嵌入式系统课后习题部分答案

1、据访问中止模式Abort、未定义指令中止模式Undef、系统模式System。除用户模式外其他 6种模式称为特权 模式。在特权模式下，程序可以访问所有的系统资源，也可以任意地进行处理器模式切换。再除去系统模式，其余5种模式又称为异常模式。2-2.ARM核有多少个存放器？ARM处理器有如下 37个 32位长的存放器：130个通用存放器；26 个状态存放器：1个 CPSRCurrentProgram StatusRegister,当前程序状态存放器，5个 SPSRSavedProgramStatus Register,备份程序状态存放器；31 个 PC Program Counter,程序计数器。

2、2-3.什么存放器用于存储PC和 LR存放器？存放器 R15称为程序计数器ProgramCounter,PQ,存放器 R14又被称为连接寄 存器LinkRegister, LR。2-4.R13通常用来存储什么？R13 the Stack Point, SP,栈指向，用于存 储堆栈指针。2-5.系统模式使用的存放器最少。不确定2-6.CPSR勺第 5 位 T 位反映了处理器的状态。P152-7.ARM有哪几个异常类型？P20ARM体系结构中，存在 7种异常处理。第一章1-1.简述嵌入式系统的定义。嵌入式系统是以应用为中心， 以计算机技术为根底， 并且软硬件可裁剪， 适用于应用系统对功能、积、功耗

3、有严格要求的专用计算机系统。1-2.简述嵌入式系统的组成。从体系结构上看，嵌入式系统主要由嵌入式处理器、支撑硬件和嵌入式软件组成。其中嵌 入式处理器通常是单片机或微控制器，支撑硬件主要包括存储介质、通信部件和显示部件 等，嵌入式软件那么包括支撑硬件的驱动程序、操作系统、支撑软件及应用中间件等。嵌入式系统的组成局部是嵌入式系统硬件平台、嵌入式操作系统和嵌入式系统应用。嵌入式系统硬件平台为各种嵌入式器件、设备如 ARM、PowerPC、Xscale、MIPS等； 式操作系统是指在嵌入式Linux、uCLinux、WinCE 等。1-3.ARM7 处理器使用的是ARMv4指令集。ARM7 内核采用冯

4、诺依曼体系结构，数据 和指令使用同一条总线。内核有一条3级流水线，执行 ARMv4指令集。1-6.ARM9采用的是5级流水线设计。存储器系统根据哈佛体系结构程序和数据空间 独立的体系结构重新设计，区分数据总线和指令总线。第二章2-1.简述 ARM可以工作在几种模式。ARM处理器共有 7 种工作模式：用户模式User、快速终端模式FIQ、外部中断模式可靠性、本钱、体嵌入式系统硬件平台嵌入嵌入式操作系统嵌入式系统应用IRQ、特权模式svc、数异常类型处理器模式执行低地址执行商地址岌位异常Reset特权模式n&wnoonCKFFFFmon未定义指令异常CLIndelined iiiteimp

5、l)未定义指令中止模式UxO倾顾4OxTFFFOOCM姓中断目常邸：Abort特相模式UxOUlKiUlKlK OxFFFFmuS预取异常(PiefetdiAbort)数掘访问中止模式OXOO(KIO(KICOxFFFFC(*OC数据异常DaUiAbort数据访问中止模式OxFFFFWU)外部中断请求IRQ外部中断请求模式0 x00000018OxFIHOOW快地 1 啊清求IlQ快速中断请求模式OxOCWtJOJCOxFFFFOOlC复位异常、未定义指令异常、软中断、预取指令异常、数据访问中止异常、外部中断请求、快速中断请求。2-8.复位后,ARM 处理器处于何种模式、何种状态？ARM状态？

6、 ！不清楚2-9.BIC指令有什么作用？BIC Bit Clear位清零指令，将存放器 Rn 的值与第 2 个源操作数 shifter_operand 的值的反码按位做逻辑与操作， 结果保存到 Rd中。指令的语法格式BICS ,2-10.当指令 SWI指令时，会发生什么？软件中断指令Software Interrupt , SWI用于产生软中断，从而实现从用户模式变换到管理模式，CPSR保存到管理模式的 SPSR中，执行转移到 SWI向量，在其他模式下也可以使用SWI 指令，处理器同样切换到管理模式。第三章3-2.如何从 ARM 状态切换到 Thumb 状态？ P54对于汇编程序来说，可以有两

7、种方法来实现程序状态的切换。第一种方法是利用连接器提供的交互子程序Veneer 来实现程序状态的切换，这时用户可以使用指令BL来调用子程序；第二种方法是用户自己编写状态切换的程序。BX指令ARM状态下的 BX 指令，使程序跳转到指令中指定的参数Rm 所指定的地址执行程序，Rm的第 0位复制到 CPSR中的 T位，bits31 : 1移入 PG指令的语法格式如下：BX 3-3.在 ARM 汇编中如何定义一个全局的数字变量？P61GBLA GBLL 和 GBLS 伪操作用于定义一个 ARM程序中的全局变量并将其初始化。其中GBLA 伪操作用于定义一个全局的数字变量并初始化为 0。格式为：GBLA

8、variable3-5.AAPCS过程调用标准的内容是什么？ (书上没有，一下为网上收集的内容， 如果有听课的同学， 请更正并通知大家) 过程调用标准 ATPCS(ARM-Thumb Produce Call Standard)规定了子程序间相互调用的根本规那么，ATPCSM定子程序调用过程中存放器的使用规那么、数据栈的使用规那么及参数的传递规那么。存放器使用规那么(1)子程序间通过存放器 R0R3传递参数，存放器 R0R3 可记作 A1A4。被调用的子程序在返回前无 须恢复存放器R0R3 的内容。(2)在子程序中，ARM状态下使用存放器 R4R11 来保存局部变量，存放器 R4R11可记作

9、V1V8;Thumb 状态下只能使用 R4R7来保存局部变量。(3)存放器R12用作子程序间调用时临时保存栈指针，函数返回时使用该存放器进行出栈，记作IP;在子 程序间的链接代码中常有这种使用规那么。(4)通用存放器 R13 用作数据栈指针，记作 SR(5)通用存放器 R14用作链接存放器；(6)通用存放器 R15 用作程序计数器，记作 PC。数据栈使用规那么过程调用标准规定数据栈为FD类型，并且对数据栈的操作时要求8 字节对齐的。参数传递规那么1 .参数个数可变的子程序参数传递规那么对于参数个数可变的子程序，当参数个数不超过4 个时，可以使用存放器 R0R3 来传递；当参数个数超过4个时，还

10、可以使用数据栈进行参数传递。2.参数个数固定的子程序参数传递规那么如果系统不包含浮点运算的硬件部件且没有浮点参数时，那么依次将各参数传送到存放器 R0R3 中，如果参数个数多于4个，将剩余的字数据通过数据栈来传递；如果包括浮点参数那么要通过相应的规那么将浮点参数转换为整数参数，然后依次将各参数传送到存放器R0R3 中。如果参数多于 4个，将剩余字数据传送到数据栈中，入栈的顺序与参数顺序相反，即最后一个字数据先入栈。如果系统包含浮点运算的硬件部件，将按照如下规那么传递： 各个浮点参数按顺序处理为每个浮点参数分配存放器。分配方法是：找到编号最小的满足该浮点参数需要的一组连续的FP存放器进行参数传递

11、。子程序结果返回规那么(1)结果为一个 32位的整数时，通过存放器 R0返回；结果为一个 64位整数时，通过存放器 R0, R1 返回。(2)结果为一个浮点数时， 可以通过浮点运算部件的存放器F0、D0或者 S0来返回；结果为复合型的浮点数 (如复数) 时，可以通过存放器 F0Fn或者 D。D n 来返回。(3)对于位数更多的结果，需要通过内存来传递。3-7.汇编代码中如何调用C代码中定义的函数？ P90如 C中定义函数 int g(int,int,int);先在汇编程序开始处声明C 程序 g(),如：IMPORT g汇编中调用指令为：BL g网上资料：在 ARM 开发工具编译环境下，汇编程序

12、中要使用IMPORT 伪操作声明将要调用的 C 程序。第四章主要考 ARM汇编指令实验一、二根本上是MOV、LDR STR 旨令的应用。P110第五章5-4.Nor Flash的特点是什么？P134NOR的特点是芯片内执行(XIP,executeInPlace),这样应用程序可以直接在fl耶h闪存 内运行,不必再把代码读到系统RAM中。NOR的传输效率很高，在4MB的小容量时 具有很高的本钱效益，但是很低的写入和擦除速度大大影响了它的性能。(以上为网上的说法)Flash存储器是一种可在系统(In-System)进行电擦写，掉电后信息不丧失的存储器。它具有低功耗、大容量、擦 写速度快、可整片或分

13、扇区在系统编程(烧写)、擦除等特点，并且可由内部嵌入的算法完成对芯片的操作。1)Nor Flash带有通用的 SRAM 接口，可以轻松的挂接在CPU的地址、数据总线上，对CPU接口要求低。其特点是芯片内执行(XIP)，这样，应用程序可以直接在Flash闪存内运行，不必再把代码读到系统RAM 中。2)容量较小，一般在 116M之间，但是价格要比Nand Flash 高。3)不存在坏块问题，位翻转现象出现的几率较小。4)寿命：擦写次数在十万次。5)其升级比拟麻烦，更换不同容量的器件时不方便。6)读写性能：要求在进行擦除前先要将目标块内所有的位都写为1.,执行一个写入/擦除操作的时间约为 5s,而N

14、and 为 4ms,但是读速度稍快一些。5-5.比拟 Nand Flash和 Nor Flash的不同。(同上，见 P134) 6 方面不同1.接口比照2.容量和本钱比照3.可靠性比照4.寿命比照5.升级比照6 .读写性能比照本章还会考察存储空间细节，OM引脚设置。第六章主要考 6.1实验程序，应该会考 IO 口的数据赋值(见 P150)。void led_on(void)int i,nOut;nOut = 0 xF0;/rGPFDAT=nOut & 0 x10;rGPFDAT=nOut & 0 xd0;/该形式的语句为赋值语句。for(i=0;i100000;i+);rGPF

15、DAT = nOut & 0 x50; / 0 x70for(i=0;i100000;i+);rGPFDAT=nOut & 0 x40;/ 0 x00for(i=0;i100000;i+);rGPFDAT=nOut & 0 x00;/ 0 x30for(i=0;i100000;i+);rGPFDAT=nOut ;第七章7-3.简述 Bootloader 的作用。(P208,并且注意其组成及结构。)Bootloader 是在操作系统运行之前执行的一段小程序。通过这段小程序，我们可以初始化硬件设备、建立内存空间的映 像表，从而建立适当的系统软硬件环境，为最终调用操作系统内核做好准备。对于嵌入式系统，Bootloader 是基于特定硬件平台来实现的。嵌入式系统世界已经有各种各样的Bootloader，种类划分也有多种方式。除了按照