数器 PC R13 主 要保存堆栈指针 8 8 ARMARM 核具有哪些工作模式 它们分别是由核具有哪些工作模式 它们分别是由 CPSRCPSR 的哪些位决定的 什么模式使用的寄的哪些位决定的 什么模式使用的寄 存器最少 什么模式使用的寄存器最多 开机或复位时是什么工作模式 存器最少 什么模式使用的寄存器最多 开机或复位时是什么工作模式 工作模式有 工作模式有 1 用户模式 usr user 2 系统模式 sys system 3 快速中断 模式 fiq fast interrupt request 4 中断模式 irq interrupt request 5 数 据访问中止模式 abt abort 6 未定义指令中止模式 und undefined 7 管理模式 svc supervisor 处理器当前的工作模式处理器当前的工作模式是由状态寄存器 CPSR current program status register 中 的最低 5 位 M 4 0 标示和确定的 系统和用户模系统和用户模式所用寄存器为 17 个 而其他其他 5 5 种种模式模式 快速中断模式 中断模式 数 据访问中止模式 未定义指令中止模式 管理模式 所用寄存器为 18 个 当系统复位或开机时将引发复位异常 并进入管理模式管理模式 9 9 什么是什么是 ARMARM 的的 ThumbThumb 状态 状态 CPSRCPSR 的哪一位反映了处理器的状态 复位时是什么状的哪一位反映了处理器的状态 复位时是什么状 态 态 ARM 处理器设置了两种指令代码长度的指令模式 ThumbThumb 状态 状态 以状态寄存器中的标志位 T 1 为标志 所有运行的指令都是 16 位的 对 应的代码存储空间以 16 位对齐 ARM 状态 以状态寄存器中的标志位 T 0 为标志 所有运行的指令都是 32 位的 对应 的代码存储空间以 32 位对齐 状态寄存器状态寄存器 CPSRCPSR 的标志位的标志位 T T 反映了处理器的状态 系统复位时处于系统复位时处于 ARMARM 状态状态 ARM 处 西南交通大学信息科学与技术学院 4 理器的初始工作状态处于 32 位的 ARM 状态 1010 ARMARM 有哪几个异常类型 当产生有哪几个异常类型 当产生 FIQFIQ 异常时 异常时 PCPC 将指向异常向量表的哪个地址 将指向异常向量表的哪个地址 ARMARM 的异常类型有 的异常类型有 复位异常 未定义指令异常 软件中断异常 指令预取中止异常 数据中止异常 IRQ 外部中断请求 和 FIQ 快速中断请求 当产生当产生 FIQFIQ 异常时异常时 PC 设置为 0 x0000 001C 1111 请描述请描述 ARMARM 处理器对异常的响应过程及返回过程 处理器对异常的响应过程及返回过程 异常响应过程 异常响应过程 1 第 i 条指令执行时发生异常 2 第 i 2 条指令地址存入链接寄存 器 LR 保存返回地址 3 CPSR 复制到异常对应 SPSR saved program status register 程序状态保存寄存器 保存当前状态 4 CPSR 的 M 4 0 位变换为本异常对应值 转换 工作模式 5 CPSR 的 T 位变换为 0 设置为 ARM 方式 6 异常是复位或 FIQ 6 1 N CPSR 的 F 位不变 6 2 Y CPSR 的 F 位变换为 1 禁止新的 FIQ 7 CPSR 的 I 位变换为 1 禁止新的 IRQ 8 PC 0 x000000XX 异常向量地址 转向异常向量 9 执行 PC 指 定单元内的跳转指令转入异常处理程序 返回过程 返回过程 1 将链接寄存器 LR 的值直接送到 PC 或者减去相应的偏移量后送到 PC 中 2 SPSR 复制会 CPSR 3 若在进入异常处理时设置了中断禁止位 要在此清除 另外 由于程序总是从复位异常处理程序开始执行的 故复位异常处理程序不需要返回 1212 不同异常下各自的返回地址应该为何值 不同异常下各自的返回地址应该为何值 异常类型异常类型 异常返回的位置异常返回的位置 需设置的需设置的 PCPC 值值 对应的返回指令对应的返回指令 复位复位 无返回 无 无 未定义指令未定义指令 未定义指令后第 1 条指 令地址 LR MOVS PC LR 软中断软中断 SWISWI SWI指令后第1条指令地 址 LR MOVS PC LR 指令预取中止指令预取中止 本预取中止指令地址 LR 4 SUBS PC LR 4 IRQIRQ 断点后第 1 条指令地址 LR 4 SUBS PC LR 4 FIQFIQ 断点后第 1 条指令地址 LR 4 SUBS PC LR 4 数据预取中止数据预取中止 本数据中止指令地址 LR 8 SUBS PC LR 8 1313 说明说明 ARMARM 处理器的异常向量表和处理器的异常向量表和 X86X86 的中断向量表有何不同 的中断向量表有何不同 与 X86 中断向量表不同的地方是 ARM 的异常向量表内的每个表项内容不是处理程序的 入口地址 而是一条跳转到异常处理程序的跳转指令跳转指令 处理器执行跳转指令 PC 保存其地 址 就可进入异常处理程序运行 第第 3 章章 1 ARM 处理器有哪些寻址方式 其中哪些是针对存储器的 汇编指令可寻址的数据存放点汇编指令可寻址的数据存放点有 4 个 1 包含于指令中 立即数 立即数 2 包含于处理 器内部的寄存器中 寄存器数据寄存器数据 3 包含于处理器外部的存储器中 存储器数据 存储器数据 4 包含于外设端口中 外设地址空间或 外设地址空间或 I OI O 空间 空间 故寻址方式故寻址方式有 1 立即寻址 2 寄存器寻址 3 单存储器数据寻址 3 1 寄存 器间接寻址 3 2 基址变址寻址 4 多寄存器寻址 5 堆栈寻址及其若干模式 西南交通大学信息科学与技术学院 5 其中多寄存器寻址的格式为 LDMXX STMXX Rn 寄存器列表 XX 有四个选项 1 IA increment after 先读写数据后递增存储器地址值 2 IB increment before 先递增存储器地址值后读写数据 3 DA decrement after 先读 写数据后递减存储器地址值 4 DB decrement before 先递减存储器地址值 后读写数 据 针对存储器的寄存器有针对存储器的寄存器有 寄存器间接寻址 基址变址寻址 多寄存器寻址 堆栈寻址 2 2 ARMARM 处理器是如何进行堆栈操作的 什么是满堆栈 空堆栈 递增堆栈 递减堆栈 处理器是如何进行堆栈操作的 什么是满堆栈 空堆栈 递增堆栈 递减堆栈 堆栈是定义于存储区内的一块特殊区域 专用于保存当程序发生转移运行时的场景信息 堆栈操作遵循先进后出先进后出 堆栈操作有两种方式 堆栈操作有两种方式 满堆栈操作和空堆栈操作 满堆栈操作特点 满堆栈操作特点 先移动 4 个字节的偏移地址 减 4 或加 4 再写入 4 字节的字数据 由于堆栈操作结束后的当前堆栈指针所指向的存储单元存有最后一个压入堆栈的数据 故称 为满堆栈满堆栈 空堆栈的操作特点 空堆栈的操作特点 先写入字数据 然后移动 4 字节的偏移地址 由于堆栈操作结束后 的当前堆栈指针指向的存储单元没有本次存入的数据 故称为空堆栈空堆栈 满递增堆栈 满递增堆栈 堆栈指针指向最后压入的数据 堆栈由低地址向高地址增长 满递减堆栈 满递减堆栈 堆栈指针指向最后压入的数据 堆栈由高地址向低地址增长 空递增堆栈 空递增堆栈 堆栈指针指向写一个将要放入数据的空位置 且由低地址向高地址增长 空递空递减减堆栈 堆栈 堆栈指针指向写一个将要放入数据的空位置 且由高地址向低地址增长 3 3 在在 ARMARM 的数据传输类指令中 是什么原因限制了指令中立即数的格式 以下哪些立的数据传输类指令中 是什么原因限制了指令中立即数的格式 以下哪些立 即数是合法的 即数是合法的 1 0X61000001 2 0X60000008 3 0X0004A100 4 0X001B7000 限制指令中立即数格式的原因 限制指令中立即数格式的原因 由于 ARM 处理器的指令长度限制为 32 位 而数据处理 及传输类指令的机器码只有 12 位用于存储第二操作数 立即数 所以不可能在这 12 位的 空间内容纳一个 32 位的立即数 所以要求指令中提供的立即数必须是能够经过一定循环右 移后成为 8 位的有效数据和 4 位的循环移位次数值 以存入指令的立即数空间 在立即数的 12 位域中 低 8 位用于装载指令中提供的 8 位立即数 高 4 位为移位基值 内含的 0 15 乘以 2 移位次数移位次数必须必须是是 0 300 30 的共的共 1616 个偶数个偶数中的一个中的一个 将以上 4 个立即数循环右移偶数次 看是否可以得到高高 2424 位全为零位全为零 显然 1 2 3 合法 4 不合法 4 4 ARMARM 中采用什么指令对程序状态寄存器中采用什么指令对程序状态寄存器 CPSRCPSR or SPSRor SPSR 进行操作 使用指令时有进行操作 使用指令时有 什么需要注意的事项 什么需要注意的事项 1 MRS 指令 Move CPSR or SPSR to Register 把程序状态寄存器的内容传送到通 用寄存器 2 MSR 指令 Move register to CPSR or SPSR 把通用寄存器数据传送到程 序状态寄存器 需要注意的是需要注意的是 对于对于 MRSMRS 指令 指令 通用寄存器不能采用 R15 PC 另外在用户和系统模 式下不能访问 SPSR 因为这两种模式下没有对应的 SPSR 对于对于 MSRMSR 指令 指令 1 MSR 不采用 立即数对 CPSR 或 SPSR 赋值 而是先将选择的值设置到某个寄存器内 然后用 MSR 进行传输 2 为了不破坏未更改的内容 通常在 MSR 指令中标出需要修改的位域 3 该指令用于 更新条件标志 中断允许位或者处理器模式 程序状态寄存器的值通常通过如下过程更新 程序状态寄存器的值通常通过如下过程更新 把程序状态寄存器的值通过 MRS 指令先 西南交通大学信息科学与技术学院 6 传送到通用寄存器 修改通用寄存器的相关位 然后将更新后的通用寄存器的值恢复到程序 状态寄存器 4 若源数据采用立即数格式来修改已分配的位域 需要特别注意不可包含未 分配的位域 但利用立即数格式修改标志位域是合法的 5 5 指出下列指令中的各个源 目的操作数分别采用的是何种寻址方式 指出下列指令中的各个源 目的操作数分别采用的是何种寻址方式 1 MOV R0 R1 ROR 8 源 寄存器寻址 目 寄存器寻址 2 LDMIA R0 R2 R6 源 寄存器寻址 目 寄存器寻址 3 MOV R0 0 xFC0 源 立即数寻址 目 寄存器寻址 4 LDR R0 R1 2 源 基址变址寻址 目 寄存器寻址 6 6 指出以下各个指令的语法错误 指出以下各个指令的语法错误 1 ADD R3 R7 0 x102A 2 STMIA R5 R4 R5 R6 R9 3 STRD R14 R9 36 4 CMP R2 R15 ASR R0 7 给以下指令加上注解 1 BLLT ABC 2 CMN R0 6400 3 MOVS R0 R0 ASR R3 4 EORS R0 R0 R3 ROR R6 5 BICHES R8 R10 R0 RRX 6 SUBS R8 R6 240 7 ADCHI R11 R0 R3 8 STMDB R R3 R6 R11 R12 9 STRD R0 R9 R2 10 SUB R11 R12 R3 ASR 5 第第 4 章章 4 5 1 排序 降序冒泡排序 source code AREA Program CODE READONLY ENTRY Main LDR R6 List MOV R0 0 LDRB R0 R6 MOV R8 R6 SORT ADD R7 R6 R0 MOV R1 0 ADD R8 R8 1 NEXT LDRB R2 R7 1 LDRB R3 R7 CMP R2 R3 BCC NoSwitch STRB R2 R7 1 STRB R3 R7 西南交通大学信息科学与技术学院 7 ADD R1 R1 1 SUB R7 R7 1 NoSwitch CMP R7 R8 BHI Next CMP R1 0 BNE Soet Done SWI 10 32bits 11 无用 DW6 25 24 确定 确定 BANK6 的数据宽度 00 8bit 01 16bits 10 32bits 11 无用 DW5 21 20 确定 确定 BANK5 的数据宽度 00 8bit 01 16bits 10 32bits 11 无用 DW4 17 16 确定 确定 BANK4 的数据宽度 00 8bit 01 16bits 10 32bits 11 无用 DW3 13 12 确定 确定 BANK3 的数据宽度 00 8bit 01 16bits 10 32bits 11 无用 DW2 9 8 确定 确定 BANK2 的数据宽度 00 8bit 01 16bits 10 32bits 11 无用 DW1 5 4 确定 确定 BANK1 的数据宽度 00 8bit 01 16bits 10 32bits 11 无用 DW0 2 1 确定 确定 BANK0 的数据宽度 00 8bit 01 16bits 10 32bits 11 无用 6 6 S3C2440S3C2440 中有哪些与存储器管理有关的寄存器 其中如果要对中有哪些与存储器管理有关的寄存器 其中如果要对 SDRAMSDRAM 进行设置 进行设置 需要用到哪些寄存器需要用到哪些寄存器 寄存器名称寄存器名称 作用作用 总线宽度及等待控制寄存器 BWSCON 为 BANK1 BANK7 设置数据总线宽度 设置处理器在访问存储器时是否需要插入等待周期和是否 进行 UB LB 选择 BANK0 BANK5 控制寄存器 BANKCONn n 1 5 BANK0 BANK5 不支持动态存储器 用于设置各自所配置的 ROM 及 SRAMSRAM 类型存储器的页模式存 储器数据访问单位及相关控制信号的延迟时间 BANK6 BANK7 控制寄存器 BANKCONn BANK6 BANK7 不仅支持 ROM SRAM 还可以支持动态存储器 用于设置各自所配置的 ROM 或 SRAM 类型存储器的也模式存 储器数据访问单位及相关控制信号的延迟时间 BANK6 和 BANk7 的 SDRANSDRAN 刷新 控制寄存器 REFERSH 动态存储器的主主要特点要特点 需要不断刷新 每次刷新过程是动 态存储器控制单元逐个启动所有行地址对每行中的列单元 充电的过程 用户需要设置 用户需要设置 是否需要刷新 刷新工作模式 自动和自主模式 刷新周期时间及每个行地址延迟时间 等参数 存储区容量设置寄存器 BANKSIZE 对于 BANK6 BANK7 允许在不超出该范围内选用不同容量 的存储器芯片 SDRAMSDRAM 模式寄存器设置寄存器 MRSRBn MRSR 寄存器在 SDRAMSDRAM 存储区正运行代码期间决不可重新配 置 在休眠模式下 SDRAMSDRAM 必须处于自主刷新 self refresh 西南交通大学信息科学与技术学院 19 模式 对 SDRAM 进行设置 显然要用到 REFRES 刷新控制寄存器和 MRSRBn 模式寄存器设置寄存器 7 7 S3C2440S3C2440 处理器处理器对存储器数据访问对存储器数据访问的大小端格式是如何设置的 的大小端格式是如何设置的 通过协处理器 CP15 内的控制寄存器 C1 加以设置 8 8 S3C2440 S3C2440 中的特殊功能寄存器作用是什么 它们位于整个存储空间的什么位置 中的特殊功能寄存器作用是什么 它们位于整个存储空间的什么位置 另外请指出以下功能部件的地址 总线宽度及等待寄存器另外请指出以下功能部件的地址 总线宽度及等待寄存器 BWSCONBWSCON 异步串口 异步串口 UART0UART0 控制寄控制寄 存器存器UCON0UCON0 GPIOGPIO口口A A的数据寄存器的数据寄存器PDATAPDATA 定时器控制寄存器 定时器控制寄存器TCONTCON 时钟控制寄存器 时钟控制寄存器CLKCONCLKCON 和和 IRQIRQ 中断服务悬挂寄存器中断服务悬挂寄存器 I ISPRI ISPR 特殊功能寄存器特殊功能寄存器是 S3C2440 内专门用于对其内部不同功能部件进行工作模式选择 工工作模式选择 工 作过程控制 工作状态记录 工作数据缓存作过程控制 工作状态记录 工作数据缓存等操作的寄存器簇 这些特殊功能寄存器存储在地址为0 x48000000 0 x60000000的384MB空间特殊功能寄存 器区 寄存器名称寄存器名称 地址地址 存储器控制器 BWSCON 0 x48000000 异步串口 UARTUCON0 0 x50000004 GPIO 口 A 的数据寄存器 PDATA 0 x56000004 定制器控制寄存器 TCON 0 x51000008 时钟控制寄存器 CLKCON 0 x4C00000C IRQ中断服务悬挂寄存器I ISPR 9 9 请说明 请说明 S3C2440S3C2440 内的垫脚石功能产生的缘由及实现机理 如何选择系统仅配置有内的垫脚石功能产生的缘由及实现机理 如何选择系统仅配置有 NAND NAND FLASHFLASH 存储器的存储空间分配方式 对于存储器的存储空间分配方式 对于 SRAMSRAM 的地址位于何处 的地址位于何处 当当OM 1 0 OM 1 0 引脚为引脚为0000状态时状态时 系统引导程序和操作系统都固化于NAND FLASH存储器内 因 NAND FLASH 存储器的最小读取单位是扇区 故无法在其内直接运行程序 需要将其内的 程序拷贝到可运行程序的存储器 4KB 的 SRAM 或 DRAM 内再运行 这一 4KB 的 SRAM 存储 器的作用称为垫脚石垫脚石 将前 4KB NAND FLASH 的内容拷贝到 SRAM 后 将 SRAM 定位在以 0 x00000000 为起始地址 的空间内 然后从 0 x00000000 开始运行 SRAM 内的引导程序 第第 8 章章 1 S3C2440 有哪两种外部时钟源 有哪两种外部时钟源 它它们们的区别是什么 的区别是什么 S3C2440 如何进行选择 如何进行选择 S3C2440 处理器的外部时钟源 处理器的外部时钟源 有源晶振和无源晶振 区别 区别 有源晶振需要电源供电 无源晶振不需要电源供电 S3C2440 处理器 通过外部的两根引脚两根引脚 OM3 和和 OM2 选择外部时钟的连接方式 启动时时钟源的选择启动时时钟源的选择 模式设置引脚模式设置引脚 OM 3 2 外部时钟源外部时钟源 MPLL 状态状态 UPLL 状态状态 USB 时钟源时钟源 00 无源晶振 On On 无源晶振 01 无源晶振 On On 有源晶振 10 有源晶振 On On 无源晶振 11 有源晶振 On On 有源晶振 西南交通大学信息科学与技术学院 20 2 什么是有源晶振和无源晶振 为什么不能由外部产生很高的处理器系统时钟 什么是有源晶振和无源晶振 为什么不能由外部产生很高的处理器系统时钟 S3C2440 的时钟功能单元可选两种外部时钟输入方式 方式一 方式一 利用了处理器内部集成的振荡器所需的正反馈选频放大电路 其外部只需要接三 点式振荡电路中的电容和起电感作用的石英晶体 因晶体无需接电源 故简称无源晶振 因晶体无需接电源 故简称无源晶振 方式二 方式二 直接连接了与信号发生器一样的振荡器 其内部包含了晶振等三点式振荡原件及 正反馈选频放大电路 因需电源供电 简称有源晶振 因需电源供电 简称有源晶振 因为因为通常在同一系统中 频率越高 系统速度就越快 但同时功耗就越大 由于产生时钟 的振荡电路需要电容和电感 只能在处理器外部提供 而外部振荡电路频率越高 对电路板 造成的干扰就越大 所以需要将高频率的时钟限制在处理器内部 3 嵌入式处理器内部通过什么机制将外部输入的时钟频率升高 嵌入式处理器内部通过什么机制将外部输入的时钟频率升高 许多处理器采用了以较低频率的外部晶体振荡信号去激发出较高内部时钟频率的倍频技术倍频技术 实现倍频技术的关键部件是锁相环 锁相环 PLL 电路 电路 其主要功能其主要功能是从晶振信号的谐波中选择 放大并稳定地输出 N 倍于晶振频率的输出时钟信号 4 S3C2440 中用于设置内部系统时钟频率的有哪些寄存器 它们各自的作用是什么 中用于设置内部系统时钟频率的有哪些寄存器 它们各自的作用是什么 锁相环功能单元针对 MPLL 和 UPLL 分别设置了两个锁相环控制寄存器两个锁相环控制寄存器 MPLLCON 和 UPLLCON 提供给用户自行设置所需的锁相环输出频率 作用 作用 PLL 控制寄存器 MPLLCON 和 UPLLCON 是 32 位寄存器 有效的设置位是 16 位 用于设置内部时钟 PLL 的分频值 16 个有效位分别为 MDIV PDIV SDIV 等 3 个不同的 设置位域 5 S3C2440 中有哪些功耗管理模式 它们是如何设置选择的 中有哪些功耗管理模式 它们是如何设置选择的 S3C2440 提供了 4 种不同能耗的工作模式种不同能耗的工作模式 常规模式 低速模式 空闲模式和休眠模式 如何设置 如何设置 1 普通模式 NORMAL 和低速模式 SLOW 通过慢时钟控制寄存器慢时钟控制寄存器 CLKSLOW 内内 的的 SLOW BIT 位位进行设置 2 休眠模式和空闲模式通过控制寄存器的控制寄存器的 SLEEP 和和 IDLE 位位进行转换设置 6 已知 外部输入时钟 Fin 12MHz 要求 UCLK 48MHz FCLK 530 MHz HCLK PCLK 100MHz 所有功能单元都提供时钟 常规工作模式 编写相关的寄存器设置程 序片段 问李扬 问李扬 第第 9 章章 1 GPIO 有哪些主要特点 有哪些主要应用场合 有哪些主要特点 有哪些主要应用场合 GPIO general purpose input and output 通用输入输出接口 通用输入输出接口 是一种可灵活改变引脚 功能或直接由单个或多个引脚进行数据输入输出操作的技术 具有两个显著特点具有两个显著特点 1 所有 GPIO 引脚都是多功能的 可以是通用的输入输出引脚 也可以是作为某个特定功能单元的专属信号引脚 2 作为通用的输入输出引脚时可以直接 对某个或某一组引脚进行数据的输入输出操作 嵌入式处理器的应用往往需要对某个引脚灵活进行数据输入输出操作 而且希望引脚功 西南交通大学信息科学与技术学院 21 能多样化 2 S3C2440 共有多少个共有多少个 GPIO 引脚 它们分成了多少个不同的组 每个引脚 它们分成了多少个不同的组 每个 GPIO 引脚的功能引脚的功能 是如何设置的 功能最多的是哪几个是如何设置的 功能最多的是哪几个 GPIO 引脚 引脚 S3C2440 共有 130 根 GPIO 引脚 分成 GPA GPB GPJ 共 9 个组进行管理 GPIO 引 脚功能通过对 GPIO 控制寄存器和数据寄存器进行编程设置来实现 因为每个组都配有一个 GPIO 控制寄存器和数据寄存器 3 设计设计 GPIO 引脚编程的有哪几个寄存器 它们各自的作用是什么 引脚编程的有哪几个寄存器 它们各自的作用是什么 寄存器名称寄存器名称 作用作用 GPIO 控制寄存器 通过对控制寄存器进行编程以设置引脚为通用输入输出功能 GPIO 数据寄存器 该寄存器用于确定本组被设置为通用输入输出功能的引脚状态 上拉电阻寄存器 控制开关 K 的关闭 作用是为了在引脚没有接外部负载时处于开 启态 这样不会产生由两个晶体管产生的静态功耗 混合功能控制寄 存器 MIXCCR 用于设置休眠模式下数据总线上拉电阻 USB 工作模式 CLKOUT 时钟源 DCLK 控制寄存器 DCLKCON 通过对 DCLKCON 寄存器的设置可以选择 DCLK 输出信号的周期以 及占空比 通用状态寄存器 GSTATUSn 用于记录和设置部分重要的引脚及工作过程的状态 驱动强度控制寄 存器 DSCn 该寄存器用于设置有关引脚的输出电流强度值 存储器休眠控制 寄存器 MSLCON 该寄存器用于设置存储器相关引脚在休眠模式下的状态 总结 总结 9 个 GPIO 组中都设置有控制寄存器和数据寄存器 除 A 组外的其他组都有上拉 电阻寄存器 4 如果需要将 GPIO G3 引脚作为外中断 EINT11 请求输入脚且为高电平有效 而 G 组的 其他引脚全都作为 GPIO 输入脚 需要对哪个寄存器进行设置 如何编写设置程序 5 针对图 9 5 所示的电路编写逐个点亮每位 LED 灯并不断循环的有关程序片段 第第 10 章章 1 S3C2440 共有多少个中断源 可管理控制的有多少个 共有多少个中断源 可管理控制的有多少个 有 60 个中断源 可管理控制的也有 60 个 2 S3C2440 的一个中断请求送达处理器核心去处理都要经历的一个中断请求送达处理器核心去处理都要经历哪些哪些中断优先管理环节 中断优先管理环节 序号序号 15 个子中断源个子中断源 20 个外中断源个外中断源 24 个独立中断源个独立中断源 1 子中断源悬挂寄存器 外部中断悬挂寄存器 2 子中断源屏蔽寄存器 外部中断屏蔽寄存器 3 转 5 外部中断控制寄存器 西南交通大学信息科学与技术学院 22 4 外部中断滤波器寄存器 5 转 5 主中断源悬挂寄存器 6 主中断屏蔽寄存器 7 中断模式寄存器 8 IRQ 模式中断优先级寄存器 9 中断悬挂寄存器 10 中断偏移寄存器 3 请说明请说明 S3C2440 的的 60 个中断源是如何分成两级进行管理的 哪些中断源属于一级中个中断源是如何分成两级进行管理的 哪些中断源属于一级中 断源 哪些属于二级中断源 断源 哪些属于二级中断源 其中第第 1 级中断源管理机构级中断源管理机构面对的是 32 个中断请求输入 包括 24 个独立的中断请求 源和 8 个共享中断源 独立中断源主要由处理器内部集成的重要外设功能单元和 4 个外部中 断源占有 8 个共享中断请求由第 2 级中断源提供 第第 2 级中断管理机构级中断管理机构包括一个可管理 15 个内部子中断源的管理单元和一个可管理 20 个外部中断源的管理单元 它们受理的中断 源产生的中断请求将以分组方式共用第 1 级中断管理机构的一个位 4 当异步串口 当异步串口 UART0 接收中断源接收中断源 INT RXD0 产生中断请求时 将经过哪些硬件机构后最产生中断请求时 将经过哪些硬件机构后最 终转发给处理器处理 终转发给处理器处理 中断源 INT RXD0 由子中断源管理寄存器组子中断源管理寄存器组进行管理 序号序号 寄存器寄存器 1 子中断源悬挂寄存器 2 子中断源屏蔽寄存器 3 主中断源悬挂寄存器 4 主中断屏蔽寄存器 5 中断模式寄存器 6 IRQ模式中断优先级寄存器 7 中断悬挂寄存器 8 中断偏移寄存器 5 如果要编程设置对外中断源 如果要编程设置对外中断源 EINT0 进行响应 需要涉及哪些寄存器 进行响应 需要涉及哪些寄存器 外部中断外部中断是指处理器通过外部引脚特设的中断请求输入端口 用于输入处理器外部配接 的外设功能部件产生的中断请求信号 外中断 EINT0 EINT23 共 24 个 其中其中 EINT0 EINT3 由由 第 1 级中断管理机构引入 其他由其他由第 2 级的外中断源管理机构引入 所以 EINT0 是由第 1 级中断管理机构引入的 涉及的寄存器涉及的寄存器如下表所示 如下表所示 序号序号 寄存器名称寄存器名称 作用作用 1 中断源悬挂寄存器 SRCPND source pending 可以通过查阅该寄存器位为 1 的位来了解当前已发出中断 请求的有哪些中断源 2 中断屏蔽寄存器 INTMASK interrupt mask 用于允许和禁止处理器对各中断源的响应 3 中断模式寄存器 INTMOD 用于选择 IRQ 或 FIQ 中断方式 4 IRQ 模式中断优先级寄存器 PRIORITY 对 IRQ 中断优先级进行选择 5 中断悬挂寄存器 INTPND记录由中断优先级判别逻辑最终选出的中断请求 西南交通大学信息科学与技术学院 23 interrupt pending register 6 中断偏移寄存器 INTOFFSET interrupt offset register 用数字记录在中断悬挂寄存器 INTPND 内有效位的位置 由于中断悬挂寄存器 INTPND 记录一个有效位后 用户 需要获取该位的序号并由此去寻找对应的中断处理程序 6 请说明中断悬挂寄存器 子中断源悬挂寄存器 外部中断源悬挂寄存器各自的作用以请说明中断悬挂寄存器 子中断源悬挂寄存器 外部中断源悬挂寄存器各自的作用以 及相互关系 中断源悬挂寄存器与中断悬挂寄存器 中断偏移寄存器的关系是什么 及相互关系 中断源悬挂寄存器与中断悬挂寄存器 中断偏移寄存器的关系是什么 序号序号 寄存器名称寄存器名称 作用作用 1 中断悬挂寄存器 INTPND interrupt pending register 记录由中断优先级判别逻辑最终选出的中断请求 2 子中断源悬挂寄存器 SUBSRCPND 同上 3 外部中断悬挂寄存器 EINTPEND 用于记录外部中断源 EINT23 EINT4 是否产生中断请求 中断源悬挂寄存器与中断悬挂寄存器 中断偏移寄存器的关系是什么 中断源悬挂寄存器与中断悬挂寄存器 中断偏移寄存器的关系是什么 中断源悬挂寄存器的作用 中断源悬挂寄存器的作用 可以通过查阅该寄存器位为 1 的位来了解当前已发出中断请求的有哪 些中断源 中断悬挂寄存器的作用 中断悬挂寄存器的作用 记录由中断优先级判别逻辑最终选出的中断请求 中断偏移寄存器的作用 中断偏移寄存器的作用 用数字记录在中断悬挂寄存器 INTPND 内有效位的位置 7 请说明外部中断 请说明外部中断 EINTn 都有哪些触发方式 其中断滤波器的作用是什么 都有哪些触发方式 其中断滤波器的作用是什么 外部中断控制寄存器外部中断控制寄存器 EXTINTn 的作用 的作用 设置外部中断引脚触发中断的有效信号模式 包 括电平模式 高低电平 和边沿模式 中断滤波器的作用 中断滤波器的作用 为防止外部中断因干扰信号引发假中断 该滤波器寄存器设置 EINT23 EINT16 8 个外部中断请求信号的滤波时钟及滤波时间宽度 8 简述简述 S3C2440 响应中断的过程响应中断的过程 并说明并说明事先事先需要建立哪些必须的数据结构 需要建立哪些必须的数据结构 步骤步骤 详细过程详细过程 1 当序号为 XXX 的中断源向处理器核心发出 IRQ 类型中断请求时 CPU 将自动转移到 异常向量表内的 IRQ 响应地址 0 x00000018 去运行 2 地址 0 x00000018 内预存有跳转到中断源识别程序段 IsrIRQ 的跳转指令 该程序段主 要是读取中断偏移寄存器的值并以此作为索引值再乘以 4 形成二级向量表内偏移地 址 该偏移地址与二级向量表起始地址相加即生成指向当前寻址的中断向量 中断 处理程序地址 地址 HandleXXX 3 寻址二级向量表内 HandleXXX 地址单元并获取中断处理程序地址 IsrXXX 并将 其置入 PC 4 跟随 PC 内容转移到起始地址 IsrXXX 对应的中断处理程序运行 5 执行完中断服务程序后返回断点 9 请说明为什么中断处理程序结束时必须清除中断悬挂寄存器及中断源悬挂寄存器内 部 西南交通大学信息科学与技术学院 24 第第 11 章章 1 S3C2440 有多少个定时器 其中哪几个有外部输出引脚 哪些有有多少个定时器 其中哪几个有外部输出引脚 哪些有 PWM 功能 哪些有功能 哪些有 死区设置功能 死区设置功能 S3C2440 集成了定时器 0 定时器 4 共 5 个定时器 其中定时器 0 3 有 PWM 定时器 4 是一个内部定时器 没有外部输出引脚 定时器 0 和定时器 1 有死区产生器 用于电机等感 性负载 2 什么是定时器的周期方式和单触发方式 什么是定时器的周期方式和单触发方式 S3C2440 内如何选择这两种不同的工作方内如何选择这两种不同的工作方 式 式 单触发定时模式 单触发定时模式 一次定时过程结束后不再进行新的定时计数过程 周期都是模式 周期都是模式 一次定时过程结束后 允许继续进行新一轮的定时计数过程而且周而 复始 减 1 计数器会自动恢复其计数初始值 接着进行新一轮的计数过程并循环往复 通过设置定时器控制寄存器设置定时器控制寄存器 TCON 内的对应位为 1 即可选择周期定时模式 为 0 则选择 为单触发定时模式 3 如果要编程设置某个定时器的输出信号频率 需要针对哪几个寄存器进行编程 如果要编程设置某个定时器的输出信号频率 需要针对哪几个寄存器进行编程 序号序号 分频器分频器 如何设置如何设置 1 8 位预分频器 通过定时器配置寄存器 TCFG0 进行设置 2 粗分频器 分频值可选 1 2 1 4 1 8 1 16 通过对定时器配置寄存器 1 TCFG1 进行选择设置 3 细分频器 细粒度 16 位计数缓冲寄存器 TCNTBn 以及一个具 体完成分频操作的 16 位减 1 计数器 TCNTn 构成 4 观察寄存器 TCNTOn 作用是当需要读取减 1 计数器 TCNTn 的当前值时 缓存其当前值 4 如果要编程设置某个定时器的输出信号占空比 需要针对哪几个寄存器进行编程 如果要编程设置某个定时器的输出信号占空比 需要针对哪几个寄存器进行编程 定时比较缓存寄存器定时比较缓存寄存器 TCMPBn 和定时比较寄存器和定时比较寄存器 TCMPn 当减 1 计数器的值减到与定 时比较寄存器内的值相同时 PWM 脉宽调制电路立刻将输出由低电平变为高电平并维持到 减 1 计数器的值减到 0 从而获得不同占空比的输出信号 5 如果要利用 如果要利用定时定时器器2的输出信号为定时中断信号 需的输出信号为定时中断信号 需要要针对哪些寄存器进行编程设置 针对哪些寄存器进行编程设置 定时器定时器 2 专属寄存器组 专属寄存器组 定时器 2 计数缓冲寄存器 TCNTB2 定时器 2 比较缓冲寄存器 TCMPB2 定时器 2 计数观察寄存器 TCNTO2 定时器定时器 如何设置如何设置 定时器配置寄存器定时器配置寄存器 0 TCFG0 15 8 确实定时器 2 4 预分频器的值 定时器配置寄存器定时器配置寄存器 1 TCFG1 23 20 选择 DMA 请求通道 0011 timer2 11 8 选择定时器 2 的 MUX 输入 定时控制寄存器定时控制寄存器 TCON 15 设置定时器 2 分频值的自动重载方式 14 设置定时器 2 的输出反相器的开关 13 设置定时器 2 的手动更新方式 西南交通大学信息科学与技术学院 25 12 设置定时器 2 的启动停止 6 看门狗定时器的作用是什么 喂狗程序的作用是什么 看门狗定时器的作用是什么 喂狗程序的作用是什么 看门狗定时器的作用 看门狗定时器的作用 当系统中程序跑飞 即系统处于失控状态 时 在经过一个预先设置 的时间后产生复位信号 使得系统重新开始运行 从死机的状态解脱出来 喂狗程序的作用 喂狗程序的作用 如果在一个程序正常的运行过程中 看门狗定时器会不断被重置定时值 这样就永远不会到达定时结束的时刻 也就不会产生复位信号 如果程序跑飞 就不会再对 定时器进行重复设置 将导致定时器定时过程结束并产生复位信号 7 已知系统时钟 已知系统时钟 PCLK 为为 50MHz 预分频值为预分频值为 100 分频系统取为 分频系统取为 1 16 若要获得频率若要获得频率 3KHz 占空比 占空比 50 的输出信号 请写出相关寄存器