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ARM课后习题及答案

第一章
思考与练习
1、举出3个书本中未提到的嵌入式系统的例子。
答:红绿灯控制,数字空调,机顶盒

2、什么叫嵌入式系统
嵌入式系统:以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系
统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。

3、什么叫嵌入式处理器?嵌入式处理器分为哪几类?
嵌入式处理器是为完成特殊的应用而设计的特殊目的的处理器。
嵌入式微处理器(Embedded Microprocessor Unit, EMPU)
嵌入式微控制器(Microcontroller Unit, MCU)
嵌入式DSP 处理器(Embedded Digital Signal Processor, EDSP)
嵌入式片上系统(System On Chip)

4、什么是嵌入式操作系统?为何要使用嵌入式操作系统?
是一段在嵌入式系统启动后首先执行的背景程序,首先,嵌入式实时操作系统提高了系统的可靠性。其次,提高了开发效率,缩短了开发周期。再次,嵌入式实时操作系统充分发挥了 32 位 CPU 的多任务潜力。

第二章
1、嵌入式系统项目开发的生命周期分哪几个阶段?各自的具体任务是什么?
项目的生命周期一般分为识别需求、提出解决方案、执行项目和结束项目4 个阶段。
识别需求阶段的主要任务是确认需求,分析投资收益比,研究项目的可行性,分析厂商所应具备的条件。
提出解决方案阶段由各厂商向客户提交标书、介绍解决方案。
执行项目阶段细化目标,制定工作计划,协调人力和其他资源;定期监控进展,
分析项目偏差,采取必要措施以实现目标。
结束项目阶段主要包括移交工作成果,帮助客户实现商务目标;系统交接给维护人员;结清各种款项。

2、为何要进行风险分析?嵌入式项目主要有哪些方面的风险?
在一个项目中,有许多的因素会影响到项目进行,因此在项目进行的初期,在客户和开发团队都还未投入大量资源之前,风险的评估可以用来预估项目进行可能会遭遇的难题。
需求风险;时间风险;资金风险;项目管理风险

3、何谓系统规范?制定系统规范的目的是什么?
规格制定阶段的目的在于将客户的需求,由模糊的描述,转换成有意义的量化数据。

4、何谓系统规划?为何要做系统规划
系统规划就是拟定一个开发进程,使项目在合理的进程范围中逐渐建构完成。其目地是让客户可以进一步地掌握系统开发的进程,并确定检查点,以让双方确定项目是否如预期中的进度完成。
5、为什么在项目结束前需要进行项目讨论?
项目的讨论一个项目进行的反馈机制。通过这一个程序,项目团队的经验才可以被记录
下来,也就是说,这是一个撰写项目历

史的过程。

第三章
1、ARM7TDMI中的T、D、M、I的含义是什么?
64 位乘法指令(带M 后缀的)、支持片上调试(带D 后缀的)、高密度 16 位的Thumb
指令机扩展(带T 后缀的)和EmbededICE 观察点硬件(带I 后缀的)

2、ARM7TDMI采用几级流水线?使用何种存储器编址方式?
三级流水线(取指 译码 执行);使用了冯·诺依曼(Von Neumann )结构,指令和数据共用一条32 位总线。

3、ARM处理器模式和ARM处理器状态有何区别?
处理器模式指的是处理器在执行程序时在不同时刻所处的不同状态,处理器状态指的是处理器当前所执行的指令集。

4、分别列举ARM的处理器模式和状态。
状态:
ARM 状态 32 位,这种状态下执行的是字方式的ARM 指令
Thumb 状态 16 位,这种状态下执行半字方式的 Thumb 指令
模式:
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。

5、PC和LR分别使用哪个寄存器?
PC使用R15寄存器,LR使用R14寄存器

6、R13寄存器的通用功能是什么?
堆栈

第四章
1、基础知识
(1)ARM7TDMI(-S)有几种寻址方式?LOR R1,[R0,#0x08]属于哪种寻址方式?
1. 寄存器寻址;2. 立即寻址;3. 寄存器移位寻址;4. 寄存器间接寻址;5. 基址寻址;6. 多寄存器寻址;7. 堆栈寻址;8. 块拷贝寻址;9. 相对寻址;LOR R1,[R0,#0x08]属于基址寻址。

(2)ARM指令的条件码有多少个?默认条件码是什么?
16条, 默认条件码是AL。

(3)ARM指令中第二个操作数有哪几种形式?举例5个8位图立即数。
(1) 立即数;(2) 寄存器;(3) 寄存器及移位常数;
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种?LDRB和LDRSB有何区别?
(1) 零偏移;(2) 前索引偏移;(3) 程序相对偏移;(4) 后索引偏移。LDRB就是读出指定地址的数据并存入指定寄存器,LDRSB读出指定地址的数据,并高24位用符号位扩展,再存入指定寄存器。

(5)请指出MOV指令与LDR加载指令的区别及用途。
MOV 将 8 位图(pattern)立即数或寄存器(operand2)传送到目标寄存器(Rd),可用于移位 运算等操作。读取指定地址上的存储器单元内容,执行条件AL.

(6)CMP指令的操作是什么?写一个程序,判断R1的值是否大于0x30,是则将R1减去0x30。
CMP 指令将寄存器Rn 的值减去operand2 的值,根据操作的结果更新CPSR 中的相应条 件标志位,以便后面的指令根据相应的条件标志来判断是否执行。
CMP R1,0x30
SUBHI R1,R1,0x30

(7)调用子程序是用B还是用BL指令?请写出返回子程序的指令?
BL

指令用于子程序调用。
MOV PC, R14

(8)请指出LDR伪指令的用法。指令格式与LDR加载指令的区别是什么?
LDR 伪指令用于加载 32 位的立即数或一个地址值到指定寄存器。第二个数为地址表达式。

(9)ARM状态与Thumb状态的切换指令是什么?请举例说明。
BX指令,

(10)Thumb状态与ARM状态的寄存器有区别吗?Thumb指令对哪些寄存器的访问受到一定限制?
Thumb状态下不能更新CPSR 中的ALU 状态标志。,Thumb指令对R8~R15寄存器访问受限。

(11)Thumb指令集的堆栈入栈、出栈指令是哪两条?
PUSH POP

(12)Thumb指令集的BL指令转换范围为何能达到±4MB?其指令编码是怎样的?
Thumb 采用两条16 位指令组合成22 位半字偏移(符号扩展为32 位),使指令转移范围为±4MB。

2 有符号和无符号加法
下面给出A 和B 的值,您可先手动计算A+B,并预测N、Z、V 和 C 标志位的值。然后修改程序清单4.1 中R0、R1 的值,将这两个值装载到这两个寄存器中(使用LDR 伪指令,
如LDR R0,=0x FFFF0000),使其执行两个寄存器的加法操作。调试程序,每执行一次加法 操作就将标志位的状态记录下来,并将所得结果与您预先计算得出的结果相比较。如果两个 操作数看作是有符号数,如何解释所得标志位的状态?同样,如果这两个操作数看作是无符数,所得标志位又当如何理解?

0xFFFF000F 0x7FFFFFFF 67654321 (A)
+ 0x0000FFF1 + 0x02345678 + 23110000 (B)
结果: ( ) ( ) ( )
3 数据访问
把下面的 C 代码转换成汇编代码。数组 a 和b 分别存放在以 0x4000 和 0x5000 为起始 地址的存储区内,类型为long(即32 位)。把编写的汇编语言进行编译连接,并进行调试。
for (i=0; i<8; i++)
{ a[i] = b[7-i];
}

第五章
1、基础知识:
(1)LPC2114可使用的外部晶振频率范围是多少(使用/不使用PLL功能时)?
晶振频率范围:1~30 MHz,若使用PLL 或ISP 功能为:10~25MHz。

(2)描述一下LPC2210的PO.14、P1.20、P1.26、BOOT1和BOOT0引脚在芯片复位时分别有什么作用?并简单说明LPC2000系列ARM7微控制器的复位处理流程。
P0.14 的低电平强制片内引导装载程序复位后控制器件的操作,即进入ISP 状态。
P1.20 的低电平使 P1.25~P1.16 复位后用作跟踪端口。
P1.26 的低电平使 P1.31~P1.26 复位后用作一个调试端口。
当RESET 为低时,BOOT0 与BOOT1 一同控制引导和内部操作。引脚的内部上拉确保了引脚未连接时呈现高电平。
外部复位输入:当该引脚为低电平时,器件复位,I/O口和外围功能进入默认状态,处理器从地址0 开始执行程序。复位信号是具有迟滞

作用的TTL 电平。

(3)LPC2000系列ARM7微控制器对向量表有何要求(向量表中的保留字)?
向量表所有数据32 位累加和为零(0x00000000~0x0000001C 的8 个字的机器码累加),才能脱机运行用户程序,这是LPC2114/2124/2212/2214 的特性。

(4)如何启动LPC2000系列ARM7微控制器的ISP功能?相关电路应该如何设计?

(5)LPC2000系列ARM7微控制器片内Flash是多位宽度的接口?它是通过哪个功能模块来提高Flash的访问速度?
128位, 通过存储器加速模块(MAM)来提高Flash的访问速度

(6)若LPC2210的BANK0存储块使用32位总线,访问BANK0时,地址线A1、A0是否有效?EMC模块中的BLSO~BLS4具有什么功能?
无效,( 如果存储器组配置成 16 位宽,则不需要 A0;8 位宽的存储器组需要使用 A0 。);字节定位选择信号。

(7)LPC2000系列ARM7微控制器具有引脚功能复用特性,那么如何设置某个引脚为指定功能?
通过引脚功能选择寄存器的设定来设置某个引脚为指定功能

(8)设置引脚为GPIO功能时,如何控制某个引脚单独输入/输出?当前要知道某个引脚当前的输出状态时,是读取IOPIN寄存器还是读取IOSET寄存器?
GPIO方向寄存器,IOPIN。

(9)P0.2和P0.3口是I2C接口,当设置它们为GPIO时,是否需要外接上拉电阻才能输出高电平?




(10)使用SPI主模式时,SSEL引脚是否可以作为GPIO?若不能,SSEL引脚应如何处理?
不能用作GPIO,SSEL应设这高电平,处于末激活状态。

(11)LPC2114具有几个UART是符合什么标准?哪一个UART可用作ISP通信?哪一个UART具有MODEM接口?
UART0,UART1;UART0用于ISP通信,UART1具有MODEM接口。

(12)LPC2114具有几个32位定时器?PWM定时器是否可以作通用定时器使用?
两个32位定时器,PWM定时器不能用作通用定时器使用

(13)LPC2000系列ARM7微控制器具有哪两种低耗模式?如何降低系统的功耗?
2 个低功耗模式:空闲和掉电;

2、计算PLL设置值:
假设有一个基于LPC2114的系统,所使用的晶振为11.0592MHZ石英晶振。请计算出最大的系统时钟(ccls)频率为多少MHZ?此时PLL的M值和P值各为多少?请列出计算公式,并编写设置PLL的程序段。














3、存储器重影射:
(1)LPC2210具有( 4 )种存影射模式。
①3 ②5 ③1 ④4
(2)当程序已固化到片内Flash,向量表保存在0x00000000起始处,则MAP〔1:0〕的值应该为( 2 )。
①00 ②01 ③10 ④11
(3)LPC2000系列APM7微控制器ccq重影射的目标起始地址为( ),共有( )个字。
①0x00000000,8 ②0x40000000,8
③0x00000000,16 ④0x7

FFFE000,8
4、外部中断唤醒掉电设计:
以下代码是初始化外部中断0,用它来唤醒掉电的LPC2114,请填空。
PINSEL0=0x00000000;
PINSELI = (PINSEL1&0XFFFFFFFC)|0X01; //设置I/O连接,PO.16设置为EINTO
EXTMODE =0X00; //设置EINT0为电平触发模式
EXTPOLAR=0X00; //设置EINT0为低电平触发
EXTWAKE =0X01; //允许外部中断0唤醒掉电的CPU
EXTINT=0x0F; //清除外部中断标识
第四章
程序清单4.1寄存器相加
;文件名:TESTI.S
;功能:实现两个寄存器相加
;说明:使用ARMulate软件仿真调试
AREA Examplel,CODE,READONLY ;声明代码段Examplel
ENTRY ;标识程序入口
CODE32 ;声明32位ARM指令
START MOV R0,#0 ;设置参数
MOV R1,#10
LOOP BL ADD_SUB ;调用子程序ADD_SUB
B LOOP ;跳转到LOOP
ADD_SUB
ADDS R0,R0,R1 ;R0=R0+R1
MOV PC,LR ;子程序返回
END ;文件结束

程序清单4.2 读取SMI立即数
T_bit EQU 0X20
SWI_Handler
STMFD SP!,{R0_R3,R12,LR} ;现场保护
MRS R0,SPSR ;读取SPSR
STMED SP!,{R0} ;保存SPSR
TST R0,#T_bit ;测试T标志位
LDRNEH R0,[LR,#_2] ;若是Thumb指令,读取指令码(16位)
BICNE R0,R0,,#0xFF00 ;取得Thumb指令的8位立即数
LDREQ R0,[LR,#_4] ;若是ARM指令,读取指令码(32位)
BICEQ R0,R0,#0Xff000000 ;取得ARM指令的24位立即数
……
LDMFD SP!,{ R0_R3,R12,PC} ;SWI异常中断返回

程序清单4.3使用IRQ中断
ENABLE_IRQ
MRS R0,CPSR
BIC R0,R0,#0x80
MSR CPSR_C,R0
MOV PC,LR

程序清单4.4禁能IRQ中断
DISABLE_IRQ
MRS R0 CPSR
ORR R0,R0,#0x80
MSR CPSR_C,R0
MOV PC,LR

程序清单4.5堆栈指令初始化
INTSTACK
WOV R0,LR ;保存返回地址
;设置管理模式堆栈
MSR CPSR_C,#0xD3
LDR SP,stacksvc
;设置中断模式堆栈
MSR CPSR_C,#0xD2
LDR SP,Stacklrq
……

程序清单4.6小范围地址的加载
……
ADR R0,DISP_TAB ;加载转换表地址
LDRB R1,[R0,R2] ;使用R2作为参数,进行查表
……
DISP_TAB
DCB 0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90

程序清单4.7中等范围地址的加载
……
ADR LR,RETURNI
ADRL R1,Thumb_sub+1
BX R1
RETURNI
……
CODE 16
Thumb_sub
MOV R1,#10
……

程序清

单4.8加载32位立即数
……
LDR R0,=IOPIN ;加载GPIO的寄存器IOPIN的地址
LDR R1,[R0] ;读取IOPIN寄存器的值
……
LDR R0,=IOSET
LDR R1,=0x00500500
STR R1,[R0] ;IOSET=0x00500500
……

程序清单4.9软件延时
……
DELAYI
NOP
NOP
NOP
SUBS R1,R1,#1
BNE DELAYI
……

程序清单4.10 ARM到Thumb的状态切换
;文件名:TEST8.S
;功能:使用BX指令切换处理器状态
;说明:使用ARMulate软件仿真调试
AREA Example8,CODE,READONLY
ENTRY
CODE32
ARM_CODE ADR R0,THUMB_CODE+1
BX R0 ;跳转并切换处理器状态
CODE16
THUMB_CODE
MOV R0,#10 ;R0=10
MOV R1,#20 ;R1=20
ADD R0,R1 ;R0=R0+R1
B
END

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