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ARM嵌入式系统基础教程第二版课后习题答案.doc

发布时间：2022-06-25 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.08M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    第 1 章 嵌入式系统概述 (1)举出 3 个本书中未提到的嵌入式系统的例子。 答：键盘、鼠标、扫描仪。 (2)什么叫嵌入式系统？ 答：嵌入到对象体系中的专用计算机应用系统。 (3)什么叫嵌入式处理器？嵌入式处理器分为哪几类？ 答：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。分为 3 类： 1.注重尺寸、能耗和价格；2.关注性能；3.关注全部 4 个需求——性能、尺寸、 能耗和价格。 (4)什么是嵌入式操作系统？为何要使用嵌入式操作系统？ 答：嵌入式操作系统是操作系统的一种类型，是在传统操作系统的基础上加入符 合嵌入式系统要求的元素发展而来的。原因：1.提高了系统的可靠性；2.提高了 开发效率，缩短了开发周期。3.充分发挥了 32 位 CPU 的多任务潜力。 第 2 章 ARM7 体系结构 1.基础知识 (1)ARM7TDMI 中的 T、D、M、I 的含义是什么？ 答：T：高密度 16 位 Thumb 指令集扩展；D：支持片上调试；M：64 位乘法指 令；I：Embedded ICE 硬件仿真功能模块。 (2)ARM7TDMI 采用几级流水线？使用何种存储器编址方式？ 答：3 级；冯·诺依曼结构。 (3)ARM 处理器模式和 ARM 处理器状态有何区别？ 答：ARM 处理器模式体现在不同寄存器的使用上；ARM 处理器状态体现在不同 指令的使用上。 (4)分别列举 ARM 的处理器模式和状态？ 答：ARM 的处理器模式：用户模式、系统模式、管理模式、中止模式、未定义 模式、中断模式、快速模式；ARM 的处理器状态:ARM 状态、Thumb 状态。 (5)PC 和 LR 分别使用哪个寄存器？ 答：PC:R15；LR:R14。 (6)R13 寄存器的通用功能是什么？ 答：堆栈指针 SP。 (7)CPSR 寄存器中哪些位用来定义处理器状态？
    答：位 31~28：N、Z、C、V，条件代码标志位；27~8：保留位；7~0：I、F、 T、M4~0，控制标志位。 (8)描述一下如何禁止 IRQ 和 FIQ 的中断。 答：当控制位 I 置位时，IRQ 中断被禁止，否则允许 IRQ 中断使能；当控制位 F 置位时，FIQ 中断被禁止，否则允许 FIQ 中断使能。 2.存储器格式 答：无论是大端格式还是小端格式，R2 的值与 R1 一致；地址 0x4000 单元的字 节：大端：0x12、小端：0x78。 3.处理器异常 请描述一下 ARM7TDMI 产生异常的条件是什么？各种异常会使处理器进入哪种 模式？进入异常时内核有何操作？各种异常的返回指令又是什么？ 答： 【异常】 【模式】 【返回指令】 复位 管理 无 未定义指令 未定义 MOVS PC,R14 软件中断 管理 MOVS PC,R14 预取指中止 中止 SUBS PC,R14,#4 数据中止 中止 SUBS PC,R14,#8 IRQ 中断 SUBS PC,R14,#4 FIQ 快速中断 SUBS PC,R14,#4 进入异常时,内核自动做：PC→LR、CPSR→相应异常模式下的 SPSR、设置 CPSR 为相应的异常模式、相应异常处理程序的中断入口向量地址→PC。 第 3 章 ARM7TDMI(-S)指令系统 1.基础知识 (1)ARM7TDMI(-S)有几种寻址方式？“LDR R1,[R0,#0x08]”属于哪种寻址方式？ 答：有 8 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.相对寻址；“LDR 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？ 答：16 个；AL。 (3)ARM 指令中的第 2 个操作数有哪几种形式？列举 5 个 8 位图立即数。 答：1.常数表达式(8 位图) 2.寄存器方式 3.寄存器移位方式；0x3FC、0、 0xF0000000、200、0xF0000001。
    (4)LDR/STR 指令的偏移形式有哪 4 种？LDRB 指令和 LDRSB 指令有何区别？ 答：1.零偏移 2.前索引偏移 3.程序相对偏移 4.后索引偏移；LDRB：加载无符 号字节数据，LDRSB 加载有符号字节数据 (5)请指出 MOV 指令与 LDR 加载指令的区别及用途？ 答：MOV 指令的源操作数是常数或（带偏移量的）寄存器，用于寄存器之间的 数据传送；LDR 指令的源操作数是地址，用于存储器到寄存器的数据传送。 (6)CMP 指令是如何执行的？写一程序，判断 R1 的值是否大于 0x30，是则将 R1 减去 0x30。 答：CMP 指令将 Rn-operand2，根据结果更新 CPSR 中的相应条件标志位。 CMP R1,0x30 SUBHI R1,0x30 (7)调用子程序是用 B 指令还是用 BL 指令？请写出返回子程序的指令。 答：用 BL；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？ 答：用法：LDR{cond} Rd,=立即数/标号+立即数；LDR 伪指令的源操作数是代 表一个常数，LDR 加载指令的源操作数代表一个地址。 (9)ARM 状态与 Thumb 状态的切换指令是什么？请举例说明。 答：BX； ;从 ARM 状态切换到 Thumb 状态 CODE32 LDR R0,=Lable+1 BX R0 CODE16 Lable MOV R1,#12 ;从 Thumb 状态切换到 ARM 状态 CODE16 LDR R0,=Lable BX R0 CODE32 Lable MOV R1,#10 (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？ 答：有区别；R8~R15。 (11)Thumb 指令集的堆栈入栈、出栈指令是哪两条？ 答：PUSH、POP。
    (12)Thumb 指令集的 BL 指令转移范围为何能达到±4MB？其指令编码是怎样 的？ 答：BL 指令事实上是两条指令，其编码为：11110{地址偏移高 11 位}、11111{地 址偏移低 11 位}，地址编码 22 位，再左移一位(半字对齐)，23 位地址寻址 8MB， 即±4MB。 2.有符号和无符号加法 答： (1) 0xFFFF000F ＋0x0000FFF1 —————— (0x00000000) (A) (B) NZCV=0110 如果两个操作数是有符号数，A 是负数，B 是正数，和是 0，没有溢出，所以 V=0。 如果两个操作数是无符号数，和是 0，有进位，所以 C=1。 (A) (B) (2) 0x7FFFFFFF ＋0x02345678 —————— (0x82345677) NZCV=1001 如果两个操作数是有符号数，A 是正数，B 是正数，和是负数，有溢出，所以 V=1。 如果两个操作数是无符号数，没有进位，所以 C=0。 (A) (B) (3) 67654321 ＋ 23110000 —————— (0x0568F421) NZCV=0000
    如果两个操作数是有符号数，A 是正数，B 是正数，和是正数，没有溢出，所以 V=0。 如果两个操作数是无符号数，没有进位，所以 C=0。 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 （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 ）。 ③1 ②5 ④4 ①00 ②01 ③10 ④11 （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。 ） ②0x40000000，8 ④0x7FFFE000，8 ①0x00000000，8 ③0x00000000，16 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； 第四章 //清除外部中断标识
    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 ENTRY CODE32 START MOV LOOP B ADD_SUB ADDS MOV END R0，R0，R1 PC，LR MOV R1，#10 BL LOOP Examplel,CODE,READONLY R0，#0 ADD_SUB ；声明代码段 Examplel ；标识程序入口 ；声明 32 位 ARM 指令 ；设置参数 ；调用子程序 ADD_SUB ；跳转到 LOOP ；R0=R0+R1 ；子程序返回 ；文件结束 程序清单 4.2 读取 SMI 立即数 T_bit SWI_Handler 0X20 EQU STMFD MRS STMED TST LDRNEH BICNE LDREQ BICEQ …… LDMFD SP！，{R0_R3，R12，LR} ；现场保护 ；读取 SPSR R0，SPSR SP！，{R0} ；保存 SPSR ；测试 T 标志位 R0，#T_bit R0，[LR，#_2] ；若是 Thumb 指令，读取指令码（16 位） R0，R0,，#0xFF00 R0，[LR，#_4] R0，R0，#0Xff000000 ；取得 Thumb 指令的 8 位立即数 ；若是 ARM 指令，读取指令码（32 位） ；取得 ARM 指令的 24 位立即数 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 BIC MSR MOV R0，CPSR R0，R0，#0x80 CPSR_C，R0 PC，LR 程序清单 4.4 禁能 IRQ 中断 DISABLE_IRQ MRS ORR MSR R0 CPSR R0，R0，#0x80 CPSR_C，R0
    MOV PC，LR ；保存返回地址 程序清单 4.5 堆栈指令初始化 INTSTACK R0，LR WOV ；设置管理模式堆栈 MSR LDR ；设置中断模式堆栈 MSR LDR …… CPSR_C，#0xD3 SP，stacksvc CPSR_C，#0xD2 SP，Stacklrq 程序清单 4.6 小范围地址的加载 …… ADR LDRB …… DISP_TAB DCB R0，DISP_TAB R1，[R0，R2] ；加载转换表地址 ；使用 R2 作为参数，进行查表 0xC0，0xF9，0xA4，0xB0，0x99，0x92，0x82，0xF8，0x80，0x90 LR，RETURNI 程序清单 4.7 中等范围地址的加载 …… ADR ADRL R1，Thumb_sub＋1 BX RETURNI R1 …… CODE 16 Thumb_sub R1，#10 MOV …… R0，=IOPIN R1，[R0] 程序清单 4.8 加载 32 位立即数 …… LDR LDR …… LDR LDR STR …… R0，=IOSET R1，=0x00500500 R1，[R0] ；加载 GPIO 的寄存器 IOPIN 的地址 ；读取 IOPIN 寄存器的值 ；IOSET=0x00500500
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