2011嵌入式设计复习题答案解析

一、 填空题1、哈佛体系结构数据空间和地址空间（ 分开 ），ARM920T采用（ 哈佛 ）的内核架构。2、 ARM7TDMI采用（ 3 ）级流水线结构，ARM920TDMI采用（ 5 ）级流水线。3、ARM7TDMI中，T表示支持16位Thumb指令集，D表示（ 在片可调式 ），M表示内嵌乘法器Multiplier，I表示（ 嵌入式ICE ），支持在线断点和调试。4、“嵌入性”、“专用性”与“计算机系统”是嵌入式系统的三个基本要素。5、ARM处理器共有37个寄存器，31个通用寄存器，6个状态寄存器。寄存器R13通常用作堆栈指针，称作SP。寄存器R14用作子程序链接寄存器，也称为链接寄存器LK （Link Register）。6、程序状态寄存器CPSR的N、Z、C、V分别指-，I=1指-禁止IRQ中断-、F=1指-禁止FIQ中断-，M4：0用做-处理器模式选择-。7、ARM微处理器支持四种类型的堆栈，即：满递增堆栈、满递减堆栈、空递增堆栈、空递减堆栈。8、ARM微处理器有 7 种工作模式，它们分为两类 特权模式 、 非特权模式 。其中用户模式属于 非特权模式 9、ARM支持两个指令集， ARM核因运行的指令集不同，分别有两个状态 ARM状态 、thumb状态，状态寄存器CPSR的 T （或者填 D5 ） 位反映了处理器运行不同指令的当前状态10、ARM处理器有两种总线架构，数据和指令使用同一接口的是 冯诺依曼结构 ，数据和指令分开使用不同接口的是 哈佛结构 11、ARM核有多个寄存器，其中大部分用于通用寄存器，有小部分作为专用寄存器， R15 寄存器用于存储PC，R13通常用来存储 SP （或者填 堆栈指针） 12、编译链接代码时，有两种存储代码和数据的字节顺序，一种是 小端对齐 ，另一种是 大端对齐 13、不同的中断处理不同的处理模式，具有不同的优先级，而且每个中断都有固定的中断入口地址。当一个中断发生时，相应的R14存储中断返回地址，SPSR存储状态寄存器CPSR的值。14、嵌入式微处理器有嵌入式微处理器、嵌入式微控制器、曲入式DSP处理器和嵌入式片上系统四种类型。15、ARM9TDMI采用5级流水线：取指、译码、执行、访存和写回。16、AMBA总线结构包括ASB、AHB和APB总线。ASB/AHB用于CPU与存储器、DMA控制器、总线仲裁控制器等片上系统中芯片的连接，APB用于连接低速的外围设备。17、函数的参数传递方法有两种：R0R3寄存器 和 堆栈二、 选择题、 在嵌入式ARM处理器中，下面哪种中断方式优先级最高。( A )A. ResetB. 数据中止C. FIQD. IRQ2、 NAND FLASH和NOR FLASH的区别正确的是。( D )A. NOR的读速度比NAND稍慢一些B. NAND的写入速度比NOR慢很多C. NAND的擦除速度远比NOR的慢D.大多数写入操作需要先进行擦除操作3、在将uc/os操作系统移植到ARM处理器上时，以下哪些文件不需要修改。( A )(A) OS_CORE.C （B）include.h(C) OS_CPU.H （D）OSTaskInit4、在下列ARM处理器的各种模式中，只有 _ A_ 模式不可以可以自由地改变处理器的工作模式。A、用户模式（User）B、系统模式(System)C、终止模式(Abort)D、中断模式(IRQ)5、相对于ARM指令集，Thumb指令集的特点是_ B_A、指令执行速度快B、16位指令集，可以得到密度更高的代码，对于需要严格控制成本的设计非常有意义C、Thumb模式有自己独立的寄存器D、16位指令集，代码密度高，加密性能好6、在ARM寄存器结构中，栈指针使用_ B _寄存器，A、R0B、R13C、R14D、R157、下列条件码中表示无符号数小于的是_D _A、HI B、LS C、 CS D、CC8、下列ARM指令中，可用于满递增堆栈操作的是_D _A、STMDA B、STMIA C、STMDB D、STMIB9、下列32位数中，不可作为立即数的是_A_A、0x B、0x C、0x D、0x10、ATPCS规定数据栈是_A_类型A、满递减 B、满递增 C、空递减 D、空递增11、S3C2410采用的是 D 核心A、 ARM7TDMIB、 ARM9TDMI C、 ARM926EJ-S D、 ARM920T12、在串行异步通讯中，发送端串口的TxD要和接收端串口的 B 相连接 A TxDB RxD C nCTS D nRTS13、MMU的作用有 A B A 内存保护 B 地址转换( 将虚地址转换成物理地址) C 加快存取速度 D 安全保密 E 内存分配14、以下属于DMA特点的有 B C A 占用CPUB 占用总线 C 不占用CPU D 不占用总线15、 存储一个32位数0x到2000H2003H四个字节单元中，若以大端模式存储，则2000H存储单元的内容为 D A、0x21B、0x68C、0x65D、0x0216、RS232-C串口通信中，表示逻辑1的电平是 D 。A、0vB、3.3vC、5v15vD、5v15v17、ARM汇编语句“ADD R0, R2, R3, LSL#1”的作用是 A 。A. R0 = R2 + (R3 1) B. R0 =( R2 1) + R3 C. R3= R0+ (R2 1) D. (R3 1)= R0+ R2 18、 IRQ中断的入口地址是 C 。FIQ的入口地址为0xCA、0xB、0xC、0xD、0x19、 S3C2420X I/O口常用的控制器是 (4) （1）端口控制寄存器（GPACON-GPHCON）。（2）端口数据寄存器（GPADAT-GPHDAT）。（3）外部中断控制寄存器（EXTINTN）。 （4）以上都是。20、ADDR0，R1，#3属于 A 寻址方式。A. 立即寻址B. 多寄存器寻址C. 寄存器直接寻址D. 相对寻址21、GET伪指令的含义是 A A. 包含一个外部文件B. 定义程序的入口C. 定义一个宏D. 声明一个变量22、COS-II操作系统不属于 C A、RTOS B、占先式实时操作系统 C、非占先式实时操作系统 D、嵌入式实时操作系统23、若R1=2000H，(2000H)=0x86，(2008H)=0x39，则执行指令LDRR0，R1，8！后R0的值为 D 。A. 0x2000B. 0x86C. 0x2008D. 0x3924、ARM寄存器组有 D 个寄存器。A、7B、32C、6D、3725、在C/OS-II系统中，OSTimeTick（）函数只被以下 A 函数或过程所调用。A. OSTickISR B. OSShed C. OSCtxSwD. OSIntCtxSw26、下列关于存储管理单元（MMU）说法错误的是 B 。A. MMU提供的一个关键服务是使各个任务作为各自独立的程序在其自己的私有存储空间中运行。B. 在带MMU的操作系统控制下，运行的任务必须知道其他与之无关的任务的存储需求情况，这就简化了各个任务的设计。C. MMU提供了一些资源以允许使用虚拟存储器。D. MMU作为转换器，将程序和数据的虚拟地址（编译时的连接地址）转换成实际的物理地址，即在物理主存中的地址。27、下列CPSR寄存器标志位的作用说法错误的是 D 。A. N：负数 B. Z: 零 C. C: 进位 D. V: 借位28、LDR R2，R3,#128 的寻址方式是 C 。A. 寄存器寻址B. 寄存器移位C. 变址寻址 D. 间接寻址29、当一个中断发生时，相应的 A (LR) 存储中断返回地址。AR14 B.R1 C.R2 D.R1530、通常所说的 32 位微处理器是指 C 。A.地址总线的宽度为32 位 B. 处理的数据长度只能为 32 位C.CPU 字长为 32 位D.通用寄存器数目为 32 个31、S3C2410X微处理器有以下外围资源： A 个LCD控制器A.1 B.2 C.3 D.432、S3C2410X存储控制器支持大端、小端模式存储，可寻址 C 的空间。A.1MB B.1TB C.1GB D.1B33、S3C2410X微处理器有3个通道的UART， D 个通道的DMA。A1 B.2 C.5 D.4三、 指令解析1、LDR R0,R1 ； 从R1寄存器指向的地址中取出一个字的数据，存储到R0寄存器中2、 STR R0，R1，8 ；将R0中的字数据写入R1为地址的存储器中，并将新地址R18写入R1 3、 ADDS R1,R1,#1 ；R1+1给R14、 LDMFD R13!，R0，R4-R12，PC ；将堆栈内容恢复到寄存器（R0，R4 到R12，LR）。 5、初始值R1=23H，R2=0FH执行指令BIC R0， R1，R2，LSL #1后，寄存器R0，R1的值分别是多少？ R0=21H, R1=23H, R2=1EH6、 写一条 ARM 指令，完成操作r1 = r2 * 3（4分）add r1, r2, r2 LSL #1 7、 说明指令STMIAr12!, r0-r11的操作功能。（4分）将R0-R11十二个寄存器中的32位数据，存储到R12地址指针为起始地址的内存中，地址的操作方式是先操作、后增加，并更新地址。 8、ADD R0，R0，#1 ；将R0+1的结果送R0是保存9、ADD R0，R1，R2 ； 将以R2中的内容为地址的单元中的值与R1相加，结果送R0保存10、LDR R0，R1+4 ；指令实现的功能是将R1的内容加4后送R04LDR R0，R1+4！ ；将R1的内容加4后送R0，然后R1的内容自增4个字节5B Lable ； 程序无条件跳转到标号Lable处执行6 MOV R1，R0 ；指令实现的功能是将寄存器R0的值传送到寄存器R17CMP R1，R0 ； 寄存器R1的值与寄存器R0的值相减，根据结果设置CPSR的标志位8CMN R1，R0 ； 将寄存器R1的值与寄存器R0的值相加，根据结果设置CPSR的标志位9ORR R0，R0，#3 ；该指令设置R0的0、1位，其余位保持不变10MRS R0，SPSR ；传送SPSR的内容到R011CMP R1，R2 ； 寄存器R1的值与寄存器R2的值相减，根据结果设置CPSR的标志位12MRS R0，CPSR ；传送SPSR的内容到R013MOV R2，R0 ；将寄存器R0的值传送到寄存器R214ADD R1，R1，#3 ；将R1+3的结果送R1是保存15ADD R2，R1，R0 ；将以R0中的内容为地址的单元中的值与R1相加，结果送R2保存16LDR R1，R0+4 ； 将R1的内容加4后送R017LDR R1，R0+4！ ；将R1的内容加4后送R0，然后R1的内容自增4个字节。18AND R0，R0，#3 ；保持R0的0、1位，其余位清零19B 0x1200 ； 程序无条件跳转到0x1200处执行20CMN R1，R2 ； 将寄存器R1的值与寄存器R2的值相加，并根据结果设置CPSR的标志位四、 看图回答1、下图是ARM9处理器的当前程序状态寄存器，请简单说明各位的功能。N：负标志位，运算结果的第31位值，记录标志设置的结果。Z：零标志位，如果标志设置操作的结果为0，则置位。C：进位标志位，记录无符号加法溢出，减法无错位，循环移位。V：溢出标志位，记录标志设置操作的有符号溢出。I：中断禁止标志位，置位时禁止IRQ中断，否则允许IRQ中断使能。F：中断禁止标志位，置位时禁止FIQ中断，否则允许FIQ中断使能。T：控制位，置位时处理器运行在Thumb状态下，清零时处理器运行在ARM状态下。M0M4：模式控制位，定义处理器的7中模式。其余位为保留位，留作将来使用。2、阅读下列与看门狗有关的寄存器描述，解释每一行代码的功能。看门狗定时器控制寄存器（WTCON）寄存器地 址读/写描 述初 始 值WTCON0x读/写看门狗定控制寄存器0x8021WTCON的标识位WTCONBit描 述初 始 值Prescaler Value15:8预装比例值，有效范围值为02550x80Reserved7:6保留00Watchdog Timer5使能和禁止看门狗定时器禁止看门狗定时器使能看门狗定时器0Clock Select4:3这两位决定时钟分频因素00:1/16 01:1/3210:1/64 11:1/12800Interrupt Generation2中断的禁止和使能0=禁止中断产生1=使能中断产生0Reserved1保留0ResetEnable/Disable0禁止很使能看门狗复位信号的输出1=看门狗复位信号使能0=看门狗复位信号禁止1看门狗定时器数据寄存器（WTDAT）寄 存 器地 址读/写描 述初 始 值WTDAT0x读/写看门狗数据寄存器0x8000看门狗计数寄存器（WTCNT）寄 存 器地 址读/写描 述初 始 值WTCNT0x读/写看门狗计数器当前值0x8000#define rWTCON (*(volatile unsigned *)0x) / 第1行#define rWTDAT (*(volatile unsigned *)0x) / 第2行#define rWTCNT (*(volatile unsigned *)0x) / 第3行void watchdog_test(void)rWTCON = (PCLK/-1)8)|(33)|(12); / 第4行rWTDAT = 7812;/ 第5行rWTCNT = 7812; / 第6行rWTCON |=(10五、 简答题1、 根据嵌入式系统的特点，写出嵌入式系统的定义。答 ：嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软/硬件可裁减，功能。可靠性，成本，体积，功耗要求严格的专用计算机系统。2、 嵌入式系统的主要应用领域有哪些？3、 什么是RISC？什么是CISC？答：RISC是英文Reduced Instruction Set Computer的缩写，汉语意思为精简指令系统计算机。相对应的CISC就是复杂指令系统计算机的意思。CPU从指令集的特点上可以分为两类：CISC和RISC。4、ARM9TDMI中的T、D、S、I分别表示什么含义？答：T表示支持16位Thumb指令集，D表示 在片可调式（Debug） ，M表示内嵌乘法器Multiplier，I表示嵌入式ICE ，支持在线断点和调试。4、 ARM处理器模式和ARM处理器状态有什么区别？答：（1） ARM7T ARM 体系结构支持7种处理器模式,分别为：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。（2） ARM 处理器状态：ARM状态、Thumb状态。（3） 两种处理器状态都有这7种处理器模式；两个状态之间切换并不影响处理器模式或寄存器内容。ARM9TDMI有几种寻址方式？答：立即寻址寄存器寻址基地址变址寻址寄存器偏移寻址寄存器间接寻址多寄存器寻址5、 ARM9的内部寄存器R13、R14、R15的主要功能和作用？7、FIQ、IRQ有什么不同？向量IRQ和非向量IRQ有什么不同？答：（1） FIQ的优先级比IRQ高,对外部事件响应比IRQ快。（2） A：向量 IRQ 具有中等优先级,对外部事件响应比较及时；非向量IRQ优先级最低,中断延迟时间比较长。B：向量IRQ能为每个向量IRQ中断源设置服务程序地址；而所有的非向量IRQ中断都共用一个相同的服务程序入口地址。8、 ARM9TDMI支持哪几种指令集，各有什么特点？9、 ARM9TDMI有几种处理器模式，简单介绍该几种模式的工作特点？ 答：P45ARM7T ARM 体系结构支持7种处理器模式1. 用户模式：正常处理程序时的模式2. 快中断模式：响应快速中断时的处理模式3. 中断模式：响应普通中断时的模式4. 管理模式：操作系统的保护模式5. 中止模式：指令或数据预取操作中止时的模式，该模式下实现虚拟存储器或存储器保护6. 未定义模式：当执行未定义的指令时进入该模式7. 系统模式：运行特权操作系统任务时的模式10、ARM9TDMI采用了几级流水线工作方式，简要说明。11、ARM9TDMI支持的数据类型有几种？各有什么要求？12、ARM920T体系结构支持哪两种方法存储字数据？13、ARM920T体系结构所支持的哪几种异常？说明其具体含义。14、 简述ARM处理器对异常的响应的步骤。15、 简述ARM处理器从异常返回的步骤16、 写出基于ARM920T核的处理器的异常优先级（Exception Priorities）。17 写出基于ARM920T核的处理器的异常向量（Exception Vectors）及异常进入的模式18画出采用 大端 格式存放H的存储器示意图。19 画出采用 小端 格式存放H的存储器示意图。20、 ARM920T有哪些运行模式，其中哪些属于特权模式？21、 用ARM汇编指令写出实现64位加法和64位减法的代码段，使用的寄存器请自行分配假定低32位数存放在r0和r1里面，高32位数存放在r2和r3里面。答：加法：ADDS r0, r0, r1 /加S是因为要让这个操作影响标志位ADC r2, r2, r3 /ADC是带进位的加法，如果上一条指令产生进位则一起加进来减法：SUBS r0, r0, r1 /加S是因为要让这个操作影响标志位SBC r2, r2, r3 / SBC是带进位的减法指令22、S3C2410 支持几种引导方式（或者说是内存映射方式）？简述Nand引导方式S3C2410硬件做的事情。1） nor flash启动方式。 2）nand flash启动方式。 从Nand flash 启动时，S3C2410首先会执行固化在片上ROM中的一段小程序，这段程序负责将nand flash前2K的代码搬移到片上RAM，然后将PC指针指向0x0地址（注意这个时候片上RAM被映射到0x0的起始地址）23、ARM微处理器内核是如何进行异常处理的？答：1）当异常产生时，ARM内核拷贝CPSR到SPSR_，设置适当的CPSR位：改变处理器状态进入ARM态，改变处理器模式进入相应的异常模式，设置中断禁止位禁止相应中断(如果需要)；保存返回地址到LR_，设置PC为相应的异常向量。2）返回时，异常处理需要从SPSR_恢复CPSR，从LR_恢复PC，注意:这些操作只能在ARM态执行。24、 ARM提供的可执行映像文件的模板包括哪3个生成目标？各包含什么调试信息？答：ARM提供的可执行的映像文件的模板包括了下面3个生成目标：1） Debug使用本生成目标生成的映像文件中包含了所有的调试信息，用于在开发过程中使用；2） 2）Release使用本生成目标生成的映像文件中不包含调试信息，用于生成实际发行的软件版本；3）DebugRel使用本生成目标生成的映像文件中包含了基本的调试信息。25、为什么需要嵌入式操作系统？答：嵌入式系统与一般的系统不同，设计成为执行特定的操作，但是初期的嵌入式系统比较单纯，不需要特殊的操作系统，由人来编写程序并顺序执行，只有当中间发生中断时才会暂时脱离此顺序程序。过去的嵌入式系统主要与简单而顺序的操作有关，使用操作系统成为浪费和不必要的举措。但是最近的嵌入式系统领域中系统本身相当庞大，网络和多媒体成为系统的基本功能，嵌入式系统要做的事情既多又复杂，顺序程序的操作变得越来越难。因而在嵌入式系统中出现了操作系统的概念，要满足其实时的要求，进而产生了实时操作系统。26、 简述C/OS-操作系统的移植条件。答：要使c/osii能正常运行，处理器必须满足以下要求。（1）处理器的c编译器能产生可重入代码可重入代码是指可以被多个任务同时调用，而不会破坏数据的一段代码；或者说代码具有在执行过程 中打断后再次被调用的能力。（2）处理器支持中断，并且能产生定时中断arm处理器支持中断并能产生定时中断。（3）c语言可以开/关中断arm处理器核包含一个cpsr寄存器，该寄存器包括一个全局中断禁止位，控制它打开和关闭中断。（4）处理器支持一定数量的数据存储硬件堆栈对于一些只有10根地址线的8位控制器，芯片最多可访问1kb存储单元，在这样的条件下移植是比较困 难的。（5）处理器有将堆栈指针以及其他cpu寄存器的内容读出并存储到堆栈或内存中去的指令arm处理器中汇编指令stmfd可以将所有寄存器压栈，对应的也有一个出栈指令ldmfd。27、 简要说明嵌入式操作系统多任务通讯的常用方式。答：多任务通讯的方式：a)共享内存，主要是数据的共享；b)信号量，用于基本的互斥和任务同步；c)消息队列和管道，单CPU的消息传送；d)Socket和远程过程调用，用于网络间任务消息传送。28、嵌入式开发环境主要包括哪些组件？嵌入式系统开发需要交叉编译和在线调试的开发环境，主要包括l 宿主机l 目标机（评估电路板）l 基于JTAG的ICD仿真器、或调试监控软件、或在线仿真器ICEl 运行于宿主机的交叉编译器和链接器、以及开发工具链或软件开发环境l 嵌入式操作系统29、在进行基于ARM核的嵌入式系统软件开发时，调用如下函数：int do_something(int arg1,void *arg2,char arg3,int *arg4)这四个参数通过什么方式从调用程序传入被调函数？ 根据ATPCS编程规范，调用函数和子程序通过R0R3四个寄存器传递参数，超过四个参数使用堆栈传递。因此arg1通过R0传入， arg2, 通过R1传入，arg3通过R2传入，arg4通过R3传入30、 简述MMU的含义及主要工作。答：MMU，也就是“内存管理单元”（memory management unit）。寄存器 cache 主存储器 辅助存储器其主要作用是两个方面：一是地址映射；二是对地址访问的保护和限制。31、 ARM9TDMI核中TDMI的基本含义是：P42T表示支持16位Thumb指令集，D表示 在片可调式（Debug） ，M表示内嵌乘法器Multiplier，I表示嵌入式ICE ，支持在线断点和调试。32、 简述ARM微处理器支持的指令集。ARM微处理器支持32位的ARM指令集和16位的Thumb指令集。ARM指令集效率高，但代码密度低；Thumb指令集具有较高的代码密度，可保持ARM的大多数性能上的优势，可看做是ARM指令集的子集。ARM程序和Thumb程序可以相互调用，且没有状态切换开销。33、 解释以下标识符的作用ENTRY EXPORT AREA END MACRO 33、 描述嵌入式系统中存储系统结构，存储器分类以及各类存储器的常规用途分类：随机存储器（RAM）：方便读写， 但掉电后信息丢失。 只读存储器（ROM）：读取方便， 但写入需要特殊时序， 掉电后信息不丢失。34、 最小系统框图原理时钟模块：为ARM工作提供时钟 复位模块：实现复位JTAG：实现代码的下载与调试 UART：实现对调试信息的终端显示FLASH模块：存放启动代码，操作系统，用户程序SDRAM模块：为程序提供存储空间六、 编程题1、编程题1用汇编语言编写程序读取存储器0x地址上的数据，将数据加1，若结果小于10则使用STR指令把结果写回原地址，若结果大于等于10，则把0写回原地址。2、用汇编语言调用C语言实现n个数相加，n为C函数的参数，由汇编语言传递，结果存放在R5寄存器中。C程序：汇编程序：七、 判断题1、 程序运行过程中的资源可以是显示器、键盘，但不可以是一个数组或变量。2、 在COS-II操作系统中，已知Task1的优先级为12，Task2的优先级为26。假如在Task2运行过程中发生键盘中断，在执行中断服务程序时Task1进入就绪状态，则中断返回时Task1得到CPU的使用权。3、 若定义任务task1的优先级为12，则不能再定义其他任务的优先级也为12。4、 任务创建后即开始调度。5、 处于就绪状态的任务只