ARM嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)教程復(fù)習(xí)

1、嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)教程復(fù)習(xí)1.什么是嵌入式系統(tǒng)？其特點(diǎn)有些什么？答：嵌入式系統(tǒng)是“以應(yīng)用為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、軟件硬件可裁剪、功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)?！碧攸c(diǎn)：1）是專用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，用于特定的任務(wù)；2）資源較少，可以裁減；3）功耗低，體積小，集成度高，成本低 ；4）使用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)；5）可靠性要求更高，具有系統(tǒng)測(cè)試和可靠性評(píng)估體系；6）運(yùn)行環(huán)境差異大7）大部分程序固化在ROM中；8）較長(zhǎng)的生命周期；9）嵌入式微處理器通常包含專用調(diào)試電路2 .嵌入式系統(tǒng)的 BooTLoader的功能是什么？答：BootLoader是系統(tǒng)加電后、操作系統(tǒng)內(nèi)核或用戶應(yīng)用程序運(yùn)行之前

2、，首先必須運(yùn)行的一段程序代碼。通過(guò)這段程序，為最終調(diào)用操作系統(tǒng)內(nèi)核、運(yùn)行用戶應(yīng)用程序準(zhǔn)備好正確的環(huán)境。（對(duì)于嵌入式系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，有的使用操作系統(tǒng)，也有的不使用操作系統(tǒng)，但在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)都必須運(yùn)行BootLoader,為系統(tǒng)運(yùn)行準(zhǔn)備好軟硬件環(huán)境。）3 .目前嵌入式操作系統(tǒng)有哪些？答：1）心/OS-II嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核；2） VxWorks嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)；3） WinCE操作系統(tǒng)；4） Linux操作 系統(tǒng)；5） Symbian操作系統(tǒng)4 .構(gòu)造嵌入式開(kāi)發(fā)環(huán)境有哪幾種形式？答：1）交叉開(kāi)發(fā)環(huán)境 ；2）軟件模擬環(huán)境 ；3）評(píng)估電路板5 .嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的基本流程 ？答：1）系統(tǒng)定義與需求分析；2）系

3、統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的初步確立；3）初步設(shè)計(jì)方案性價(jià)比評(píng)估與方案評(píng)審論證；4）完善初步方案、初步方案實(shí)施；5）軟硬件集成測(cè)試；6）系統(tǒng)功能性能測(cè)試及可靠性測(cè)試。6 .什么是可編程片上系統(tǒng)？答：用可編程邏輯技術(shù)把整個(gè)系統(tǒng)放到一塊硅片上，稱作可編程片上系統(tǒng) SOPC。它是一種特殊的嵌入式系統(tǒng)，首先它是SOC,即由單個(gè)芯片實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的主要邏輯功能，具有一般SOC基本屬性；其次，它又具備軟硬件在系統(tǒng)可編程的功能，是可編程系統(tǒng)，具有可裁剪、可擴(kuò)充、可升級(jí)等靈活的設(shè)計(jì)方式。7 .有時(shí)要使用Thumb技術(shù)的原因答：（Thumb指令集是把32位的ARM指令集的一個(gè)子集重新編碼后形成的一個(gè)特殊的16位指令集。）在性能和

4、代碼大小之間取得平衡， 在需要較低的存儲(chǔ)代碼時(shí)采用 Thumb指令系統(tǒng)用Thumb指令編寫最小代碼量的程序 （能 夠很好的解決代碼長(zhǎng)度的問(wèn)題），卻取得以ARM代碼執(zhí)行的最好性能，可以帶來(lái)低功耗 ，小體積，低成本。8 . ARM處理器的工作模式有哪幾種？答：1）正常用戶模式（user）;2）快速中斷模式（fiq）;3）普通中斷模式（irq）;4）操作系統(tǒng)保護(hù)模式（svc）或管理模式；5）數(shù)據(jù)訪問(wèn)中止模式（abt）;6）處理未定義指令的未定義模式（ und）;7）運(yùn)行特權(quán)級(jí)的操作系統(tǒng)任務(wù)的系統(tǒng)模式（ sys）。9 . 寄存器 R13, R14, R15的專用功能各是什么？答：1）寄存器R13保存堆

5、棧指針SP;2）寄存器R14用作子程序鏈接寄存器，也稱為 LR ,用以保存返回地址；3） R15 （PC）用作程序計(jì)數(shù)器。10.寄存器CPSR, SPSR的功能各是什么？答：1） CPSR包含條件碼標(biāo)志、中斷禁止位、當(dāng)前處理器模式以及其它狀態(tài)和控制信息。所有處理器模式下都可以訪問(wèn)當(dāng)前的程序狀態(tài)寄存器CPSR。2）在每種異常模式下都有一個(gè)對(duì)應(yīng)的物理寄存器一一程序狀態(tài)保存寄存器SPSRo當(dāng)異常出現(xiàn)時(shí)，SPSR用于保存CPSR的狀態(tài)，以便異常返回后恢復(fù)異常發(fā)生時(shí)的工作狀態(tài)。11 . ARM的異常有哪幾種，各進(jìn)入何種工作模式？他們退出各采用什么指令？答：1）復(fù)位（Reset）異常（管理模式）；2）未定

6、義指令（undefined instruction ）異常（未定義模式）；3）軟件中斷（SWI）異常（管理模式）；4）指令預(yù)取中止（Prefect Abort）異常（中止模式）；5）數(shù)據(jù)訪問(wèn)中止（Data Abort）（中止模式）；6）快速中斷請(qǐng)求（FIQ） （FIQ模式）；7）外部中斷請(qǐng)求（IRQ） （IRQ模式）。異常返回指令：1） SWI,未定義的返回： MOVS PC,R14 ; 2） IRQ,FIQ,預(yù)取中止的返回：SUBS PC,R14,#4; 3）數(shù)據(jù)中止返回并重新存取：SUBS PC,R14,#8異常中斷的優(yōu)先級(jí)：復(fù)位（最高優(yōu)先級(jí)）-> 數(shù)據(jù)異常中止->FIQ -&

7、gt; IRQ->預(yù)取指異常中止->SWI->未定義指令（包括缺協(xié)處理器）。12 .什么是小端和大端存儲(chǔ)器組織？答：1）小端存儲(chǔ)器組織是較高的有效字節(jié)存放在較高的存儲(chǔ)器地址，較低的有效字節(jié)存放在較低的存儲(chǔ)器地址（同同?。?）大端存儲(chǔ)器組織是較高的有效字節(jié)存放在較低的存儲(chǔ)器地址，較低的有效字節(jié)存放在較高的存儲(chǔ)器地址 （正反大）。13 .什么是數(shù)據(jù)的邊界對(duì)齊？答：默認(rèn)，f#況下，ADS編譯器使用的是數(shù)據(jù)類型的自然邊界對(duì)其方式。數(shù)據(jù)的自然對(duì)其方式是指：如果該數(shù)據(jù)類型是n個(gè)字節(jié)的，那么該數(shù)據(jù)類型就按n字節(jié)對(duì)齊。14 . ARM核現(xiàn)在有哪幾種？答：ARM7、 ARM9、ARM9E、A

8、RM10E,、SecurCore、ARM1115 . ARM的尋址方式有哪些？各寫一條說(shuō)明。1）立即尋址(1)(2)ADD R0, R0, # 1ADD R0 , R0, 0 0x3f/*R0 -R0+ 1*/*R0 - R0 + 0x3f*/R0=R0+1R0=R0+0x3f2）寄存器尋址ADD R0 , R1, R2/*R0 - R1 + R2*/R0=R1+R23）寄存器間接尋址(1)LDR R0, R1/*R0 -R1*/ ;(2)STR R0, R1/*R1 - R0*/;4）基址加偏址尋址(1)LDR R0 , R1 , # 4;R0R1 + 4(2)LDR R0 , R1 , 4

9、 4!;R0R1+4、R1<R1 4(3 )LDR R0 , R1 , 4 4;R0R1、R1 -R1 + 45）堆棧尋址(1)STMFD SP! R1-R7,LR;(2)LDMFD SP! R1-R7,LR;6）塊拷貝尋址(1)LDMIA R0!, R2-R9 ；(2)STMIA R1,R2,R9;7）相對(duì)尋址16 .在ARM的立即尋址方式下其立即數(shù)如何在指令編碼中表示？答：在ARM數(shù)據(jù)處理指令中，當(dāng)參與操作的第二操作數(shù)為立即數(shù)型時(shí)，每個(gè)立即數(shù)都是采用一個(gè)8位的常數(shù)循環(huán)右移偶數(shù)位而間接得到。其中循環(huán)右移的位數(shù)由一個(gè)4位二進(jìn)制的兩倍表示，如果立即數(shù)記作immediate，8位常數(shù)記作im

10、med_8,4位的循環(huán)右移值記作 rotate_imm ,有效的立即數(shù)是由一個(gè)8位的立即數(shù)循環(huán)右移偶數(shù)位得到。因此有效立即數(shù) immediate可以表示成：<immediate>=immed_8 循環(huán)右移（2 x rotate_imm）17 .指令A(yù)DR , ADRL、LDR、NOP是如何處理地址值讀入到寄存器中的？答：ADR是將基于PC或者寄存器的地址值讀入到寄存器的，ADR偽指令通常被替換成一條ADD指令或SUB指令來(lái)實(shí)現(xiàn)該 ADR指令的功能。而 ADRL偽指令與 ADR指令的最大不同之處是，它可以讀取更大范圍內(nèi)的地址 ， 而且被編譯器替換成 2條數(shù)據(jù)處理指令。LDR將一個(gè)32

11、位的立即數(shù)或者一個(gè)地址值讀取到寄存器中。大范圍的 地址讀取。NOP在匯編時(shí)將被替換成 ARM中的空操作。18 .指令LDR R1,=0xFFF 是如何將立即數(shù) 0xfff讀入到 R1的？答：由于需要讀取的寄存器的數(shù)據(jù)超過(guò)了MOV及MVN指令可操作的范圍，編譯器將該常數(shù)放在數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中，同時(shí)用一條基于 PC的LDR指令讀取該常數(shù)。LDR R1 , PC, offset_to_LPOOL.LTORG ;聲明數(shù)據(jù)緩沖池LPOOL DCD OxFFF ; OxFFF放在數(shù)據(jù)緩沖池中。19 .如何在c語(yǔ)言程序中內(nèi)嵌匯編？答：內(nèi)嵌的匯編指令包括大部分的ARM指令和Thumb指令，但是不能直接引用 C的變量

12、定義，數(shù)據(jù)交換必須通過(guò)ATPCS進(jìn)行。嵌入式匯編在形式上表現(xiàn)為獨(dú)立定義的函數(shù)體。20 .如何在匯編語(yǔ)言程序訪問(wèn)C語(yǔ)言的全局變量？答：匯編程序可以通過(guò)地址間接訪問(wèn)在C語(yǔ)言程序中聲明的全局變量。通過(guò)使用IMPORT關(guān)鍵詞引人全局變量，并利用LDR和STR指令根據(jù)全局變量的地址可以訪問(wèn)它們。對(duì)于不同類型的變量，需要采用不同選項(xiàng)的LDR和STR指令，如下所示：1） unsigned charLDRB/STRB ;2） unsigned shortLDRH/STRH ;3） unsigned int LDR/STR ;4） char LDRSB/STRSB ;5） ShortLDRSH/STRSH21

13、.在C語(yǔ)言程序如何調(diào)用匯編語(yǔ)言程序？答：為了保證程序調(diào)用時(shí)參數(shù)的正確彳遞，匯編程序的設(shè)計(jì)要遵守ATPCSo在匯編程序中需要使用 EXPORT偽操作來(lái)聲明，使得本程序可以被其它程序調(diào)用。 同時(shí)，在C程序調(diào)用該匯編程序之前需要在 C語(yǔ)言程序中使用extern 關(guān)鍵詞來(lái)聲明該匯編程序。22 .匯編語(yǔ)言程序調(diào)用 C語(yǔ)言程序？答：為了保證程序調(diào)用時(shí)參數(shù)的正確彳遞，匯編程序的設(shè)計(jì)要遵守ATPCSo在C程序中不需要使用任何關(guān)鍵字來(lái)聲明將被匯編語(yǔ)言調(diào)用的C程序，但是在匯編程序調(diào)用該 C程序之前需要在匯編語(yǔ)言程序中使用IMPORT偽操作來(lái)聲明該C程序。在匯編程序中通過(guò)BL指令來(lái)調(diào)用子程序。23 .在嵌入式C語(yǔ)言

14、程序設(shè)計(jì)中為提高程序效率的相關(guān)設(shè)計(jì)技巧。答：1）變量定義；2）參數(shù)傳遞；3）循環(huán)條件；4）以空間換時(shí)間；5）數(shù)學(xué)方法解決問(wèn)題；6）使用位操作；7）嵌入?yún)R編。24 .Linux操作系統(tǒng)的內(nèi)核、文件系統(tǒng)、編程接口等。答：Linux的內(nèi)核也有很多種，例如普通的 Linux內(nèi)核、uClinux內(nèi)核、RTLinux內(nèi)核等25 .嵌入式Linux操作系統(tǒng)的特點(diǎn)。答：廣泛的硬件支持、內(nèi)核高效穩(wěn)定、開(kāi)放源碼，軟件豐富、優(yōu)秀的開(kāi)發(fā)工具、完善的網(wǎng)絡(luò)通信和文件管理機(jī)制，26 .Windows CE操作系統(tǒng)及其特點(diǎn)。答：Windows CE是一個(gè)32位、多任務(wù)、多線程的操作系統(tǒng)，其開(kāi)放式的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)適用于各種各樣的設(shè)備

15、，其主要特點(diǎn)：一、CE是一種壓縮并可升級(jí)的軟件系統(tǒng)，即使在小內(nèi)存條件下，也能提供較高的性能。二、CE具有便于攜帶的優(yōu)點(diǎn)，可以運(yùn)行于多種微處理器上三、CE擁有很好的電源管理系統(tǒng)，能延長(zhǎng)移動(dòng)設(shè)備的電池壽命四、CE支持標(biāo)準(zhǔn)的通訊系統(tǒng)，可以非常方便地訪問(wèn)Internet,發(fā)送和接受電子郵件，瀏覽萬(wàn)維網(wǎng)。*程序解釋；定義一個(gè)代碼段AREA COPYBS,CODE,READONL YLDR RO,=SRCLDR R1,=DST MOV R2,#20BCOPYMOVS R3,R2,LSR,#3BEQ CWORDOCOPYLDMIA R0!,R4-R11STMIA R1!,R4-R11SUBS R3,R3,#

16、1BNE OCOPYCWORDAND R2,R2,#7BEQ STOPWCOPYLDR R3,R0,#4STR R3,R1,#4 SUBS R2,R2,#1 BNE WCOPYENTRYSTOP;程序入口；取得原數(shù)據(jù)表的表頭；取得目標(biāo)數(shù)據(jù)表的表頭；R4作為循環(huán)控制;R3=R2 <<3邏輯右移3位;若Z=1,跳轉(zhuǎn)到CWORD;加載R0指向的地址上的多字?jǐn)?shù)據(jù)，保存到R4R11中，R0值更新;將R4-R11的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到 R1指向的地址上，R1值更新;R3=R3-1;若Z=0,跳轉(zhuǎn)到 OCOPY;R2=R2&7;若Z=1 ,跳轉(zhuǎn)到STOP;將R3中的字?jǐn)?shù)據(jù)讀入以 R0為地址的存儲(chǔ)器

17、中，并將新地址R0+4寫入R1;將R3中的字?jǐn)?shù)據(jù)寫入以 R1為地址的存儲(chǔ)器中，并將新地址R1+4寫入R1;R2=R2-1;若Z=0,跳轉(zhuǎn)到WCOPY在程序中常常需要根據(jù)一定的參數(shù)選擇執(zhí)行不同的子程序。跳轉(zhuǎn)表中存放的是各子函數(shù)的地址，選擇不同的子程序的參數(shù)是該子程序在跳轉(zhuǎn)表中的偏移量。在本仞中R3寄存器中存放的是跳轉(zhuǎn)表的基地址 （首選地址，其中存放的是第一個(gè)子程序的地址）。R0寄存器的值用于選擇不同的子程序； 當(dāng)R0為0時(shí)，選擇的是子程序 DoAdd ;當(dāng)R0為1時(shí), 選擇的是子程序 DoSub。在ADS編譯環(huán)境程序如下：AREAJump, CODE , READONL Y;設(shè)置本程序的名稱及屬性NUMEQU 2;跳轉(zhuǎn)表中的子程序個(gè)數(shù)ENTRY;程序執(zhí)行的入口點(diǎn)StartMOVR0,#0;設(shè)置3個(gè)參數(shù)，R0選擇調(diào)用哪個(gè)子程序MOVR1,#3;R1為子程序要用的參數(shù)MOVR2,#2;R2為子程序要用的參數(shù)BLFunc;調(diào)用子程序Func,進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算StopMOVR0 ,#0x18;本條與下條指令的作用是參數(shù)傳遞LDRR1,=&20026SWI0x123456;將CPU的控制權(quán)交給調(diào)試器Func