ARM嵌入式系统基础教程第二版课后习题答案

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：EmbeddedICE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MOVSPC,R14软件中断管理MOVSPC,R14预取指中止中止SUBSPC,R14,#4数据中止中止SUBSPC,R14,#8IRQ中断SUBSPC,R14,#4FIQ快速中断SUBSPC,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？“LDRR1,[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；“LDRR1,[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。CMPR1,0x30SUBHIR1,0x30(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；MOVPC,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CODE32LDRR0,=Lable+1BXR0CODE16LableMOVR1,#12;从Thumb状态切换到ARM状态CODE16LDRR0,=LableBXR0CODE32LableMOVR1,#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(A)＋0x0000FFF1(B)——————(0x00000000)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。(2)0x7FFFFFFF(A)＋0x02345678(B)——————(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。(3)67654321(A)[phone](B)——————(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：1~30MHz，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。①3②5③1④4（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）。①00②01③10④11（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。①0x00000000，8②0x40000000，8③0x00000000，16④0x7FFFE000，84、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。PINSEL0=0x00000000；PINSELI=(PINSEL1&0XFFFFFFFC)|0X01；//设置I/O连接，PO.16设置为EINTOEXTMODE=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CPUEXTINT=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AREAExamplel,CODE,READONLY；声明代码段ExamplelENTRY；标识程序入口CODE32；声明32位ARM指令STARTMOVR0，#0；设置参数MOVR1，#10LOOPBLADD_SUB；调用子程序ADD_SUBBLOOP；跳转到LOOPADD_SUBADDSR0，R0，R1；R0=R0+R1MOVPC，LR；子程序返回END；文件结束程序清单4.2读取SMI立即数T_bitEQU0X20SWI_HandlerSTMFDSP！，{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