《嵌入式ARM基礎(chǔ)》習(xí)題

《嵌入式ARM基礎(chǔ)》習(xí)題

第一章

什么是嵌入式操作系統(tǒng)

答：嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，軟/硬件可裁減，功能?？?/p>

靠性，成本，體積，功耗要求嚴(yán)格的專用計算機系統(tǒng)。

與通用計算機相比，嵌入式系統(tǒng)有哪些特點

答（1）.嵌入式系統(tǒng)通常是面向特定應(yīng)用的；

（2）.嵌入式系統(tǒng)是將計算機技術(shù)，半導(dǎo)體技術(shù)和電子技術(shù)與各行各業(yè)的具體應(yīng)用相結(jié)合的后

的產(chǎn)物，是一門綜合技術(shù)學(xué)科；

（3）.嵌入式系統(tǒng)和具體應(yīng)用有機的結(jié)合在一起，它的升級換代也是和具體產(chǎn)品同步進行的，

因此嵌入式產(chǎn)品一旦進入市場，就有較長的生命周期；

（4）.為了提高執(zhí)行速度和可靠性，嵌入式系統(tǒng)中的軟件一般都固化在存儲器芯片或單片機本

身中，而不是存儲于磁盤等載體中；

（5）.嵌入式系統(tǒng)本身不具有自主開發(fā)能力，即使設(shè)計完成以后用戶通常也不能對其中的程序

功能進行修改，必須有一套開發(fā)工具和環(huán)境才能進行開發(fā)。

根據(jù)嵌入式的復(fù)雜程度，嵌入式系統(tǒng)可分為哪4類

答：1.單個微處理器；

2.嵌入式處理器可擴展系統(tǒng)；

3.復(fù)雜的嵌入式系統(tǒng);

4.在制造或過程控制中使用的計算機系統(tǒng);

舉例介紹嵌入式處理器有哪幾類

答：1.嵌入式微處理器(EmbeddedMicroprocessorUnit,EMPU)；

2.嵌入式微控制器；(EmbeddedMicrocontrolIerUnit,EMCU)

3.嵌入式DSP處理器(EmbeddedDigitalSignaIProcessor,EDSP)；

4.嵌入式片上系統(tǒng)(EmbeddedSystemonChip,EsoC)；

從硬件系統(tǒng)來看，嵌入式系統(tǒng)由哪幾個部分組成畫出簡圖。

電源模塊

Flash

微處埋器

MPU

時鐘

RAM

復(fù)位

ROM

外設(shè)

USB

LCD

keyboard

other

.嵌入式系統(tǒng)中，非數(shù)值數(shù)據(jù)編碼主要包括哪幾種

答：1.字符表示；

2.漢字編碼；

3.語音編碼；

若在嵌入式系統(tǒng)采用CRC碼進行信息傳輸，接收端接收到的碼字為131011,已知生成多項

式g(x)=1011,問收到的碼字是否正確出錯的是哪一位

解：收到的碼字不正確；出錯的是第4位。

方法：(將收到的碼字與生成多項式相除，所得結(jié)果為0011。對“CRC出錯模式(G(x)=1011)n

可查找出出錯位為第四位)。

第三章

編寫1+2+3+***+100的匯編程序c

AREAEXAMPLE1,CODE,READONLY；定義一個代碼段，名稱為

;EXAMPLE1

ENTRY；入口

MOVRO,#0;給R0賦值為0

MOVR1,#0；用R1來存放「100的總和，初

；始化為0

STARTADDRO,RO,#1；用來判斷終止的，每次加1

ADDR1,R1.R0；從1加到100

CMPRO,#100;執(zhí)行R0-100的操作，但不保存,

;只影響CPSR的值

BLTSTART；帶符號數(shù)小于時跳轉(zhuǎn)到START處

；執(zhí)行

STOP

BSTOP；死循環(huán)

END

如何實現(xiàn)128位數(shù)的減法，請舉例說明。

AREAEXAMPLE2,CODE,READONLY

ENTRY

START

SUBSR5,R5,R9

SBCSR4,R4,R8

SBCSR3,R3,R7

SBCSR2,R2,R6

STOP

BSTOP

END

將存儲器中起始地址M1處的4個字?jǐn)?shù)據(jù)移動到M2處。

AREAEXAMPLE2,CODE,READONLY

ENTRY

LDRRO,=0X10;把地址0X10賦給RO

LDRR5,-0X20;把地址0X20賦給R5

START

STMIARO,{R1-R4)；把2到R2的值依次賦給RO為首地址

；的內(nèi)存單元中，每次賦完一次值，R0自

;動加1

LDMIAR5,(R1-R4J；把國到R4的值依次賦給以R5為首地

;址的內(nèi)存單元中，R5每次自動加1

STOP

BSTOP；死循環(huán)

END

參考CPSR寄存器中各標(biāo)志位的含義,使處理器處于系統(tǒng)模式。

AREAEXAMPLE2,CODE,READONLY

ENTRY

START

MOVRO,#0X1F；給川賦值，2蝌為11111

MSRCPSR_c,RO;把CPSR的條件位置1

STOP

BSTOP:死循環(huán)

END

用跳轉(zhuǎn)指令實現(xiàn)兩段程序間的來回切換。

AREAEXAMPLES,CODE,READONLY

ENTRY

BLa;跳到a對RO,R1,賦值

START

CMPRO,R1；比較RO,R1的值

BNEb；不等是跳轉(zhuǎn)到b

BEQSTOP；相等時跳轉(zhuǎn)到STOP

a

MOVRO,#3;對RO,R1賦值

MOVR1,#2

MOVR15,R14:返回

b

ADDR1,R1,#1;R1自加1

BSTART；跳轉(zhuǎn)到START

STOP

BSTOP；死循環(huán)

END

第四章

什么是偽指令和偽操作在ARM匯編中有哪幾種偽指令

答：在ARM匯編語言程序中有些特殊助記符，這些助記符與一般指令的助記符的不同之

處在于沒有相對應(yīng)的操作碼或者機器碼，通常稱這些特殊指令助記符衛(wèi)偽指令，他們多完成的

操作成為偽操作；

在ARM匯編中，有如下幾種偽指令：

(1)符號定義偽指令；

(2)數(shù)據(jù)定義偽指令；

(3)匯編控制偽指令；

(4)信息報告?zhèn)沃噶睿?/p>

(5)宏指令及其他偽指令。

如何定義寄存器列表，試舉一個使用寄存器列表的例子，要求實現(xiàn)4個字的內(nèi)存復(fù)制。

答：AREAEXAMPLE1,CODE.READONLY

ENTRY

LDRRO,=OXFF:把地址OXFF賦給RO

LDRR5,=OXOF;把地址OXOF賦給R5

START

PBLOCKRLIST{R1-R4}:把R1-R4定義為PBLOCK

STMIARO,PBLOCK;把R1到R2的值依次賦給

;R0為首地址

;的內(nèi)存單元中，每次賦完一次

;值自動加1

LDMIAR5,PBLOCK；把2到R4的值依次賦給以R5

；為首地址的內(nèi)存單元中，R5每

；次自動加1

STOP

BSTOP；死循環(huán)

END

參考CPSR寄存器中各標(biāo)志位的含義,使處理器處于系統(tǒng)模式。

AREAEXAMPLE2,CODE,READONLY

ENTRY

START

MOVRO,#0x1F

MSRCPSR_o,RO

STOP

BSTOP

END

如何定義一個宏，宏與子程序的區(qū)別是什么

答：宏的格式為：

MARCO和MEND

［$標(biāo)號］宏名〔$參數(shù)1,$參數(shù)2…一］

指令序列

MEND

MARCO表示一個宏定義的開始，MEND表示一個宏的結(jié)束，MARCO和MEND前呼后應(yīng)可以

將一段代碼定義為一個整體，又稱宏，然后在程序中就可以在程序中通過宏的名稱及參數(shù)調(diào)用該

段代碼。

宏指令可以重復(fù)使用，這一點的使用方式與子程序有些相似，子程序可以節(jié)省存儲空間，提

供模塊化的程序設(shè)計。但使用子程序機構(gòu)時需要保存/恢復(fù)現(xiàn)場，從而增加了系統(tǒng)的開銷，因此,

在代碼傳遞的參數(shù)較多并且比較短時，可以使用宏代替子程序，宏在被調(diào)用的地方展開。

匯編中如何定義一個段，段有幾種屬性

答：AREA用于定義一個代碼段，數(shù)據(jù)段，或者特定屬性的段。

段的幾種屬性如下：

READONLY表示只讀屬性；

READWRITE表示本段可讀寫：

CODE定義代碼段；

DATA定義數(shù)據(jù)段；

ALIGN二表達式的對齊方式為2的表達式次方；；

COMMON：定義一個通用段，這個段不包含用戶代碼和數(shù)據(jù)。

在一個匯編源文件中如何包含另一個文件中的內(nèi)容

答：通?？梢允褂肎ET/INCLUDE指令，在某源文件中定義一些宏指令，用MAP和FIELD

定義結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型，用EQU定義常量的符號名稱，然后用GET/INCLUDE將這個源文件

包含到其他源文件中。

分別編寫一個函數(shù)和一個宏，實現(xiàn)字符串的復(fù)制.

MACRO

COPY$P1,$P2；定義一個宏

$P1DCB"HELLO";分配一個字節(jié)的空間，并初始化為一個

;字符串

$P2B"WORLD!"；同上

LDRRO,=$P1的首地址加載到RO

LDRR6,=$P2;把P2的首地址加載到R1

LDRIARO,[R1-R5];把R0每載一次，自加一次

；實現(xiàn)把P1加載到RO

STRIAR6,[R1-R5]；同理（上）

MEND

AREACOPY,CODE,READONLY

ENTRY

START

MACROSTR1,STR2；調(diào)用宏

BSTART；死循環(huán)

END

解釋歸納變量，同族的歸納變量及基本的歸納變量。

4.8試將下面這段C代碼翻譯為等效的匯編代碼：

intFactorial（int）要有以下幾個特點：具

有大量的指令和尋址方式；

大多數(shù)程序只使用少量的指令就能夠運行。

絕大多數(shù)嵌入式處理器：精簡指令系統(tǒng)計算機（RISC）有一個精簡的指令系統(tǒng)。從而提高了微

理器的效率，但需要更復(fù)雜的外部程序，也就是把在處理器層沒有完成的工作放到了上層進行,

而處理器層少的這些成本可以用對物理器件速度的提高上去。RISC有下特點：

8/2原則：80%的程序只使用20$的指令；

采用Load/store指令模式，凡數(shù)據(jù)由外存到內(nèi)存、內(nèi)存到寄存器方向的流動統(tǒng)一用Load

指令，而對于反方向的操作，都用store；

用小指令集、多寄存器、指令執(zhí)行簡單快速；

統(tǒng)一用單周期指令，從根本上克服了CISC指令周期數(shù)有長有短、偶發(fā)性不確定、運行失常

的缺點。

（4）ARM7、ARM9內(nèi)核處理器各采用幾級流水線，分別是哪幾級流水線結(jié)構(gòu)

答：

ARM7TDMI采用三級流水線，分另為取指令、解碼指令和執(zhí)行操作。

ARM9TDMI采用5級流水線結(jié)構(gòu)，分別為取指令、譯碼、執(zhí)行、存儲、寫操作五級。

（5）從內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能來看，ARN7、ARM9、Xscal內(nèi)核處理器各自有哪些不同，主要應(yīng)用

在哪些領(lǐng)域

答：

ARM7內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖，包括AddressRegister（地址寄存器）、AddressIncrementer（地址

累加器）、ResisterBank（寄存器塊）、Booth5sMultiplier（乘法器）、32位ALU單元、

Write/ReadDataRegister(讀/寫數(shù)據(jù)寄存器)、邏輯控制單元等部分。沒有內(nèi)存管理單片。

ARM9TDMI處理器內(nèi)核采用ARMV4T架構(gòu)，增加了可用的存儲器寬度、指令存儲器接口以及

數(shù)據(jù)存儲器接口，可以支持16bitThumb指令集和32btiARM指令，ARN9作為高性能的32位

RISC處理器內(nèi)核，可以實現(xiàn)對指令和數(shù)據(jù)存儲器的同時訪問。如圖2~9所示為ARM9功能結(jié)

構(gòu)圖。主要包含以下結(jié)構(gòu)：

16KB指令和16KB數(shù)據(jù)緩存；

存儲管理單元MMU,這有別于ARM7TDMI；

一個AMBA(AdvancedMicroprocessorBusArchitecture)總線接口；

一個EmbeddedTraceMacrocelI(ETM)接口。

有內(nèi)存管理單元，便于移植操作系統(tǒng)。

第3章

(1)試列舉ARM處理器工作模式，各工作模式主要完成怎么樣的功能

答：

User：用戶模式。絕大部分的任務(wù)執(zhí)行都在這種操作模式下，此為正常的程序執(zhí)行模式。

FIQ：快速中斷模式。當(dāng)一個高優(yōu)先級中斷產(chǎn)生時，系統(tǒng)將會進入這種操作模式，用于高速

數(shù)據(jù)傳輸和通道處理，由FIQ請求位發(fā)出請求信號。IRQ：

普通中斷模式。當(dāng)一個低優(yōu)先級中斷產(chǎn)生時將會進入這種操作模式，本模式用于通常的中斷

處理，由IRQ請求位發(fā)出請求信號。

Supervisor：管理模式。當(dāng)復(fù)位或軟中斷指令執(zhí)行時將會進入這種操作模式，是一種可以供操

作系統(tǒng)使用的保護模式。Abort：中止模

式。當(dāng)存取異常時將會進入這種操作模式，此模式可以被用作虛擬存儲及存儲保護，可

由ABORT請求位發(fā)出請求信號。Undef：未定義模式。當(dāng)執(zhí)

行未定義指令時會進入這種操作模式，多被用于軟件仿真硬件協(xié)處理器時。

(2)試列舉ARM處理器各寄存器功能，在不同的模式下可以訪問哪些寄存器

答：

1個寄存器用作PC(ProgramCounter),即程序寄存器，指向程序執(zhí)行位置。

1個寄存器用作CPSR(CurrentProgramStatusRegister),即當(dāng)前狀態(tài)寄存器，保存當(dāng)前

CPU狀態(tài)。

5個寄存器用作SPSR(SavedProgramStatusRegisters),備份不同模式下CPSR的值。

30個寄存器作為通用寄存器，存儲數(shù)據(jù)使用。

(3)試說明CPSR寄存器各位功能。

答：

標(biāo)志位含義

NN=1表示運算的結(jié)果為負數(shù)；N=0表示運算的結(jié)果為正數(shù)或零

zZ=1表示運算的結(jié)果為零；z=o表示運算的結(jié)果為非零

C0=1表示有進位，c=o表示沒有進位

VV=1表示符號位溢出，v=o表示結(jié)果沒有溢出

0在ARMvTE/J架構(gòu)支持，指示DSP指令是否溢出

J僅ARM5TE/J架構(gòu)支持，J=1表示處理器處于Jazelle狀態(tài)

I1=1表示禁止IRQ

FF=1表示禁止FlQ

T僅ARMxT架構(gòu)支持，T=0表示處理器處于ARM狀態(tài)，T=1表示處理器處于Thumb狀態(tài)

(4)試列出ARM處理器常見中斷方式，并說明ARM處理器在響應(yīng)這些中斷時要經(jīng)歷哪些主

要步驟

答：

異常類型具體含義

FIQ當(dāng)處理器的快速中斷請求引腳有效，且CPSR中的F位為0時，產(chǎn)生FIQ異常

IRQ當(dāng)處理器的外部中斷請求引腳有效，且CPSR中的I位為0時，產(chǎn)生IRQ異常

異常中斷當(dāng)外部的ABORT輸入產(chǎn)生時，發(fā)生異常斷

軟件中斷該異常由執(zhí)行SWI指令產(chǎn)生，可用于用戶模式下的程序調(diào)用特權(quán)操作指令，可使

用該異常機制實現(xiàn)系統(tǒng)功能調(diào)用

復(fù)位當(dāng)處理器的復(fù)位電平有效時，產(chǎn)生復(fù)位異常，程序跳轉(zhuǎn)到復(fù)位異常處理程序處執(zhí)行未

定義指令當(dāng)ARM處理器或協(xié)處理器遇到不能處理的指令時，產(chǎn)生未定義指令異常?？墒褂?/p>

該異常機制進行軟件仿真

ARM處理異常時，將立即通過備份寄存器保存當(dāng)前CPU的狀態(tài)。PC和CPSR寄存器中的內(nèi)容

被分別拷貝到R14和SPSR中，PC和CPSR中的模式位M[0：4]根據(jù)異常類型被強制改變。

在異常中斷處理中，如果要禁止其它難以管理異常的嵌套，可以置位中斷標(biāo)志位禁止再次中斷請

求。在需要重復(fù)進入中斷處理程序的情況下，R14和SPSR應(yīng)該在中斷被使能之前保存到主存

儲的堆棧中；當(dāng)傳送SPSR寄存器到堆?；蛘邚亩褩魉蜁r，需要注意的是必須傳送整個字

（32位）。當(dāng)多個異常同時產(chǎn)生時，優(yōu)先級決定異常響應(yīng)的順序。

異常處理完畢之后，ARM微處理器將連接寄存器LR的值減去相應(yīng)的偏移量后送到PC中，同

時將SPSR復(fù)制回CPSR中，若在進入異常處理時設(shè)置了中斷禁止位，要在此清除。

（5）為什么說ARM處理器是32位處理器，主要體現(xiàn)在哪些方面，其匯編采用怎樣的指令編

碼格式

答：數(shù)據(jù)線32位，寄存器32位，編碼32位。

（6）試列出16類指令條件域所對應(yīng)的CPSR寄存器相應(yīng)位狀態(tài)。

答：

條件碼助記符后綴標(biāo)志含義

0000EQZ置位相等

0001NEZ清零不相等

0010CSC置位無符號數(shù)大于或等于

0011CCC清零無符號數(shù)小于

0100MlN置位負數(shù)

0101PLN清零正數(shù)或零

0110VSV置位溢出

0111VCV清零未溢出

1000HIC置位Z清零無符號數(shù)大于

1001LSC清零Z置位無符號數(shù)小于或等于

1010GEN等于V帶符號數(shù)大于或等于

1011LTN不等于V帶符號數(shù)小于

1100GTZ清零且（N等于V）帶符號數(shù)大于

1101LEZ置位或（N不等于V）帶符號數(shù)小于或等于

1110AL忽略無條件執(zhí)行

（7）ARM處理器主要有哪些類型的尋址方式，各有什么特點

答：

立即尋址

寄存器尋址

基地址變址尋址

寄存器偏移尋址

寄存器間接尋址

多寄存器尋址

（8）ARM指令和偽指令主要功能是什么在ARM處理器中，有哪些類型的ARM指令，試舉例

說明相應(yīng)指令編碼格式，在ARM匯編程序設(shè)計時，有哪些主要類型的偽指令，試舉例說明各

類偽指令功能。

答：

ARM指令：指示處理器如何工作。

偽指令：協(xié)助編譯器。

指令略。

（9）試用匯編程序?qū)崿F(xiàn)求兩個數(shù)中最大數(shù)。

答:

（10）試用匯編程序?qū)崿F(xiàn)1~100的加法運算。

答：

（11）試用匯編程序?qū)崿F(xiàn)10的階乘運算。

答：

（12）完成本章中所有源代碼編號及調(diào)試。

答：

第4章

（1）試列舉在進行嵌入式軟件開發(fā)時，ARM匯編語言多用來開發(fā)哪些類型的程序。

答：

Bootloader程序中多采用匯編程序和C語言匯合編程。操作系統(tǒng)中有少部分是匯編程序，

絕大部分采用C語言編寫，例如Linux內(nèi)核。

（2）在使用ADS平臺進行嵌入式應(yīng)用程序開發(fā)時，armasmxarmcc、armcppxarmlink主要

功能是什么，如果要編譯Thumb指令集程序，需要使用哪些命令。

答：armasm：

此命令用來編譯匯編程序。armcc：用

來編譯C程序。armcpp：用來編譯

C++程序。armlink：此命令用來鏈接

目標(biāo)文件。

（3）試編寫一段匯編程序，實現(xiàn)64位加法運算，并使用（2）中所列工具進行編譯鏈接，

生成可執(zhí)行二進制代碼。

答:

（4）在ARM應(yīng)用程序中，在存儲時可執(zhí)行文件主要分為哪幾個部分，在運行時又分成哪幾

個主要部分，各部分主要存儲形式和存儲內(nèi)容是什么

答：

圖4-3存儲態(tài)和運行態(tài)代碼分布

（5）使用平臺創(chuàng)建工程項目文件過程是什么，試安裝平臺創(chuàng)建一個工程項目，然后添加相

應(yīng)源代碼，使用AXD調(diào)試，寫出詳細操作步驟。

答：

（6）試編寫一段C語言與匯編程序的混合程序，在此匯編程序中，實現(xiàn)輸入的任意兩個數(shù)

的整數(shù)除法運算，在C文件中實現(xiàn)測試。

答：

（7）試編寫一段C語言與匯編程序的混合程序，在此匯編程序中，實現(xiàn)兩個64