嵌入式系統(tǒng)習(xí)題解答完全修訂版

第一章1、舉出3個(gè)書本中未提到的嵌入式系統(tǒng)的例子。答：紅綠燈控制，數(shù)字空調(diào)，機(jī)頂盒2、什么叫嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)：以應(yīng)用為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、軟件硬件可裁剪、適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。3、什么叫嵌入式處理器？嵌入式處理器分為哪幾類？嵌入式處理器是為完成特殊的應(yīng)用而設(shè)計(jì)的特殊目的的處理器。嵌入式微處理器(EmbeddedMicroprocessorUnit,EMPU)嵌入式微控制器(MicrocontrollerUnit,MCU)嵌入式DSP處理器(EmbeddedDigitalSignalProcessor,EDSP)嵌入式片上系統(tǒng)(SystemOnChip)4、什么是嵌入式操作系統(tǒng)？為何要使用嵌入式操作系統(tǒng)？是一段在嵌入式系統(tǒng)啟動(dòng)后首先執(zhí)行的背景程序，首先，嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)提高了系統(tǒng)的可靠性。其次，提高了開發(fā)效率，縮短了開發(fā)周期。再次，嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)充分發(fā)揮了32位CPU的多任務(wù)潛力。第二章.基礎(chǔ)知識(shí)(1)ARM7TDMI中的T、D、M、I的含義是什么？64位乘法指令(帶M后綴的)、支持片上調(diào)試(帶D后綴的)、高密度16位的Thumb指令機(jī)擴(kuò)展(帶T后綴的)和EmbededICE觀察點(diǎn)硬件(帶I后綴的)(2)ARM7TDMI采用幾級(jí)流水線？使用何種存儲(chǔ)器編址方式？三級(jí)流水線(取指譯碼執(zhí)行)；使用了馮?諾依曼(VonNeumann)結(jié)構(gòu)，指令和數(shù)據(jù)共用一條32位總線。ARM處理器模式和ARM處理器狀態(tài)有何區(qū)別？處理器模式指的是處理器在執(zhí)行程序時(shí)在不同時(shí)刻所處的不同狀態(tài)，處理器狀態(tài)指的是處理器當(dāng)前所執(zhí)行的指令集。(4)分別列舉ARM的處理器模式和狀態(tài)。狀態(tài)：ARM狀態(tài) 32位，這種狀態(tài)下執(zhí)行的是字方式的ARM指令Thumb狀態(tài)16位，這種狀態(tài)下執(zhí)行半字方式的Thumb指令模式：用戶模式、快中斷模式、中斷模式、管理模式、中止模式、未定義模式和系統(tǒng)模式。(5)PC和LR分別使用哪個(gè)寄存器？PC使用R15寄存器，LR使用R14寄存器R13寄存器的通用功能是什么？堆棧CPSR寄存器中哪些位用來定義處理器狀態(tài)？寄存器CPSR為當(dāng)前程序狀態(tài)寄存器，當(dāng)控制位丁置位時(shí)，處理器處于Thumb狀態(tài)，執(zhí)行Thumb指令，當(dāng)控制位T清零時(shí)，處理器處于ARM狀態(tài)，執(zhí)行ARM指令(8)描述一下如何禁止IRQ和FIQ中斷？標(biāo)志位I和F都是終端禁止標(biāo)志位，用來使能或禁止ARM的兩種外部中斷當(dāng)控制位I置位時(shí)，IRQ中斷被禁止，否則允許IRQ中斷使能當(dāng)控制位F置位時(shí)，F(xiàn)IQ中斷被禁止，否則允許FIQ中斷使能2、存儲(chǔ)器格式定義R0=0x12345678,假設(shè)使用存儲(chǔ)指令將R0的值存放在0x4000單元中，如果存儲(chǔ)器格式為大端格式，請(qǐng)寫出在執(zhí)行加載指令將存儲(chǔ)器0x4000單元的內(nèi)容取出存放到R2寄存器操作后所得R2的值，如果存儲(chǔ)器格式改為小端格式，所得的R2值又為多少？低地址0x4000單元的字節(jié)內(nèi)容分別是多少？大端格式時(shí)R2的值為0x12345678,0x4000單元的內(nèi)容為0x78563412，小端格式時(shí)R2的值0x12345678,0x4000單元的內(nèi)容為0x123456783、處理器異常請(qǐng)描述一下ARM7TDMI產(chǎn)生異常的條件是什么？各種異常會(huì)使處理器進(jìn)入那種模式？進(jìn)入異常時(shí)內(nèi)核有何操作？各種異常的返回指令又是什么？異常發(fā)沖條件進(jìn)入時(shí)的模式返回指令復(fù)位莫便行號(hào)有效時(shí)管理無未定義指令當(dāng)遇到ARM處理器利協(xié)處理器都不隴識(shí)別的信爭(zhēng)未定義MOVSPC,Rl-_und軟件中斷異常用戶定義中斷指爭(zhēng)，卬廣.用戶模式1；前用找枕覘作管理h-IOVSPC,RA-FC中止［預(yù)?。┊?dāng)CPU執(zhí)行一條元白當(dāng)前模式無法訪問的地址的中止SUBSPC.K14_abt=4中止（數(shù)據(jù)）當(dāng)CPU忖當(dāng)前模式無迂訪問的地址逋行數(shù)圻傳輸+止SUBSPC.X14_abt^8I艮Q外部中斷請(qǐng)求心號(hào)有燭且外部中斷允許中斷SCTSPC.X14_irq,#4FIQ7速中斷詁求心號(hào)有效R快速中斷允許快速中斷SUBSPC.]<14_flq,#4當(dāng)一個(gè)異常導(dǎo)致模式切換時(shí)，內(nèi)核自動(dòng)地做如下處理：將異常處理程序的返回地址PC-4保存到相應(yīng)異常模式下的LR；將CPSR的當(dāng)前值保存到相應(yīng)異常模式下的SPSR；設(shè)置CPSR為相應(yīng)的異常模式；設(shè)置PC為相應(yīng)異常處理程序的中斷入口向量地址，跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的異常中斷處理程序執(zhí)行。第三章1、基礎(chǔ)知識(shí)（1）ARM7TDMI（-S）有幾種尋址方式？LORR1，［R0，#0x08］屬于哪種尋址方式？1.寄存器尋址；2.立即尋址；3.寄存器移位尋址；4.寄存器間接尋址；5.基址尋址；6.多寄存器尋址；7.堆棧尋址；8.塊拷貝尋址；9.相對(duì)尋址；LORR1，［R0，#0x08］屬于基址尋址。（2）ARM指令的條件碼有多少個(gè)？默認(rèn)條件碼是什么？16條，默認(rèn)條件碼是AL。（3）ARM指令中第二個(gè)操作數(shù)有哪幾種形式？舉例5個(gè)8位圖立即數(shù)。（1）立即數(shù)；（2）寄存器；（3）寄存器及移位常數(shù)；0x3FC（0xFF<<2）、0、0xF0000000（0xF0<<24）、200（0xC8）、0xF0000001（0x1F<<28）。（4）LDR/STR指令的偏移形式有哪4種？LDRB和LDRSB有何區(qū)別？（1）零偏移；（2）前索引偏移；（3）程序相對(duì)偏移；（4）后索引偏移。LDRB就是讀出指定地址的數(shù)據(jù)并存入指定寄存器，LDRSB讀出指定地址的數(shù)據(jù)，并高24位用符號(hào)位擴(kuò)展，再存入指定寄存器。（5）請(qǐng)指出MOV指令與LDR加載指令的區(qū)別及用途。MOV指令的源操作數(shù)是常數(shù)或（帶偏移量的）寄存器，用于寄存器之間的數(shù)據(jù)傳送LDR指令的源操作數(shù)是地址，用于存儲(chǔ)器到寄存器的數(shù)據(jù)傳送。（6）CMP指令的操作是什么？寫一個(gè)程序，判斷R1的值是否大于0x30，是則將R1減去0x30。CMP指令將寄存器Rn的值減去operand2的值，根據(jù)操作的結(jié)果更新CPSR中的相應(yīng)條件標(biāo)志位，以便后面的指令根據(jù)相應(yīng)的條件標(biāo)志來判斷是否執(zhí)行。CMP{cond}Rn，operand2CMPR1,0x30；將R1與常數(shù)0x30比較LDRLEPC，LR如果小于或等于0x30，則程序返回SUBHIR1,R1,#0x30 ；大于0*30，則將R1減去0x30，結(jié)果存回R1（7）調(diào)用子程序是用B還是用BL指令？請(qǐng)寫出返回子程序的指令？BL指令用于子程序調(diào)用。

MOVPC，R14MOVPC，R14或BXLR（8）請(qǐng)指出LDR偽指令的用法。指令格式與LDR加載指令的區(qū)別是什么？LDR偽指令用于加載32位的立即數(shù)或一個(gè)地址值到指定寄存器。它還常用于加載芯片外圍功能部件的寄存器地址（32位立即數(shù)），實(shí)現(xiàn)各種控制操作，與ARM指令的LDR相比，偽指令的LDR參數(shù)有二號(hào)。（9）ARM狀態(tài)與Thumb狀態(tài)的切換指令是什么？請(qǐng)舉例說明。BX指令，從ARM狀態(tài)切換到Thumb狀態(tài)CODE32LDRR0,=Lable+1BXR0CODE16LableMOVR1,#12;從Thumb狀態(tài)切換到ARM狀態(tài)CODE16LDRR0,=LableBXR0CODE32LableMOVR1,#10（10）Thumb狀態(tài)與ARM狀態(tài)的寄存器有區(qū)別嗎？Thumb指令對(duì)哪些寄存器的訪問受到一定限制？Thumb狀態(tài)下不能更新CPSR中的ALU狀態(tài)標(biāo)志。，Thumb指令對(duì)R8?R15寄存器訪問受限。(11)Thumb指令集的堆棧入棧、出棧指令是哪兩條？PUSHPOP(12)Thumb指令集的BL指令轉(zhuǎn)換范圍為何能達(dá)到±4MB？其指令編碼是怎樣的？Thumb采用兩條16位指令組合成22位半字偏移(符號(hào)擴(kuò)展為32位)，使指令轉(zhuǎn)移范圍為±4MB。2有符號(hào)和無符號(hào)加法下面給出A和B的值，您可先手動(dòng)計(jì)算A+B，并預(yù)測(cè)N、Z、V和C標(biāo)志位的值。然后修改程序清單4.1中R0、R1的值，將這兩個(gè)值裝載到這兩個(gè)寄存器中(使用LDR偽指令，如LDRR0,=0xFFFF0000)，使其執(zhí)行兩個(gè)寄存器的加法操作。調(diào)試程序，每執(zhí)行一次加法操作就將標(biāo)志位的狀態(tài)記錄下來，并將所得結(jié)果與您預(yù)先計(jì)算得出的結(jié)果相比較。如果兩個(gè)操作數(shù)看作是有符號(hào)數(shù)，如何解釋所得標(biāo)志位的狀態(tài)？同樣，如果這兩個(gè)操作數(shù)看作是無符數(shù)，所得標(biāo)志位又當(dāng)如何理解？TOC\o"1-5"\h\z0xFFFF000F0x7FFFFFFF67654321 (A)+0x0000FFF1 +0x02345678 +23110000 (B)結(jié)果：(0x00000000) (0x82345677) (0x0568F421)NZCV: 0110 1001 00001如果兩個(gè)操作數(shù)是有符號(hào)的，A負(fù)B正，和為0，沒有溢出，所以V=0,如果兩個(gè)操作數(shù)是無符號(hào)數(shù)，和為0，有進(jìn)位，所以C=12如果兩個(gè)操作數(shù)是有符號(hào)數(shù)，A正B正，和是負(fù)數(shù)，有溢出，所以丫=1，如果兩個(gè)操作數(shù)是無符號(hào)數(shù)，沒有進(jìn)位，所以C=03如果兩個(gè)操作數(shù)是有符號(hào)數(shù)，A正B正，和是正數(shù)，沒有溢出，所以丫=0，如果兩個(gè)操作數(shù)是無符號(hào)數(shù)，沒有進(jìn)位，所以C=03數(shù)據(jù)訪問把下面的C代碼轉(zhuǎn)換成匯編代碼。數(shù)組a和b分別存放在以0x4000和0x5000為起始地址的存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)，類型為10ng(即32位)。把編寫的匯編語言進(jìn)行編譯連接，并進(jìn)行調(diào)試。for(i=0;i<8;i++) {a[i]=b[7-i]; }第四章1、基礎(chǔ)知識(shí)：(1)LPC2114可使用的外部晶振頻率范圍是多少(使用/不使用PLL功能時(shí))？晶振頻率范圍：1?30MHz，若使用PLL或ISP功能為：10?25MHz。(2)描述一下LPC2210的PO.14、P1.20、P1.26、BOOT1和BOOT0引腳在芯片復(fù)位時(shí)分別有什么作用？并簡(jiǎn)單說明LPC2000系列ARM7微控制器的復(fù)位處理流程。P0.14的低電平強(qiáng)制片內(nèi)引導(dǎo)裝載程序復(fù)位后控制器件的操作，即進(jìn)入ISP狀態(tài)。P1.20的低電平使P1.25?P1.16復(fù)位后用作跟蹤端口。P1.26的低電平使P1.31?P1.26復(fù)位后用作一個(gè)調(diào)試端口。當(dāng)RESET為低時(shí)，BOOT0與BOOT1一同控制引導(dǎo)和內(nèi)部操作。引腳的內(nèi)部上拉確保了引腳未連接時(shí)呈現(xiàn)高電平。外部復(fù)位輸入：當(dāng)該引腳為低電平時(shí)，器件復(fù)位，I/O口和外圍功能進(jìn)入默認(rèn)狀態(tài)，處理器從地址0開始執(zhí)行程序。復(fù)位信號(hào)是具有遲滯作用的TTL電平。(3)LPC2000系列ARM7微控制器對(duì)向量表有何要求(向量表中的保留字)？向量表所有數(shù)據(jù)32位累加和為零(0x00000000?0x0000001c的8個(gè)字的機(jī)器碼累加)，才能脫機(jī)運(yùn)行用戶程序，這是LPC2114/2124/2212/2214的特性。(4)如何啟動(dòng)LPC2000系列ARM7微控制器的ISP功能？相關(guān)電路應(yīng)該如何設(shè)計(jì)？有兩種情況可以使芯片進(jìn)入ISP狀態(tài)(1)將芯片的P0.14引腳拉低后，復(fù)位芯片，可進(jìn)入ISP狀態(tài)(2)在芯片內(nèi)部無有效用戶代碼時(shí)，BootBlock自動(dòng)進(jìn)入ISP狀態(tài)。如果用戶需要使用ISP功能，則可以設(shè)計(jì)一個(gè)跳線將P0.14接到地，若需要進(jìn)入ISP，將此跳線短接即可，想要脫機(jī)運(yùn)行程序，將此跳線斷開即可。(5)LPC2000系列ARM7微控制器片內(nèi)Flash是多位寬度的接口？它是通過哪個(gè)功能模塊來提高Flash的訪問速度？128位，通過存儲(chǔ)器加速模塊(MAM)來提高Flash的訪問速度(6)若LPC2210的BANK0存儲(chǔ)塊使用32位總線，訪問BANK0時(shí)，地址線A1、A0是否有效？EMC模塊中的BLSO?BLS4具有什么功能？無效，(如果存儲(chǔ)器組配置成16位寬，則不需要A0；8位寬的存儲(chǔ)器組需要使用A0。)；字節(jié)定位選擇信號(hào)。(7)LPC2000系列ARM7微控制器具有引腳功能復(fù)用特性，那么如何設(shè)置某個(gè)引腳為指定功能？通過引腳功能選擇寄存器的設(shè)定來設(shè)置某個(gè)引腳為指定功能(8)設(shè)置引腳為GPIO功能時(shí)，如何控制某個(gè)引腳單獨(dú)輸入/輸出？當(dāng)前要知道某個(gè)引腳當(dāng)前的輸出狀態(tài)時(shí)，是讀取IOPIN寄存器還是讀取IOSET寄存器？GPIO方向寄存器，IOPIN。(9)P0.2和P0.3口是I2C接口，當(dāng)設(shè)置它們?yōu)镚PIO時(shí)，是否需要外接上拉電阻才能輸出高電平？具有12c總線功能的引腳為開漏輸出，設(shè)置為GPI0時(shí)需要接上拉電阻才能輸出高電平或以引腳狀態(tài)輸入(10)使用SPI主模式時(shí)，SSEL引腳是否可以作為GPIO?若不能，SSEL引腳應(yīng)如何處理？不能用作GPIO，SSEL應(yīng)設(shè)這高電平，處于末激活狀態(tài)。(11)LPC2114具有幾個(gè)UART是符合什么標(biāo)準(zhǔn)？哪一個(gè)UART可用作ISP通信？哪一個(gè)UART具有MODEM接口？UART0，UART1；UART0用于ISP通信，UART1具有MODEM接口。(12)LPC2114具有幾個(gè)32位定時(shí)器？PWM定時(shí)器是否可以作通用定時(shí)器使用？?jī)蓚€(gè)32位定時(shí)器，PWM定時(shí)器不能用作通用定時(shí)器使用(13)LPC2000系列ARM7微控制器具有哪兩種低耗模式？如何降低系統(tǒng)的功耗？2個(gè)低功耗模式：空閑和掉電；2、計(jì)算PLL設(shè)置值：假設(shè)有一個(gè)基于LPC2114的系統(tǒng)，所使用的晶振為11.0592MHZ石英晶振。請(qǐng)計(jì)算出最大的系統(tǒng)時(shí)鐘(ccls)頻率為多少M(fèi)HZ？此時(shí)PLL的M值和P值各為多少？請(qǐng)列出計(jì)算公式，并編寫設(shè)置PLL的程序段。Focs=11.0592=Fcclk/M系統(tǒng)LPC2114的最大系統(tǒng)時(shí)鐘頻率為60Hz所以M=Fcclk/Fosc約等于5最大的cclk頻率Fcclk=M?Fosc=5*11.0592=55.296MHz因?yàn)?56MHz<Fcco<320MHz所以P=Fcco/(Fcclk*2)=1.4?2.89因?yàn)閜的值只能去2、4、8故P=2PLLCON=1;PLLCFG=plldat;PLLFEED=0xaa;PLLFEED=0x55;While((PLLSTAT&(1<<10))==0);PLLCON=3;PLLFEED=0xaa;PLLFEED=0x55;M-1=5;P=2;PLLCFG=5|(2<<5)return(TRUE);3、存儲(chǔ)器重影射：(1)LPC2210具有(4 )種存影射模式。（2）當(dāng)程序已固化到片內(nèi)Flash向量表保存在0x00000000起始處，則MA〔1:0〕的值應(yīng)該為（2 ）。①00 ②01 ③10 ④11（3）LPC2000系列APM7微控制器ccq重影射的目標(biāo)起始地址為（ ），共有（ ）個(gè)字。①0x00000000，8②0x40000000，8③0x00000000，16④0x7FFFE000，84、外部中斷喚醒掉電設(shè)計(jì)：以下代碼是初始化外部中斷0，用它來喚醒掉電的LPC2114，請(qǐng)?zhí)羁?。PINSEL0=0x00000000；PINSELI=（PINSEL1&0XFFFFFFFC）|0X01； 〃設(shè)置I/O連接，PO.16設(shè)置為EINTOEXTMODE=0X00； 〃設(shè)置EINT0為電平觸發(fā)模式EXTPOLAR=0X00； 〃設(shè)置EINT0為低電平觸發(fā)EXTWAKE=0X01；〃允許外部中斷0喚醒掉電的CPUEXTINT=0x0F； 〃清除外部中斷標(biāo)識(shí)第五章.寫出最小系統(tǒng)的定義，并畫出最小系統(tǒng)原理框圖.單片機(jī)最小系統(tǒng)即單片機(jī)的時(shí)鐘電路和單片機(jī)的復(fù)位電路。.電源電路設(shè)計(jì)有哪些要點(diǎn)？必須考慮的因素有：輸出的電壓、電流和功率；輸入的電壓、電流；安全因素；輸出紋波；電磁兼容和電磁干擾；體制限制；功耗限制；成本限制。.LPC2000系列人區(qū)乂時(shí)鐘系統(tǒng)如何設(shè)計(jì)？設(shè)計(jì)電路LPC2(I00X1X2T口卜「Cxi.~TTCx24.寫出Nand和Nor型Flash的異同點(diǎn)。區(qū)別：兩者工藝不一樣，Nor讀取速度快，成本高，容量不易做大，Nand讀取慢，成本低，容量很容易作大。相同點(diǎn)：都是采用FLASH技術(shù)生產(chǎn)

功能：Nor適合作為芯片程序存儲(chǔ)的ROM使用，Nand適合作為非易失性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器程序清單寄存器相加；文件名：TESTI.S；功能：實(shí)現(xiàn)兩個(gè)寄存器相加；說明：使用ARMulate軟件仿真調(diào)試AREAExamplel,CODE,READONLYENTRYAREAExamplel,CODE,READONLYENTRYCODE32STARTMOVR0，#0MOVR1，#10LOOPBLADD_SUBADD_SUBBLOOPADDSUB；聲明代碼段Examplel；標(biāo)識(shí)程序入口；聲明32位ARM指令；設(shè)置參數(shù)；調(diào)用子程序；跳轉(zhuǎn)到LOOPADDSR0，R0，R1 ；R0=R0+R1MOVPC，LR；子程序返回END；文件結(jié)束讀取SMI立即數(shù)T_bitEQU0X20SWI_HandlerSTMFDSP！，{R0_R3，R12，LR}；現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)MRSR0，SPSR；讀取SPSRSTMEDSP！，{R0}；保存SPSRTSTR0，#T_bit；測(cè)試T標(biāo)志位LDRNEHR0，[LR，#_2]；若是Thumb指令，讀取指令碼（16位）BICNER0，R0,，#0xFF00；取得Thumb指令的8位立即數(shù)LDREQR0，[LR，#_4]；若是ARM指令，讀取指令碼（32位）BICEQR0，R0，#0Xff000000；取得ARM指令的24位立即數(shù)LDMFDSP，{R0_R3，R12，PC}；SWI異常中斷返回使用IRQ中斷ENABLE」RQMRSR0，CPSRBICR0，R0，#0x