南工大ARM嵌入式系统参考复习题

ARM嵌入式系统设计参考复习题（201711）主要知识点章1章1嵌入式系统“以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁减，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统”根据应用的要求，沿着“体积小、低功耗、高可靠”方向发展，对运算速度、存储容量没有统一要求。三要素嵌入、专用、计算机。2嵌入式系统有哪些部分组成一般由硬件层，中间层（HAL或BSP）和软件层组成。粗略划分嵌入式处理器、外围设备、嵌入式操作系统可选、嵌入式应用软件稍细划分嵌入式处理器、外围设备、驱动程序、嵌入式操作系统、应用接口、嵌入式应用软件3嵌入式系统特点系统内核小专用性强系统精简高实时性。4嵌入式处理器的分类嵌入式微处理器（MPU）就是和通用计算机的处理器对应的CPU，可以认为是“增强型”通用微处理器。嵌入式微控制器（MCU）就是将整个计算机系统的主要硬件集成到一块芯片中，芯片内部集成ROM/EPROM、RAM、总线，总线逻辑、定时/计数器、WATCHDOG、I/O、串行口、A/D等各种必要功能和外设。嵌入式DSP处理器（DSP）是专门用于信号处理方面的处理器，在系统结构和指令算法方面进行了特殊设计，具有很高的编译效率和指令执行速度。嵌入式片上系统（SOC）是追求产品系统最大包容的集成器件。绝大多数系统构件都在一个系统芯片内部。第二章1ARM是ADVANCERISCMACHINE的缩写，既可以认为是一个公司的名字，也可以认为是对一类微处理器的通称，还可以认为是一种技术的名字。2在ARM9TDMI中“9TDMI”的含义9采用版本为9的ARM微处理器T支持16为压缩指令集THUMB，D支持片上DEBUG，称为D变种M内嵌硬件乘法器MULTIPLIER，称为M变种I嵌入式ICE，支持片上断点和调试，称为I变种。3ARMCORTEXA8处理器的三种工作状态ARM状态，处理器执行32位的字对齐的ARM指令；THUMB状态处理器执行16位的半字对齐的THUMB指令和THUMBEE状态执行16位的半字对齐的THUMB指令集变种。8种工作模式用户模式（USR、快速中断模式（FIQ）、外部中断模式（IRQ）、管理模式（SVC、中止模式（ABT）、未定义模式（UND）、系统模式（SYS）和监控模式（MON）。特权模式除USR之外的其它的7种工作模式都是特权模式。异常模式除USR和SYS之外的其它的6种工作模式都是持权模式。4ARMA8寄存器分成哪几类各类有哪些寄存器寄存器LR有什么用途分两类33个通用寄存器和7个状态寄存器。33个通用寄存器R0R15；R13_SVC、R14_SVC；R13_ABT、R14_ABT；R13_UND、R14_UND；R13_IRQ、R14_IRQ；R8_FIQR14_FIQ、R13_MON、R14_MON；。7个状态寄存器CPSR；SPSR_SVC、SPSR_ABT、SPSR_UND、SPSR_IRQ、SPSR_FIQ和SPSR_MON。LR（R14）也称作子程序链接寄存器或链接寄存器LR，当执行BL子程序调用指令时，R14中得到R15（程序计数器PC）的备份。其他情况下，R14用作通用寄存器。与之类似，当发生中断或异常时，对应的分组寄存器R14_SVC、R14_IRQ、R14_FIQ、R14_ABT、R14_UND和R14_MON用来保存R15的返回值。5CPSR各位是意义N正负号/大小标志位0表示正数/大于；1表示负数/小于Z零标志位0表示结果不为零；1表示结果为零C进位/借位/移出位0表示未进位/借位/移出0；1表示进位/未借位/移出1V溢出标志位0表示结果未溢出；1表示结果溢出I、I和FIRQ和FIQ中断允许和禁止控制位，1禁止IRQ或FIQ中断0允许IRQ或FIQ中断。T控制标志位反映处理器的运行状态T1时，程序运行于THUMB状态，T0时，程序运行于ARM状态。TM控制位决定了处理器的运行模式模式TM40用户10000快中断10001中断10010管理10011中止10111未定义11011系统11111监控101106ARM异常响应过程（进入异常）执行哪些操作。保存返回地址、保存当前状态寄存器CPSR的内容、设置当前状态寄存器CPSR中的相应位、转去执行中断处理程序。第三章1ARM指令中的第二操作数“OPERAND2”有哪些具体形式三种寄存器、寄存器移位、8位位图立即数。2对于ARM的变址寻址方式，有基地址和偏倚地址两部分组成。（1）基地址可以是哪些寄存器（2）偏移地址可以有哪些形式（3）总地址的计算方法有哪些怎么表示（4）变址寻址应用于哪些指令（1）基地址可以是通用寄存器R0R15中的任意一个。章2章偏移地址可以有三种形式12位立即数、寄存器、寄存器移位。章3章总地址的计算方法有三种前变址（前索引）先基址偏址，生成操作数地址，做指令指定的操作。如LDRRD，RN,M后变址模式修改基址寄存器基址寄存器不加偏移作为操作数地址。完成指令操作后，用基址偏移的值修改基址寄存器。如LDRRD，RN，M自动变址模式修改基址寄存器先基址偏移，生成操作数地址，做指令指定的操作。然后自动修改基址寄存器。如LDRRD，RN，M章4章有4条指令LDR、STR、LDM、STM3ARM有寻址方式立即寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、变址寻址、多寄存器寻址、堆栈寻址、块拷贝寻址、相对寻址4ARM伪指令ADR小范围的地址读取伪指令、ADRL中等范围的地址读取伪指令、LDR大范围的地址读取伪指令、NOP空操作伪指令。5ARM指令集分为哪几种类型各类有哪些指令（可以不考虑协处理器指令）。五类存器访问指令、数据处理指令、跳转指令、协处理器指令、杂项指令。存储器访问指令单存储器存取指令，多存储器存取指令。数据处理指令算术运算指令，逻辑运算指令，数据传送指令，比较指令，测试指令。跳转指令B跳转指令BL带链接的跳转指令BX带状态切换的跳转指令BLX带链接和状态切换的跳转指令。杂项指令程序状态寄存器操作指令，中断操作指令。6ARM有哪些条件码各个条件码的符号及意义。（比较常用的应该会）。条件码00000001001000110100010101100111助记符EQNECS/HSCC/LOMIPLVSVC含义相等不相等无符号数大于或等于无符号数小于负数非负数溢出没有溢出标志Z1Z0C1C0N1N0V1V01000HI无符号数大于C1且Z01001LS无符号数小于或等于C0或Z11010GE有符号数大于或等于NV1011LT有符号数小于NV1100GT有符号数大于Z0且NV1101LE有符号数小于或等于Z1或NV1110AL无条件执行ARM采用32位架构，基本数据类型4种，填空BYTE8位字节HALFWORD16半字2字节对齐WORD32字4DOUBLEWORD64双字8内核工作模式，CORTEXA8，（课本8种）8种USRFIQIRQSVC特权模式ABT数据访问中止模式UND未定义指令中止模式SYSMON监控模式，可在安全模式和非安全模式切换8个模式中，除用户模式USR，其他7个全部特权模式7个特权模式中，除了系统模式，剩下6个都属于异常模式异常模式快速中断请求模式（FIQ）用于高速数据传输外部中断请求模式（IRQ）用于通常的中断处理特权模式（SVC）数据访问终止模式（ABT）当数据或指令预取终止时进入该模式，可用于虚拟内存及存储保护未定义指令中止模式（UND）用于支持硬件协处理器的软件仿真监控模式（MON）ARM微处理器工作模式，分别为1用户模式（USR）用于正常执行程序2快速中断模式（FIQ）用于高速数据传输3外部中断模式（IRQ）用于通常的中断处理4特权管理模式（SVC）操作系统使用的保护模式（高权限）,复位和软件中断进入5数据访问中止模式（ABT）当数据或指令预取终止时进入该模式，可用于虚拟内存及存储保护6系统模式（SYS）运行拥有特权的操作系统任务7未定义指令终止模式（UND）用于支持硬件协处理器的软件仿真（浮点、微量运算）8监控模式（MON），可在安全模式和非安全模式切换异常模式优先级如下1（最高）SVC复位2ABT数据中止3FIQ（快速中断请求）4IRQ（外部中断请求）5ABT预取指令中止6（最低）UND未定义指令，SWI软件中断ARM7为止使用流水线3级取指令，从寄存器装载一条指令译码为下一周期准备控制信号执行处理指令，结果写会寄存器ARM9，五级流水线3级缓冲/数据回写ARM106级流水线寄存器R13用作数据栈指针，记作SP。寄存器R14称为链接寄存器，记作LR，它用于保存子程序的返回地址。寄存器R15是程序计数器，记作PC，不能用作其它用途。CPSR当前程序状态寄存器理解CPSR格式，里面标志位含义等等跳转指令，BL跳转32MB范围，跳转PC，如LDRBPC，可以4GB范围AAPCS标准子程序调用，用R0R3存储参数，R0存返回值I2C总线，通过串行数据线（SDA）和串行时钟线（SCL）在连接到总线的器件间传递信息。传输时包含寻址和数据信息，每个字节8位，每个字节后必须跟一个响应位。A_D转换结束的表达式是TSAADCCON0/SETUPTHETHREEPARAMETERS/MOVR1,3MOVR2,2BLARITHFUNC/CALLTHEFUNCTION/STOPBSTOPACCORDINGR0VALUDETOEXECUTETHECODEARITHFUNC/LABELTHEFUNCTION/CMPR0,NUM/TREATFUNCTIONCODEASUNSIGNEDINTEGER/BHSDOADD/IFCODEIS2THENDOOPERATION0/ADRR3,JUMPTABLE/LOADADDRESSOFJUMPTABLE/LDRPC,R3,R0,LSL2/JUMPTOTHEAPPROPRIATEROUTINE/JUMPTABLEWORDDOADDWORDDOSUBDOADDADDR0,R1,R2/OPERATION0,1/BXLR/RETURN/DOSUBSUBR0,R1,R2/OPERATION1/BXLRGPIOLED接口控制实验（LED显示灯控制）控制实验平台的发光二极管LED1,LED2,LED3,LED4，使它们有规律的点亮和熄灭，具体顺序如下LED1亮LED2亮LED3亮LED4亮LED1灭LED2灭LED3灭LED4灭全亮全灭，如此反复。/NAMEFUNCLED_ONTURNONTHELEDSONEBYONE/VOIDLED_ONVOIDINTI,NOUTNOUT0XF0RGPFDATNOUTFORI0ILED数码管综合实验INCLUDE“S5PC210H“INCLUDE“UARTH“DEFINEU8UNSIGNEDCHARUNSIGNEDCHARSEG7TABLE16/01234567/0XC0,0XF9,0XA4,0XB0,0X99,0X92,0X82,0XF8,/89ABCDEF/0X80,0X90,0X88,0X83,0XC6,0XA1,0X86,0X8E,/FUNCTIONNAMEDELAY/DESCRIPTION延时子程序/RETURNTYPEVOID/ARGUMENTCOUNT,延时的数值/VOIDDELAYINTCOUNTINTCNTFORCOUNTCOUNTCOUNT0COUNTFORCNT0CNTA/D转换控制实验部分程序INCLUDE“S5PC210H“INCLUDE“UARTH“INCLUDE“CLOCKH“INTADC_TESTVOIDINTMAINVOIDINTJN,JN1/系统时钟初始化CLOCK_INIT/初始化串口115200UART_INIT/设置ADC读取AIN7WHILE1JNADC_TESTJN1JN/1000GPD0GPD0CONGPD0GPD0CON/保存触控点信息DEFINEROW480DEFINECOL800INTMAINUNSIGNEDINTI,J,NUNSIGNEDCHARPOINTS/触控点数量字符信息UNSIGNEDCHARXCH53/触控点坐标字符信息UNSIGNEDCHARYCH53UART_INIT115200UART_SELECT2PRINTF“CVTS5PV210UART_TOUCHTESTN“IIC_INITLCD_INITLCD_CLEAR_SCREEN0X000000/使用黑色清除屏幕LCD_DRAW_HLINEROW/2,100,COL100,0XFF0000/红色横线LCD_DRAW_VLINECOL/2,50,ROW50,0X00FF00/绿色竖线WHILE1GET_TS_MSG/获取当前触控信息OUTPUT_TS_XY/串口打印信息/LCD_CLEAR_SCREEN0X000000IFTOUCH_MSGPOINT_NUM0/如果触控点数为0，则不显示CONTINUE/坐标信息转化为字符POINTSTOUCH_MSGPOINT_NUM0FORN0NBAELSEB5、ARM7TDMI中，T表示支持16位（THUMB）指令集，D表示在片可调试，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。6、当多个异常同时发生时，有优先级系统决定异常处理顺序，优先级最高的是（RESET）异常。二、简答题共4小题，每小题10分，满分40分。1、嵌入式系统的主要特点有哪些嵌入式系统主要特点如下1嵌入式系统是面向具体应用的产品，专用性强2嵌入式系统软件、硬件生命周期都比较长，内核小、可裁剪。3需要软硬件开发工具和环境，需要应用专家参与开发4嵌入式系统需具有高实时性和可靠性。2、ARMA8寄存器分成哪几类各类有哪些寄存器寄存器LR有什么用途分两类33个通用寄存器和7个状态寄存器。33个通用寄存器R0R15；R13_SVC、R14_SVC；R13_ABT、R14_ABT；R13_UND、R14_UND；R13_IRQ、R14_IRQ；R8_FIQR14_FIQ、R13_MON、R14_MON；。7个状态寄存器CPSR；SPSR_SVC、SPSR_ABT、SPSR_UND、SPSR_IRQ、SPSR_FIQ和SPSR_MON。LR（R14）也称作子程序链接寄存器或链接寄存器LR，当执行BL子程序调用指令时，R14中得到R15（程序计数器PC）的备份。其他情况下，R14用作通用寄存器。与之类似，当发生中断或异常时，对应的分组寄存器R14_SVC、R14_IRQ、R14_FIQ、R14_ABT、R14_UND和R14_MON用来保存R15的返回值。3、嵌入式微处理器嵌分为那几种嵌入式微处理器（MPU）就是和通用计算机的处理器对应的CPU，可以认为是“增强型”通用微处理器。嵌入式微控制器（MCU）就是将整个计算机系统的主要硬件集成到一块芯片中，芯片内部集成ROM/EPROM、RAM、总线，总线逻辑、定时/计数器、WATCHDOG、I/O、串行口、A/D等各种必要功能和外设。嵌入式片上系统（SOC）是追求产品系统最大包容的集成器件。绝大多数系统构件都在一个系统芯片内部。嵌入式可编程片上系统（SOPC）是用可编程逻辑技术把整个系统放到一块硅片上。嵌入式DSP是专门用于信号处理方面的处理器，在系统结构和指令算法方面进行了特殊设计，具有很高的编译效率和指令执行速度。4、简述嵌入式系统通过查询方式和中断方式获取数据的特点查询方式硬件少，程序简单，速度慢，工作并行度差，CPU利用率低中断方式硬件多，程序较复杂，速度快，工作并行度高，CPU利用率高三、分析题共3小题，每小题10分，满分30分。1、请给如下程序加注释并说明程序的功能1、请给如下程序加注释并说明程序的功能EQUNUM,200；/数据个数NUM为200SECTIONTEXT；/代码段开始GLOBAL_START_STARTMOVR0，0X400000；/源区地址指针设初值LDRR1，0X400800；/目的区地址指针设初值MOVR7，NUM；/数据块计数LP1LDRBR2，R0，1；取源区的一个字节数据到R2寄存器CMPR2,0；该数与0比较BEQLP2；若等于0转LP2处执行STRBR2，R1，1；不等于0，将该数存入目的区LP2SUBSR7，R7，1；检查数据块是否处理完BNELP；未完，转LP1处继续处理HEREBHERE；处理完，暂停程序功能完成将一个数据块（按字节计数）从源区传送到目的区（不含为0的数据）。2、注释下列程序并说明实现的功能WHILE1GET_TS_MSG/获取当前触控信息OUTPUT_TS_XY/串口打印信息IFTOUCH_MSGPOINT_NUM0CONTINUEPOINTSTOUCH_MSGPOINT_NUM0/获取触摸点数量FORN0NLED2亮LED3亮LED4亮LED1灭LED2灭LED3灭LED4灭全亮全灭，如此反复。/NAMEFUNCLED_ONTURNONTHELEDSONEBYONE/VOIDLED_ONVOIDINTI,NOUTNOUT0XF0RGPFDATNOUTFORI0I100000IRGPFDATNOUTFORI0I100000IRG