ARM嵌入式系統(tǒng)基礎復習題—LPC(ok)

1、嵌入式系統(tǒng)基礎復習題一、簡答題1、 什么是嵌入式系統(tǒng)？嵌入到對象體系中的專用計算機應用系統(tǒng)。2、 嵌入式系統(tǒng)的3個基本特點？嵌入性、專用性、計算機3、 什么是嵌入式處理器，嵌入式處理器可以分為幾大類？嵌入式處理器是為了完成特殊的應用而設計的特殊目的的處理器。分為嵌入式微處理器、嵌入式微控制器、嵌入式dsp處理器、嵌入式片上系統(tǒng)（soc）。4、 廣泛使用的三種類型的操作系統(tǒng)？多道批處理操作系統(tǒng)、分時操作系統(tǒng)以及實時操作系統(tǒng)。5、 常見的4種嵌入式操作系統(tǒng)？嵌入式linux、win ce、vxworks、c/os-ii6、 arm是什么樣的公司？它是一家微處理器行業(yè)的知名企業(yè)，該企業(yè)設計了大量高性

2、能、廉價、耗能低的risc處理器。特點是只設計芯片，而不生產(chǎn)。它將技術授權(quán)給世界上許多著名的半導體、軟件和oem廠商，并提供服務。7、 什么是risc？什么是cisc？risc是精簡指令集計算機的縮寫。cisc是復雜指令集計算機的縮寫。8、 舉出2個arm公司當前應用比較多的arm處理器核？arm7系列、arm9系列、arm10系列、arm11系列、intel的xscale系列和mpcore系列。9、 arm7tdmi中的t、d、s、i分別表示什么含義？t：支持高密度16位的thumb指令集d：支持片上調(diào)試s：arm7tdmi 的可綜合（synthesizable）版本（軟核）i：支持embe

3、dedice觀察硬件m：支持64位乘法10、 arm7tdmi處理器采用什么樣的體系結(jié)構(gòu)，其可尋址地址空間多大？arm處理器使用馮.諾依曼結(jié)構(gòu)使用單個平面的232個8位字節(jié)地址空間。地址空間可以看作是包含230個32位字，或231個16位半字。11、 arm7tdmi處理器采用幾級流水線處理，使用何種存儲器編址方式？arm7tdmi處理器采用三級流水線。arm處理器將存儲器看做是一個從0開始的線性遞增的字節(jié)集合。12、 arm處理器模式和arm處理器狀態(tài)有什么區(qū)別？arm處理器模式指用戶模式、快中斷模式、中斷模式、管理模式、中止模式、未定義模式和系統(tǒng)模式。arm處理器狀態(tài)指arm狀態(tài)和thum

4、b狀態(tài)arm兩種處理器狀態(tài)下均有上述7種模式。13、 arm7tdmi內(nèi)部寄存器特點？分別為31個通用32位寄存器和6個狀態(tài)寄存器。它們不能在同一使勁同時被訪問，對其的訪問取決于處理器狀態(tài)和處理器模式。14、 arm7tdmi有幾種尋址方式？寄存器尋址、立即尋址、寄存器移位尋址、寄存器間接尋址、基址尋址、多寄存器尋址、堆棧尋址、相對尋址。15、 arm7的內(nèi)部寄存器r13、r14、r15的主要功能和作用？r13：堆棧指針，用于保存堆棧的出入口處地址、保存待使用寄存器的內(nèi)容r14：連接寄存器，當使用bl指令調(diào)用子程序時，返回地址將自動存入14中；當發(fā)生異常時，將r14對應的異常模式版本設置為異常

5、返回地址；其他時候作為通用寄存器。 r15：程序寄存器，總是指向正在“取指”的指令16、 請說明mov指令與ldr加載指令的區(qū)別和用途？ldr的操作數(shù)既可以來源于寄存器也可以來源于存儲器，mov的操作數(shù)能來源于寄存器。ldr指令從內(nèi)存中讀取數(shù)據(jù)放入寄存器，用于對內(nèi)存變量和數(shù)據(jù)的訪問、查表、程序的跳轉(zhuǎn)、外圍部件的控制操作等；mov指令將8位立即數(shù)或寄存器傳送到目標寄存器（rd），可用于移位運算等操作。17、 lpc2000系列器件有幾種常見的封裝形式和其封裝特點？常見的封裝有64腳封裝，144腳封裝功耗低，有多個32位定時器，多達9個外部中斷，16k字節(jié)靜態(tài)ram，1/128/256k字節(jié)片fl

6、ash存儲器，128為寬度接口加速器，4路10位adc或8路10位adc（64腳和144腳封裝），46或76112個gpio（64腳和144腳封裝）。18、 簡要說明一下lpc2000系列器件片內(nèi)存儲器的特點？片內(nèi)存儲器分為片內(nèi)flash和片內(nèi)靜態(tài)ram。片內(nèi)flash通過128位寬度的總線與arm內(nèi)核相連，具有很高的速度，特有的存儲器加速功能，可以將程序直接放在flash上運行。sram支持8位、16位和32位的讀寫訪問。19、 為什么要進行存儲器重映射？存儲器重映射是為了實現(xiàn)引導塊和異常向量表地址的固定。重映射引導塊，有利于用戶調(diào)用其中的某些程序，增加代碼的可移植性；異常向量表重映射為了能

7、讓arm內(nèi)核通過訪問0x00000x003f地址訪問到其他存儲區(qū)域的向量表。20、 lpc2000系列arm7微控制器對向量表有什么要求（向量表中的保留字）？向量表中有一個空隙以確保軟件能與不同的arm結(jié)構(gòu)兼容；表中異常入口地址處放置的是跳轉(zhuǎn)指令，已轉(zhuǎn)向中斷子程序。fiq地址要放在向量表的最后；21、 arm7微控制器內(nèi)flash是多少位寬度的接口？它是通過哪個功能模塊來提高flash的訪問速度？flash是128位寬度的接口，通過存儲器加速模塊提高其訪問速度。22、 fiq、irq有什么不同？向量irq和非向量irq有什么不同？fiq是快速中斷，具有最高優(yōu)先級，中斷處理轉(zhuǎn)入fiq模式；irq

8、是普通中斷，優(yōu)先級低于fiq，中斷處理轉(zhuǎn)入irq模式。向量irq支持16個向量irq中斷，16個優(yōu)先級，能為每個中斷源設置服務程序地址；非向量irq支持一個非向量irq中斷，所有中斷都共用一個相同的服務程序入口地址。23、 lpc2000系列芯片共有幾個外接中斷輸入？它們是fiq，還是irq？共有4個外接中斷輸入，它們既可以是ifq也可以是irq。24、 lpc2000系列芯片常用的開發(fā)工具？ads、iar、jatg、isp25、 什么是嵌入式處理器的最小系統(tǒng)？最小系統(tǒng)是指提供嵌入式處理器運行所必須的條件的電路與嵌入式處理器共同構(gòu)成的系統(tǒng)。26、 嵌入式處理器的最小系統(tǒng)包含那些基本電路？最小系

9、統(tǒng)包含時鐘系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、復位及其配置系統(tǒng)、存儲器系統(tǒng)（可選）、調(diào)試測試系統(tǒng)（可選）?；倦娐钒ǎ耗┘夒娫措娐?、前級電源電路、時鐘電路、復位電路、程序存儲器（可選）、調(diào)試接口電路（可選）。二、問答題1、 arm7tdmi支持哪幾種指令集，各有什么特點？支持arm指令集和thumb指令集兩種。arm指令集：指令32位，效率高，代碼密度低，所有arm指令都是可以有條件執(zhí)行的 。thumb指令集：指令16位，代碼密度較高，thumb指令僅有一條指令具備條件執(zhí)行功能。保持arm的大多數(shù)性能上的優(yōu)勢，是arm指令集的子集。2、 arm7tdmi有幾種處理器模式，簡單介紹該幾種模式的工作特點？arm7t

10、dmi有7種處理器模式。用戶模式：正常程序運行的工作模式，不能直接從用戶模式切換到其它模式系統(tǒng)模式：用于支持操作系統(tǒng)的特權(quán)任務等，可以直接切換到其它模式快中斷模式：用于快速中斷處理，支持高速數(shù)據(jù)傳輸及通道處理，只有在fiq異常響應時，才進入此模式。中斷模式：用于通用中斷處理，只有在irq異常響應時，才進入此模式。管理模式：供操作系統(tǒng)使用的一種保護模式，只有在系統(tǒng)復位和軟件中斷響應時，才進入此模式。中止模式：用于虛擬內(nèi)存和/或存儲器保護。未定義模式：支持軟件仿真的硬件協(xié)處理器，只有在未定義指令異常響應時，才進入此模式。3、 什么是引導程序？什么是啟動程序？兩者有什么區(qū)別？引導程序是arm微處理器

11、在上電或復位后首先運行boot block中的一段代碼；啟動程序是在運行引導程序后，正式運行用戶main函數(shù)之前，還需要運行一段代碼引導程序由芯片廠商固化在芯片中，功能包括：判斷運行哪個存儲器上的程序、檢查用戶代碼是否有效、判斷芯片是否被加密、芯片的在應用編程(iap)以及在系統(tǒng)編程功能(isp)。啟動程序由用戶添加，功能包括：向量表定義、堆棧初始化、系統(tǒng)變量初始化、中斷系統(tǒng)初始化、i/o初始化、外圍初始化，地址重映射等操作。4、 簡要描述lpc2000系列芯片內(nèi)部gpio的功能特點？（1） 可以獨立控制每個gpio口的方向；（2） 可以獨立設置每個gpio的輸出狀態(tài)；（3） 所有gpio口在

12、復位后默認位輸入狀態(tài)。5、 試說明lpc2000系列芯片的引腳設置寄存器pinsel0、pinsel1、pinsel2的具體功能？pinsel0控制引腳p0.0p0.15的連接狀態(tài)，每兩位控制一個引腳。pinsel1控制引腳p0.16p0.31的連接狀態(tài)，每兩位控制一個引腳。pinsel2控制p1端口和p2端口。6、 試說明lpc2000系列芯片的存儲器映射的結(jié)構(gòu)特點？（看圖回答問題4）（1）0gb向上為128kb或256kb的片內(nèi)非易失性存儲器；（2）1gb向上為16kb片內(nèi)靜態(tài)ram；（3）2gb向下為boot block重映射；（4）3.5gb向上為vpb外設；（5）4gb向下為ahb外

13、設。7、 試說明lpc2000系列芯片內(nèi)部向量中斷控制器（vic）的功能特點？（看圖回答問題5）（1） 可以管理最多32個中斷請求，可將其編程為fiq、向量irq或非向量irq；（2） 有16個向量irq中斷；（3） 16個優(yōu)先級，可動態(tài)分配優(yōu)先級；（4） 可產(chǎn)生軟件中斷。8、 試說明lpc2000系列芯片的向量中斷和非向量中斷的功能特點？向量中斷支持16個向量irq中斷；16個優(yōu)先級；每個優(yōu)先級指定一個服務程序入口地址。非向量中斷支持1個非向量irq中斷； 所有非向量irq的入口地址都相同。9、 試說明lpc2000系列芯片內(nèi)部定時器的功能特點？（看圖回答問題6）（1） 各含有一個可編程32

14、位預分頻器；（2） 具有4路捕獲通道，當輸入信號跳變時可取得定時器的瞬時值，也可選擇使捕獲事件產(chǎn)生中斷。（3） 有4個32位匹配寄存器，匹配時動作有3種：定時器繼續(xù)工作，可選擇產(chǎn)生中斷；停止定時器，可選擇中斷；復位定時器，可選擇中斷（4） 有4個對應于匹配寄存器的外部輸出，匹配時輸出有4種：設置為低電平；設置為高電平；翻轉(zhuǎn)；無動作。10、 簡要描述lpc2000系列芯片內(nèi)部定時器的預分頻功能，匹配功能，捕獲功能？預分頻功能：通過設置某個常量來控制pclk（定時器的時鐘源）的分頻。匹配功能：當定時器值等于預設的匹配值時，從引腳輸出特定的信號。捕獲功能：如果輸入信號滿足設定的要求，將觸發(fā)捕獲動作，

15、將定時器的計數(shù)值保存到捕獲寄存器中。11、 試說明lpc2000系列芯片內(nèi)部都具有那些外設接口，及其特點？12、 試比較說明jatg工具和isp工具的異同點？兩者都可以將程序下載到開發(fā)板上。jatg通過計算機的并口和開發(fā)板的jatg口下載程序；isp通過計算機的串口和開發(fā)板的uart0下載程序。三、看圖回答問題1、 下圖是arm7處理器的當前程序狀態(tài)寄存器，請簡單說明各位的功能。n：負標志位，運算結(jié)果的第31位值，記錄標志設置的結(jié)果。z：零標志位，如果標志設置操作的結(jié)果為0，則置位。c：進位標志位，記錄無符號加法溢出，減法無錯位，循環(huán)移位。v：溢出標志位，記錄標志設置操作的有符號溢出。i：中斷

16、禁止標志位，置位時禁止irq中斷，否則允許irq中斷使能。f：中斷禁止標志位，置位時禁止fiq中斷，否則允許fiq中斷使能。t：控制位，置位時處理器運行在thumb狀態(tài)下，清零時處理器運行在arm狀態(tài)下。m0m4：模式控制位，定義處理器的7中模式。其余位為保留位，留作將來使用。2、 下圖是lpc2000內(nèi)部的時鐘發(fā)生系統(tǒng)圖，試對該圖進行簡單的描述說明。晶體振蕩器為系統(tǒng)提供基本的時鐘信號（fosc）；在復位或處理器從掉電模式喚醒時，喚醒定時器為輸入的時鐘信號做計數(shù)延時，使芯片內(nèi)部有時間進行初始化；pll把fosc信號提高到一個符合用戶需要的頻率（fcclk），用于cpu內(nèi)核；vpb分頻器用于把f

17、cclk信號降低到一個合適的fpclk（也可以不降低），用于外設部件。3、 下圖是arm7系統(tǒng)內(nèi)部的存儲器加速模塊（mam）連接結(jié)構(gòu)示意圖，試針對該示意圖說明mam如何實現(xiàn)存儲器加速功能。存儲器加速模塊中flash存儲器可以存放4個32位arm指令或8個16位thumb指令，它們被分成兩組，輪番工作，及時的為cpu提供需要的指令和數(shù)據(jù)，以防止cpu取指暫停。程序順序執(zhí)行時，一個flash組包含當前正在取指的指令和包含該指令的整個flash行，而另一個flash組則包含或正在預取指下一個連續(xù)的代碼行。程序出現(xiàn)分支時，在預取指緩存區(qū)中保存著將要執(zhí)行的指令，在分支跟蹤緩存區(qū)中保存著程序跳轉(zhuǎn)后可執(zhí)行到

18、的指令。程序獲取數(shù)據(jù)時，如果數(shù)據(jù)不在mam的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，那么mam會執(zhí)行一次flash讀操作，把一個128位的數(shù)據(jù)行存入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，這樣就加快了按順序訪問數(shù)據(jù)的速度。4、 下圖是arm7系統(tǒng)存儲器映射圖，試對該映射圖進行簡單的描述說明。（問答題6）5、 下圖是arm7系統(tǒng)中斷向量控制器（vic）內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖，試說明vic的功能特點。（問答題7）6、 下圖是arm7系統(tǒng)每個i/o端口的內(nèi)部寄存器控制結(jié)構(gòu)示意圖，看圖填寫下表的寄存器功能說明內(nèi)容。序號通用名稱功能說明1iopin從該寄存器中可以讀出引腳的當前狀態(tài)，和方向模式無關2ioset該寄存器控制引腳輸出高電平，為1時高電平，為0無效3iod

19、ir該寄存器單獨控制每個io口的方向，為1時輸出，為0時輸入4ioclr該寄存器控制引腳輸出低電平，為1時低電平為0無效7、 下圖是arm7系統(tǒng)內(nèi)部的定時器結(jié)構(gòu)示意圖，試說明內(nèi)部定時器的功能特點。（問答題9）四、計算題1、 設有一個基于lpc2114的系統(tǒng)，所使用的石英晶振為10mhz。請計算出最大的系統(tǒng)時鐘（fcclk）頻率為多少？此時pll的m值和p值各為多少？請列出計算公式，并編寫設置pll的程序段。依題得，fosc=10mhz因為fcclk范圍為10mhz60mhz，所以最大的系統(tǒng)所時鐘fcclk=60mhzm=fcclk/fosc=60/10=6因為fcco范圍為156mhz320mhz，p=fcco/（2fcclk）所以當fcco取最小值時，p=156/（2*60）=1.3當fcco取最大值時，p=320/（2*60）=2.67因為p的值必須是1、2、4、8中的一個，所以p=2uint8 pllset(uint32 fcclk, uint32 fosc, uint32 fcco) uint8 i