arm嵌入式技术原理与应用答案

arm嵌入式技术原理与应用答案【篇一：嵌入式系统原理与开发课后答案】章嵌入式系统概述：1、什么是嵌入式系统？是简单列举一些生活中常见的嵌入式系统的实例。p3嵌入式系统是用于检测、控制、辅助、操作机械设备的装置。以应用为中心，一计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积和功耗等严格要求的专用计算机系统。3、是比较嵌入式系统与通用pc的区别。p3（1）嵌入式系统是专用的计算机系统，而pc是通用的计算机系统。（2）技术要求不同，通用pc追求高速、海量的数据运算；嵌入式要求对象体系的智能化控制。（3）发展方向不同，pc追求总线速度的不断提升，存储容量不断扩大；嵌入式追求特定对象系统的智能性，嵌入式，专用性。4、嵌入式体统有哪些部分组成？简单说明各部分的功能与作用。p6（1）硬件层是整个核心控制模块（由嵌入式微处理器、存储系统、通信模块、人机接口、其他i/o接口以及电源组成），嵌入式系统的硬件层以嵌入式微处理器为核心，在嵌入式微处理器基础上增加电源电路、时钟电路、和存储器电路（ram和rom等），这就构成了一个嵌入式核心控制模块，操作系统和应用程序都可以固化在rom中。（2）中间层把系统软件与底层硬件部分隔离，使得系统的底层设备驱动程序与硬件无关。一般包括硬件抽象层（hardwareabstractlayer，hal）和板级支持包（boardsupportpackage，bsp）。（3）软件层由实时操作系统（realtimeoperatingsystem，rtos）、文件系统、图形用户接口（graphicaluserinterfaces，gui）、网络组件组成。（4）功能层是面向被控对象和用户的，当需要用户操作是往往需要提供一个友好的人际界面。5、嵌入式系统是怎么分类的？p7按照嵌入式微处理器的位数分类（4位、8位、16位、32位、64位）；按照是实时性分类（硬实时系统式之系统对响应时间有严格的要求；软实时系统是对响应时间有一定要求）；按照嵌入式软件结构分类（循环轮询系统、前后台系统、多任务系统）；按照应用领域分类。6什么是多任务系统？多任务系统的特点些？p9应用的场合：对于较复杂的嵌入式系统而言，存在许多互不相关的过程需要计算机同时处理，在这种情况下就需要采用多任务系统。多任务系统的软件是由多个任务、多个中断服务程序以及嵌入式操作系统组成。任务是顺序执行的，并行性通过操作系统完成。特点：（1）每个任务都是一个无限循环的程序，等待特定的输入，从而机型相应的处理。（2）这种程序模型将系统成分相对简单、相互合作的模块。（3）不同的任务共享同一个cpu和其他硬件，嵌入式操作系统对这些共享资源进行管理。（4）多个顺序机型的任务在宏观上是并行执行的，每个任务都运行在自己独立的cpu上。第二章嵌入式处理器1`嵌入式处理器有哪几类？简述各类嵌入式处理器的主要特点和应用领域。p16嵌入式微控制器、嵌入式微处理器、嵌入式dsp、嵌入式片上系统。(1)嵌入式微处理器集成处理器内核，存储管理器高速缓存芯片，存在体积小、重量轻、成本低和可靠性高等特点，其又称为单板机。（2）嵌入式微控制器是集成了微处理器、存储器和片内外设芯片称为微控制器，片上外设资源丰富适合于控制单片化、体积小、功耗低、成本低等特点。（3）嵌入式dsp专门用于信号处理的嵌入式芯片，适合执行dsp算法，能够对离散信号进行集化处理，提高速度。（4）嵌入式片上系统soc软硬件的无缝结合，直接在处理器片内嵌入操作系统的代码模块，在单个芯片上实整个系统的功能。4、arm体系结构版本的命名规则有哪些？简单说明arm7tdmi的含义。p28/armv/n/varants/x/varcant/内核、体系结构、变量、//排除//例如：armv4xm是指arm内核v4版本排除m变种armv5txm是指arm内核v5体系支持t变种排除m变种6、arm处理器的工作模式有几种？各种工作模式下分别有什么特点？p37用户：程序正常执行模式fiq：支持高速数据传输或通道处理irq：通用中断处理管理：操作系统保护模式，用于处理软中断中止：用于处理存储器故障，虚拟存储器或存储器保护，处理存储器的故障未定义：支持硬件协处理器的仿真处理未定义的指令陷阱系统：运行特权操作系统任务未免出现用户模式不可靠。7、arm处理器总共有多少个通用寄存器？这些寄存器按其在用户编程中的功能是如何划分的？p38arm处理器共有37个寄存器，31个通用寄存器，含程序计数器pc，6个状态寄存器。r0~r7为普通寄存器r8~r12普通寄存器允许快速中断r13通常用作堆栈指针sp，指向栈顶r14通常用作子程序链接寄存器lr也用于中断临时存放pc值，pc→lrcpsr→spsrr15程序计数器通常被用作程序计数器pc。（pc中存放下一条将要执行的指令地址）8~cpsr各状态位的作用是什么？如何进行操作，以改变各状态位？p39n、z、c、v、q是条件码标志，i、f、t、m【4:0】是控制位。i：置1则禁止irq中断；f：置1则禁止fiq中断；t：对于arm体系结构v4以上版本，t=0指示arm执行，t=1指示thumb执行：对已arm体系结构v5以上版本，t=0指示arm执行，t=1指示下一条指令引起未定义的指令异常。n=1结果为负数，结果为0则z=1，c进位位，v溢出位，q指示增强型dsp指令中是否出现溢出或饱和，i=1禁止irq中断，f=1禁止fiq中断，t=0指示arm执行t=1指示thumb执行，m【4:0】模式位决定处理器的工作模式。9，试述arm处理器对异常中断的影响。p41r14-exception-mode=returnlinkspsr-exception-mode=cpsrcpsr【4:0】=exceptionmodenumber4位到0位进入异常模式cpsr【5】=0使处理器在arm状态下执行cpsr【7】=1禁止新的irq中断ifexception-mode==resetorfiqthencpsr[6]=1禁止新的fiq中断pc=exceptioncectoraddress完成后进入异常向量地址10.如何从异常中断处理程序中返回？需要注意哪些问题？（可不看）进入中断的逆过程。11~arm指令的寻址方式有几种？试分别叙述其各自的特点并举例说明。p44（1）寄存器寻址：指令地址码给出寄存器的编号，寄存器中的内容作为操作数。（2）立即寻址、指令操作码后的地址码是立即数，即操作数本身。（3）寄存器移位寻址、是arm指令集特有的寻址方式。（4）寄存器间接寻址、指令地址码给出寄存器的编号，寄存器为地址指针，存放操作数的有效地址。（5）基址寻址、基址寻址是讲基址寄存器的内容与指令中给出的维系量相加，形成操作数有效地址。（6）多寄存器寻址一次可以传送多个寄存器的值（7）堆栈寻址按照特定顺序进行存取的存取区。（8）块拷贝寻址（9）相对寻址【篇二：《arm嵌入式系统结构与编程》习题答1】1.国内嵌入式系统行业对―嵌入式系统‖的定义是什么？如何理解？答：国内嵌入式行业一个普遍认同的定义是：以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应用系统对功能，可靠性，成本，体积，功耗严格要求的专业计算机系统。从这个定义可以看出嵌入式系统是与应用紧密结合的，它具有很强的专用性，必须结合实际系统需求进行合理的剪裁利用。因此有人把嵌入式系统比作是一个针对特定的应用而―量身定做‖的专业计算机系统。2．嵌入式系统是从何时产生的，简述其发展历程。答：从20世纪70年代单片机的出现到目前各式各样的嵌入式微处理器，微控制器的大规模应用，嵌入式系统已经有了30多年的发展历史。嵌入式系统的出现最初是基于单片机的。intel公司1971年开发出第一片具有4位总线结构的微处理器4004，可以说是嵌入式系统的萌芽阶段。80年代初的8051是单片机历史上值得纪念的一页。20世纪80年代早期，出现了商业级的―实时操作系统内核‖，在实时内核下编写应用软件可以使新产品的沿着更快，更节省资金。20世纪90年代实时内核发展为实时多任务操作系统。步入21世纪以来，嵌入式系统得到了极大的发展。在硬件上，mcu的性能得到了极大的提升，特别是arm技术的出现与完善，为嵌入式操作系统提供了功能强大的硬件载体，将嵌入式系统推向了一个崭新的阶段。3．当前最常用的源码开放的嵌入式操作系统有哪些，请举出两例，并分析其特点。答：主要有嵌入式linux和嵌入式实时操作内核uc/os-ii嵌入式linux操作系统是针对嵌入式微控制器的特点而量身定做的一种linux操作系统，包括常用的嵌入式通信协议和常用驱动，支持多种文件系统。主要有以下特点：源码开放，易于移植，内核小，功能强大，运行稳定，效率高等。uc/os是源码工卡的实时嵌入式系统内核，主要有以下特点：源码公开，可移植性强，可固化，可剪裁，占先式，多任务，可确定性，提供系统服务等。4．举例说明嵌入式设备在工控设备中的应用。答：由于工业控制系统特别强调可靠性和实时性，―量身定做‖的嵌入式控制系统恰能满足工业控制的需求。例如：工业过程控制，数字控制机床，电网设备监测，电力自动控制系统，石油化工监控等。5．嵌入式技术的发展趋势有哪些？答：未来嵌入式系统的发展趋势有：1.随着信息化与数字化的发展，嵌入式设备进行网络互联是未来发展的趋势。2.优化嵌入式系统软硬件内核，提高系统运行速度，降低功耗和硬件成本。3.指令集的并行计算技术将引入嵌入式微处理器。4.嵌入式微处理器将会向多核技术发展。5.嵌入式技术将引领信息时代。第2章arm技术与arm体系结构1.简述arm处理器内核调试结构原理答：arm处理器一般都带有嵌入式追踪宏单元etm（embeddedtracemacro），它是arm公司自己推出的调试工具。arm处理器都支持基于jtag（jointtestactiongroup联合测12试行动小组）的调试方法。它利用芯片内部的embeddedice来控制arm内核操作，可完成单步调试和断点调试等操作。当cpu处理单步执行完毕或到达断点处时，就可以在宿主机端查看处理器现场数据，但是它不能在cpu运行过程中对实时数据进行仿真。etm解决了上述问题，能够在cpu运行过程中实时扫描处理器的现场信息，并数据送往tap（testaccessport）控制器。上图中分为三条扫描链（图中的粗实线），分别用来监视arm核，etm，嵌入式ice的状态。2.分析arm7tdmi-s各字母所代表的含义。答：arm7tdmi–s中arm是advancedriscmachines的缩写7是系列号；t：支持高密度16位的thumb指令集；d：支持jtag片上调试；m：支持用于长乘法操作（64位结果）arm指令，包含快速乘法器；；i：带有嵌入式追踪宏单元etm，用来设置断点和观察点的调试硬件；s：可综合版本，意味着处理器内核是以源代码形式提供的。这种源代码形式又可以编译成一种易于eda工具使用的形式。3.arm处理器的工作模式有哪几种，其中哪些为特权模式，哪些为异常模式，并指出处理器在什么情况下进入相应的模式。答：arm技术的设计者将arm处理器在应用中可能产生的状态进行了分类，并针对同一类型的异常状态设定了一个固定的入口点，当异常产生时，程序会自动跳转到对应异常入口处进行异常服务。?1．用户模式：非特权模式，也就是正常程序执行的模式，大部分任务在这种模式下执行。在用户模式下，如果没异常发算和移位操作，如果是对存储器操作的指令，则在alu中计算出要访问的存储器地址。存储器访问：如果是对存储器访问的指令，用来实现数据缓冲功能（通过数据cache）。寄存器回写：将指令运算或操作结果写回到目标寄存器中。9.什么叫流水线互锁？应如何来解决，举例说明。答：互锁：当前指令的执行需要前面指令的执行结果，但前面的指令没有执行完毕，引起流水线的等待。互锁发生时，硬件会停止指令的执行，直到数据准备好。56上边程序中orr指令执行时需要使用ldr指令加载后的r4寄存器，因此造成了orr指令的等待