《ARM嵌入式系统基础教程》复习

1、。嵌入式系统基础教程复习1. 什么是嵌入式系统？其特点有些什么？答： 嵌入式系统是“以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。 ”特点： 1）是专用的计算机系统，用于特定的任务；2）资源较少，可以裁减；3)功耗低，体积小，集成度高，成本低;4）使用实时操作系统；5)可靠性要求更高，具有系统测试和可靠性评估体系;6）运行环境差异大7）大部分程序固化在ROM中；8) 较长的生命周期；9）嵌入式微处理器通常包含专用调试电路2. 嵌入式系统的 BooTLoader 的功能是什么？答： BootLoader 是系统加电后、操作系统内核或用户

2、应用程序运行之前，首先必须运行的一段程序代码。通过这段程序，为最终调用操作系统内核、运行用户应用程序准备好正确的环境。（对于嵌入式系统来说，有的使用操作系统，也有的不使用操作系统，但在系统启动时都必须运行BootLoader ，为系统运行准备好软硬件环境。 ）3.目前嵌入式操作系统有哪些？答： 1） C/OS-II 嵌入式操作系统内核；2） VxWorks 嵌入式实时操作系统；3） WinCE 操作系统； 4） Linux操作系统 ； 5） Symbian 操作系统4.构造嵌入式开发环境有哪几种形式？答： 1）交叉开发环境 ； 2）软件模拟环境； 3) 评估电路板5.嵌入式系统开发的基本流程

3、?答： 1）系统定义与需求分析；2）系统设计方案的初步确立；3）初步设计方案性价比评估与方案评审论证；4）完善初步方案、初步方案实施；5）软硬件集成测试；6）系统功能性能测试及可靠性测试。6. 什么是可编程片上系统？答：用可编程逻辑技术把整个系统放到一块硅片上, 称作可编程片上系统 SOPC。它是一种特殊的嵌入式系统， 首先它是 SOC，即由单个芯片实现整个系统的主要逻辑功能，具有一般SOC基本属性；其次，它又具备软硬件在系统可编程的功能，是可编程系统，具有可裁剪、可扩充、可升级等灵活的设计方式。7. 有时要使用 Thumb技术的原因答：（ Thumb指令集是把32 位的 ARM指令集的一个子

4、集重新编码后形成的一个特殊的16 位指令集。）在性能和代码大小之间取得平衡，在需要较低的存储代码时采用Thumb 指令系统用Thumb指令编写最小代码量的程序（能够很好的解决代码长度的问题），却取得以ARM代码执行的最好性能，可以带来低功耗, 小体积 , 低成本。8. ARM处理器的工作模式有哪几种？答： 1）正常用户模式（ user ）；2）快速中断模式（ fiq ）；3）普通中断模式（ irq ）；4）操作系统保护模式（svc ）或管理模式；5）数据访问中止模式（abt ）；6）处理未定义指令的未定义模式（und）；7）运行特权级的操作系统任务的系统模式（sys ）。9. 寄存器 R13，

5、 R14， R15 的专用功能各是什么？-可编辑修改 -。答： 1）寄存器R13保存堆栈指针 SP；2）寄存器R14用作子程序链接寄存器，也称为LR ，用以保存返回地址；3） R15（ PC）用作程序计数器。10. 寄存器 CPSR， SPSR的功能各是什么？答： 1）CPSR包含条件码标志、中断禁止位、当前处理器模式以及其它状态和控制信息。所有处理器模式下都可以访问当前的程序状态寄存器CPSR。2）在每种异常模式下都有一个对应的物理寄存器程序状态保存寄存器SPSR。当异常出现时， SPSR用于保存 CPSR的状态，以便异常返回后恢复异常发生时的工作状态。11.ARM的异常有哪几种，各进入何种

6、工作模式？他们退出各采用什么指令？答： 1）复位（ Reset ）异常（管理模式） ；2）未定义指令（ undefined instruction）异常（未定义模式） ；3）软件中断（ SWI）异常（管理模式） ；4）指令预取中止（Prefect Abort ）异常（中止模式） ；5）数据访问中止（Data Abort ）（中止模式）；6）快速中断请求（FIQ）（ FIQ 模式）；7）外部中断请求（IRQ）（ IRQ 模式）。异常返回指令： 1） SWI，未定义的返回：MOVS PC,R14； 2） IRQ,FIQ, 预取中止的返回： SUBS PC,R14,#4； 3）数据中止返回并重新存取

7、：SUBS PC,R14,#8异常中断的优先级： 复位（最高优先级） -> 数据异常中止 ->FIQ-> IRQ-> 预取指异常中止 ->SWI->未定义指令（包括缺协处理器） 。12.什么是小端和大端存储器组织？答：1) 小端存储器组织是较高的有效字节存放在较高的存储器地址，较低的有效字节存放在较低的存储器地址（同同小）。2) 大端存储器组织是较高的有效字节存放在较低的存储器地址，较低的有效字节存放在较高的存储器地址（正反大）。13. 什么是数据的边界对齐？答：默认情况下，ADS编译器使用的是数据类型的自然边界对其方式。数据的自然对其方式是指：如果该数据类

8、型是 n 个字节的，那么该数据类型就按n 字节对齐。14. ARM核现在有哪几种？答： ARM7、 ARM9、 ARM9E、ARM10E,、SecurCore 、 ARM1115. ARM的寻址方式有哪些？各写一条说明。答： 1）立即寻址（ 1） ADDR0 ， R0， 1/*R0 R0 1*/R0=R0+1（ 2） ADDR0， R0， 0x3f/*R0 R0 0x3f*/R0=R0+0x3f2）寄存器寻址ADDR0， R1， R2/*R0 R1 R2*/R0=R1+R23）寄存器间接寻址（ 1） LDRR0 ， R1/*R0 R1*/；（ 2） STRR0 ， R1/*R1R0*/ ；4）

9、基址加偏址寻址 （1） LDR R0， R1 ， 4； R0 R1 4（ 2） LDR R0，R1 ， 4 ！； R0 R14 、R1R14（ 3） LDR R0，R1 ， 4； R0 R1 、 R1R1 45）堆栈寻址（1） STMFD SP! R1-R7,LR；（ 2） LDMFD SP! R1-R7,LR；6）块拷贝寻址（ 1） LDMIA R0!, R2-R9；（ 2） STMIA R1,R2,R9；7 ）相对寻址16. 在 ARM的立即寻址方式下其立即数如何在指令编码中表示？答：在 ARM数据处理指令中，当参与操作的第二操作数为立即数型时，每个立即数都是采用一个8 位的常数循环右移偶

10、数位而间接得到。其中循环右移的位数由一个4 位二进制的两倍表示，如果立即数记作<immediate> ， 8 位-可编辑修改 -。常数记作 immed_8，4 位的循环右移值记作 rotate_imm ，有效的立即数是由一个 8 位的立即数循环右移偶数位得到。因此有效立即数 immediate 可以表示成： <immediate>=immed_8 循环右移（ 2× rotate_imm ）17. 指令 ADR， ADRL、 LDR、 NOP是如何处理地址值读入到寄存器中的？答： ADR是将基于PC或者寄存器的地址值读入到寄存器的,ADR 伪指令通常被替换成一条

11、ADD指令或 SUB指令来实现该ADR指令的功能。而ADRL伪指令与ADR指令的最大不同之处是, 它可以读取更大范围内的地址, 而且被编译器替换成2 条数据处理指令。LDR将一个 32 位的立即数或者一个地址值读取到寄存器中。大范围的地址读取。NOP在汇编时将被替换成ARM中的空操作。18.指令 LDR R1,=0xFFF 是如何将立即数0xfff读入到 R1 的？答：由于需要读取的寄存器的数据超过了MOV及 MVN指令可操作的范围, 编译器将该常数放在数据缓冲区中，同时用一条基于PC的 LDR指令读取该常数。LDR R1， PC， offset_to_LPOOL.LTORG ;声明数据缓冲池

12、LPOOL DCD OxFFF； OxFFF 放在数据缓冲池中。19. 如何在 c 语言程序中内嵌汇编？答：内嵌的汇编指令包括大部分的 ARM指令和 Thumb指令，但是不能直接引用 C 的变量定义，数据交换必须通过ATPCS进行。嵌入式汇编在形式上表现为独立定义的函数体。20. 如何在汇编语言程序访问 C 语言的全局变量？答：汇编程序可以通过地址间接访问在C语言程序中声明的全局变量。通过使用IMPORT关键词引人全局变量，并利用 LDR和 STR指令根据全局变量的地址可以访问它们。对于不同类型的变量，需要采用不同选项的LDR和 STR指令，如下所示：1） unsigned charLDRB/

13、STRB；2） unsigned short LDRH/STRH；3） unsigned int LDR/STR；4） char LDRSB/STRSB；5） Short LDRSH/STRSH21.在 C 语言程序如何调用汇编语言程序？答：为了保证程序调用时参数的正确传递，汇编程序的设计要遵守ATPCS。在汇编程序中需要使用 EXPORT伪操作来声明，使得本程序可以被其它程序调用。同时，在C程序调用该汇编程序之前需要在C 语言程序中使用 extern关键词来声明该汇编程序。22.汇编语言程序调用C 语言程序？答：为了保证程序调用时参数的正确传递，汇编程序的设计要遵守ATPCS。在 C 程序中

14、不需要使用任何关键字来声明将被汇编语言调用的C程序，但是在汇编程序调用该C程序之前需要在汇编语言程序中使用IMPORT伪操作来声明该 C 程序。在汇编程序中通过BL 指令来调用子程序。23. 在嵌入式 C 语言程序设计中为提高程序效率的相关设计技巧。答： 1）变量定义； 2）参数传递； 3）循环条件； 4）以空间换时间；5）数学方法解决问题； 6）使用位操作； 7）嵌入汇编。24.Linux操作系统的内核、文件系统、编程接口等。答： Linux 的内核也有很多种，例如普通的Linux 内核、 uClinux内核、 RTLinux 内核等25. 嵌入式 Linux 操作系统的特点。答：广泛的硬件

15、支持、内核高效稳定、开放源码，软件丰富、优秀的开发工具、完善的网络通信和文件管理机制，26.Windows CE 操作系统及其特点。答： Windows CE是一个 32 位、多任务、多线程的操作系统，其开放式的设计结构适用于各种各样的设备，其主要特点：一、 CE是一种压缩并可升级的软件系统，即使在小内存条件下，也能提供较高的性能。二、 CE具有便于携带的优点，可以运行于多种微处理器上三、 CE拥有很好的电源管理系统，能延长移动设备的电池寿命-可编辑修改 -。四、 CE支持标准的通讯系统，可以非常方便地访问Internet，发送和接受电子邮件，浏览万维网。* 程序解释AREA COPYBS,C

16、ODE,READONLY；定义一个代码段ENTRY；程序入口LDR RO,=SRC；取得原数据表的表头LDR R1,=DST；取得目标数据表的表头MOV R2,#20； R4 作为循环控制BCOPYMOVS R3,R2,LSR,#3； R3=R2 <<3 逻辑右移3 位BEQ CWORD；若 Z=1, 跳转到 CWORDOCOPYLDMIA R0!,R4-R11；加载 R0 指向的地址上的多字数据，保存到R4R11中， R0 值更新STMIA R1!,R4-R11；将 R4-R11 的数据存储到R1 指向的地址上，R1 值更新SUBS R3,R3,#1； R3=R3-1BNE OC

17、OPY；若 Z=0, 跳转到 OCOPYCWORDAND R2,R2,#7； R2=R2&7BEQ STOP；若 Z=1，跳转到STOPWCOPYLDR R3,R0,#4；将 R3 中的字数据读入以R0 为地址的存储器中，并将新地址R0+4 写入 R1STR R3,R1,#4；将 R3 中的字数据写入以R1为地址的存储器中，并将新地址R1+4 写入 R1SUBS R2,R2,#1； R2=R2-1BNE WCOPY；若 Z=0, 跳转到 WCOPYSTOP在程序中常常需要根据一定的参数选择执行不同的子程序。跳转表中存放的是各子函数的地址，选择不同的子程序的参数是该子程序在跳转表中的偏移

18、量。在本例中R3 寄存器中存放的是跳转表的基地址（首选地址，其中存放的是第一个子程序的地址） 。 R0寄存器的值用于选择不同的子程序；当R0 为 0 时，选择的是子程序DoAdd；当 R0 为 1 时，选择的是子程序DoSub。在 ADS编译环境程序如下：AREA Jump， CODE， READONLY；设置本程序的名称及属性NUM EQU 2；跳转表中的子程序个数ENTRY；程序执行的入口点StartMOV R0,#0；设置 3 个参数， R0选择调用哪个子程序MOVR1,#3； R1 为子程序要用的参数MOVR2,#2； R2 为子程序要用的参数BLFunc；调用子程序Func，进行算术运算StopMOV R0 ,#0x18；本条与下条指令的作用是参数传递LDRR1,=&20026SWI0x123456；将 CPU的控制权交给调试器FuncCMP R0， #NUM；判断 R0 是否在有效范围之内MOVHS PC， LR；如果超出范围则程序返回ADRR3， JTable；读取跳转表的基地址-