嵌入式系统习题解答(完全修订版)

1、第一章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 Micro processor Un it, EMPU)嵌入式微控制器(Microco ntroller Un it, MCU) 嵌入式 DSP处理器(Embedded Digital Signal Processor,

2、EDSP) 嵌入式片上系统(System On Ch ip) 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.基础知识(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

3、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。32位，这种状态下执行的是字方式的 ARM指令16位，这种状态下执行半字方式的Thumb指令 模式：用 中止模式、未定义模式和系统模(4) 分别列举ARM的处理器模式和状态。状态：ARM状态Thumb状态户模式、快中断模式、中断模式、管理模式、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

4、寄存器的通用功能是什么？堆栈(7) CPSF寄存器中哪些位用来定义处理器状态？寄存器CPSF为当前程序状态寄存器，当控制位T置位时，处理器处于Thumb 状态，执行Thumb指令，当控制位T清零时，处理器处于ARM状态，执行ARM指令（8）描述一下如何禁止IRQ和FIQ中断？IRQ中断被禁止，否则允许IRQ中断使能FIQ中断被禁止，否则允许FIQ中断使能标志位I和F都是终端禁止标志位，用来使能或禁止ARM的两种外部中断源 当控制位I置位时， 当控制位F置位时，2、存储器格式假设使用存储指令将 R0的值存放在0x4000单元中，0x4000单元的内定义 R0=0x12345678 如果存储器格式

5、为大端格式，请写出在执行加载指令将存储器 容取出存放到R2寄存器操作后所得R2的值，如果存储器格式改为小端格式，所 得的R2值又为多少？低地址0x4000单元的字节内容分别是多少？大端格式时 R2的值为0x12345678, 0x4000单元的内容为 0x78563412,小 端格式时R2的值0x12345678, 0x4000单元的内容为0x12345678 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那种 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？发牛条M逬入时的樓式返1呻唯洽& f.J安仃仁号有效时訓 匸邛S找逊I扯弃盟和励

6、 处汁焉环叭庞识刖的折MOVS PC, R14_und用户定又屮断）仁用 用门ffi式F训甲宅艮掾作riniMO S PU R14_svc屮1上t预取J片CPC执r 一亲來门9 荊篠式无；去话问的地址的 指令:卩1上SUBS P C.R1-I_abt=44'J 以用:"'11 CPU对肖前模式无沙 访问的地址iilff刼传辎屮1卜.SUES； P C.R14_abt.=SIRQ外却；屮書诘求号幷效冃 外忙屮櫛允许屮断SVBS P URH-irq 冃HQ快遠屮断ffi求弓廿效冃 快遽屮断方许快速屮赴SUBS PC.R14_fiq4当一个异常导致模式切换时，内核自动地做如

7、下处理：将异常处理程序的返回地址PC-4保存到相应异常模式下的LR将CPSR的当前值保存到相应异常 模式下的SPSR设置CPSF为相应的异常模式；设置PC为相应异常处理程序的中断入口向量地址，跳转到相应的异常中断 处理程序执行。第三章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 RO, #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

8、条件码是ALo(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( 0xFFvv2、0、0xF0000000(0xF0vv24)200(0xC8) 0xF0000001(0x1F<<280(4) LDR/STR旨令的偏移形式有哪 4种？ LDRB和LDRSBt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卖出指定地址的数据，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

9、别及用途。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operan d2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。CMPcon d Rn op era nd2CMP R1,0x30 ;将R1与常数0x30比较LDRLE PPLR如果小于或等于0x30,则程序返回SUBHI R1,R1,#0x30 大于0x30，

10、则将R1减去0x30，结果存回R1(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 或 BX LR(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。它还常用 于加载芯片外围功能部件的寄存器地址(32位立即数)，实现各种控制操作，与 ARM指令的ldr相比，伪指令的ldr参数有二号。(9) ARM状态与Thumb状态的切换指令是什么？请举例说明。BX指令，从ARM状态切换到Thumb状态CODE32ldr R0,=Lable+1BX R0CODE16La

11、ble MOV R1,#12;从Thumb状态切换到ARM状态CODE16ldr R0,=LableBX R0CODE32Lable 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？Thumb状态下不能更新CPSF中的ALU状态标志。，Thumb指令对R8R15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？22位半字偏移(符号扩展为32位)，使指Thumb采用两条16位指令组合

12、成 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 然后修改程序清单4.1中R0 R1的值，LDR伪指令，A+B,并预测N、Z、V和C标志位的值。将这两个值装载到这两个寄存器中(使用如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?OxFFFFOOOF0x7FFFFFFF(A)+ 0x0000FFF1+ 0x023

13、45678+(B)结果：(0x00000000)(0x82345677)(0X0568F421)NZCV:011010010000和为0，没有溢出，所以1如果两个操作数是有符号的， 作数是无符号数，和为 0,有进位,2如果两个操作数是有符号数， 作数是无符号数，没有进位，所以3如果两个操作数是有符号数， 操作数是无符号数，没有进位，所以A负B正,所以C=1A正B正,C=0A正B正,C=0和是负数，有溢出，所以和是正数，没有溢出，所以V=0,如果两个操V=1，如果两个操V=0，如果两个3数据访问分别存放在把下面的C代码转换成汇编代码。数组a和b以0x4000和0x5000为起始地址的存储区内，类

14、型为Iong(即卩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+) ai = b7-i;第四章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：130 MHz,若使用PLL或ISP功能为：1025MHz。(2) 描述一下 LPC2210的 P0.14 P 1.20、P 1.26 BOOT1 和 BOOT0引脚在芯片 复位时分别有什么作用？并简单说明 LPC200(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。P 1.

15、20的低电平使P 1.2A P 1.16复位后用作跟踪端口。P 1.26的低电平使P 1.31P1.26复位后用作一个调试端口。当RESETS低时，BOOT0与 BOOT1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(0x000000000x0000001C的8个字的机 器码累加)，才能脱机运行用户程序，这是 LP C2

16、11/2124Z22122214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？有两种情况可以使芯片进入ISP状态(1)将芯片的P0.14引脚拉低后，复位 芯片，可进入ISP状态(2)在芯片内部无有效用户代码时，Boot Block自动进入 ISP状态。如果用户需要使用ISP功能，则可以设计一个跳线将 P 0.14接到地，若需要 进入ISP,将此跳线短接即可，想要脱机运行程序，将此跳线断开即可。(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(

17、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BLSOBLS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 0 );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IOSETS存器？GP

18、IO方向寄存器，IO PINo(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？具有I2C总线功能的引脚为开漏输出， 设置为GPI0时需要接上拉电阻才 能输出高电平或以引脚状态输入(10)使用SPI主模式时，SSEL引I脚是否可以作为GPIO?若不能，SSEL引I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？UARTQ UART1; UART0用于 ISP通信，UART1 具有 M

19、ODEM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 P LL的程序段。Focs=11.0592=Fcclk/M系统LPC2114的最大系统时钟频率为 60Hz所以

20、M = Fcclk/Fosc约等于5最大的 cclk频率 Fcclk=M- Fosc=5*11.0592=55.296 MHz因为 156MHZVFcco<320 MHz所以 P = Fcco /(Fcclk*2) =1.4 - 2.89因为p的值只能去2、4、8故P=2P LLCON = 1;P LLCFG = plldat;P LLFEED = 0xaa;P LLFEED = 0x55;While( PLLSTAT&(1<<10)=0);P LLCON = 3;P LLFEED = 0xaa;P LLFEED = 0x55;M - 1 = 5;P = 2;P LL

21、CFG = 5|(2<<5)3、存储器重影射：（1）LPC2210具有（43531（2）当程序已固化到片内 的值应该为（2 ）。00 0110return (TRUE);）种存影射模式。411Flash,向量表保存在0x00000000起始处，J则MAP 1:0（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。0x00000000, 8 0x40000000, 8 0x00000000, 16 0x7FFFE000 84、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。P INSEL0=0x000000

22、0；PINSELI = （PINSEL1 &0XFFFFFFFC）|0X01/设置 I/O 连接，P0.16设置为 EINTOEXTMODE =0X0； /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CPUEXTINT=OxOF/青除外部中断标识第五章1.写出最小系统的定义，并画出最小系统原理框图.单片机最小系统即单片机的时钟电路和单片机的复位电路。V供电系统 :X 嵌入式挖制器存储器系统2. 电源电路设计有哪些要点？必须考虑的因素有：输出的电压、电流和功率；输入的电压、 电流；安全因素; 输

23、出纹波；电磁兼容和电磁干扰；体制限制；功耗限制；成本限制。3. L PC2000系列ARM时钟系统如何设计？设计电路1 P C 2 0 1.1 0Cx2CxL4.写出Nand和Nor型Flash的异同点。区别：两者工艺不一样，Nor读取速度快，成本高，容量不易做大， Nand读取 慢，成本低，容量很容易作大。相同点：都是采用FLASH技术生产功能：Nor适合作为芯片程序存储的ROM使用，Nand适合作为非易失性数据存 储器程序清单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

24、码段 Examplel ENTRYCODE32START MOVMOV R1 #10LOOP BL B LOOP ADD_SUBADDSMOVEND;标识程序入口 ;声明R（#032位ARM指令;设置参数ADD_SUB;跳转至U LOOPRO,LR;调用子程序ADD_SUBR0,PC, ;文件结束4.2读取SMI立即数 T_bit EQU SWI_Ha ndlerR1 ; R0=R0+R1 ;子程序返回STMFDSP! , R0_R3 R12, LR;现场保护MRSR0, SPSR;读取SPSRSTMEDSP, R0;保存SPSRTSTR0 , #T_bit;测试T标志位LDRNEHR0, LR, #_2；若是Thumb指令，读取指令码（16 位）BICNER0, R0, #0xFF00;取得Thumb指令的8位立即数LDREQR0, LR, #_4;若是ARM指令，读取指令码（32位）BICEQR0, R0, #0Xff000000;取得ARM指令的24位立即数LDMFDSP ! R0_R3 R12, PC;SWI异常中断返回0X204.3使用IRQ中断 ENABLE_IRQ MRS BIC MSR MOV4.4禁