嵌入式练习题3,4

1、简答题

（1）LDR R1，[R0，#0x08]属于哪种寻址方式？

答：变址寻址；R1=[R0+0x08]

（2）ARM指令的条件码有多少个？默认条件码是什么？

答：条件码16个，默认AL

（3）ARM指令中第二个操作数有哪几种形式？举例5个8位图立即数。

答：立即数，寄存器，寄存器及移位常数

（4）LDR/STR指令的偏移形式有哪4种？LDRB和LDRSB有何区别？

答：零偏移，前索引偏移，程序相对偏移，后索引偏移；

LDRB就是读出指定地址的数据并存入指定寄存器，LDRSB读出指定地址的数据，并高24位用符号位扩展，再存入指定寄存器。

（5）请指出MOV指令与LDR加载指令的区别及用途。

答：LDR的操作数既可以来源于寄存器也可以来源于存储器，MOV的操作数能来源于寄存器；LDR指令从内存中读取数据放入寄存器，用于对内存变量和数据的访问、查表、程序的跳转、外围部件的控制操作等；MOV指令将8位立即数或寄存器传送到目标寄存器（Rd），可用于移位运算等操作。

（6）CMP指令的操作是什么？写一个程序，判断R1的值是否大于0x30，是则将R1减去

答：CMP是比较指令，CMP{条件码} op1,op2

CMP R1,0x30

SUBHI R1,R1,0x30

（7）调用子程序是用B还是用BL指令？请写出返回子程序的指令？

答：调用子程序用BL,B是最简单的分支指令。MOV PC,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：LDR 伪指令用于加载 32 位的立即数或一个地址值到指定寄存器;

LDR加载指令为地址表达式。

LDR{条件码} 寄存器组，=[常量或常量表达式]

（9）ARM状态与Thumb状态的切换指令是什么？请举例说明。

答： BX指令

（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

答：Thumb状态下不能更新CPSR 中的ALU 状态标志；Thumb指令对R8~R15寄存器访问受限（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指令转换范围为何能达到±4MB？其指令编码是怎样的？

答：Thumb采用两条16 位指令组合成22 位半字偏移(符号扩展为32 位)，使指令转移范围为±4MB。

（13）ARM9可使用的外部晶振频率范围是多少（使用/不使用PLL功能时）？

答：晶振频率范围：1~30 MHz，若使用PLL 或ISP 功能为：10～25MHz。

（14）描述一下ARM9的P0.14、P1.20、P1.26、BOOT1和BOOT0引脚在芯片复位时分别有什么作用？

答：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。

（15）ARM9微控制器对向量表有何要求（向量表中的保留字）？

答：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。

（16）如何启动ARM9微控制器的ISP功能？相关电路应该如何设计？

（17）ARM9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？

答：128位，通过存储器加速模块（MAM）来提高Flash的访问速度

（18）若ARM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？

答：数据总线D31~D0有效，地址线A1，A0无效,( 如果存储器组配置成 16 位宽,则不需要 A0；配置成8位宽的存储器组需要使用 A0 )；字节定位选择信号实现对16位或32位外部存储器组的字节操作。

（19）ARM9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？

答：通过引脚功能选择(PINSEL)寄存器的设定来设置某个引脚为指定功能

(20) 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？

答：GPIO方向寄存器，IOPIN。

（21）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？

答：具有I2C总线功能的引脚为开漏输出，设置为GPIO时需要接上拉电阻才能输出高电平或以引脚状态输入

（22）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？答：不能用作GPIO，SSEL应设这高电平，处于末激活状态。

（23）ARM9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？

答：UART是异步接收发送装置，并行输入串行输出， UART0，UART1；UART0用于ISP通信，UART1具有MODEM接口

（24）ARM9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？

答：两个32位定时器，PWM(脉冲宽度调制)定时器不能用作通用定时器使用

（25）ARM9微控制器具有哪两种低耗模式？如何降低系统的功耗？

答： 2 个低功耗模式：空闲和掉电；一般有不依赖ARM核工作的定时器，可以设定该定时器每隔几毫秒触发ARM芯片一次进入正常运转状态，平时则进入掉电状态，以节省能源。

2 分析题

下面给出A 和B 的值，您可先手动计算A+B，并预测N、Z、V 和 C 标志位的值。然后修改程序清单中R0、R1 的值，将这两个值装载到这两个寄存器中(使用LDR 伪指令，

如LDR R0,=0x FFFF0000)，使其执行两个寄存器的加法操作。调试程序，每执行一次加法操作就将标志位的状态记录下来，并将所得结果与您预先计算得出的结果相比较。如果两个操作数看作是有符号数，如何解释所得标志位的状态？同样，如果这两个操作数看作是无符数，所得标志位又当如何理解？

0xFFFF000F 0x7FFFFFFF 67654321 (A)

+ 0x0000FFF1 + 0x02345678 + 23110000 (B)

结果( ) ( ) ( )

程序清单：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

AREA Examplel,CODE,READONLY ；声明代码段Examplel

ENTRY ；标识程序入口

CODE32 ；声明32位ARM指令

START MOV R0，#0 ；设置参数

MOV R1，#10

LOOP BL ADD_SUB ；调用子程序ADD_SUB

B LOOP ；跳转到LOOP

ADD_SUB

ADDS R0，R0，R1 ；R0=R0+R1

MOV PC，LR ；子程序返回

END ;文件结束

3 分析设计题

把下面的 C 代码转换成汇编代码。数组 a 和b 分别存放在以 0x4000 和 0x5000 为起始地址的存储区内，类型为long(即32 位)。把编写的汇编语言进行编译连接，并进行调试。for (i=0; i<8; i++)

{ a[i] = b[7-i];

}

4、计算PLL设置值：

假设有一个基于ARM9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。

5、程序设计

（1）寄存器相加

（2）读取SMI立即数

T_bit EQU 0X20

SWI_Handler

STMFD SP！，{R0_R3，R12，LR} ；现场保护

MRS R0，SPSR ；读取SPSR

STMED SP！，{R0} ；保存SPSR

TST R0，#T_bit ；测试T标志位

LDRNEH R0，[LR，#_2] ；若是Thumb指令，读取指令码（16位）

BICNE R0，R0,，#0xFF00 ；取得Thumb指令的8位立即数

LDREQ R0，[LR，#_4] ；若是ARM指令，读取指令码（32位）

BICEQ R0，R0，#0Xff000000 ；取得ARM指令的24位立即数

……

LDMFD SP！，｛ R0_R3，R12，PC｝；SWI异常中断返回

（3）使用IRQ中断 ENABLE_IRQ

MRS R0，CPSR

BIC R0，R0，#0x80

MSR CPSR_C，R0

MOV PC，LR

（4）禁能IRQ中断 DISABLE_IRQ

MRS R0 CPSR

ORR R0，R0，#0x80

MSR CPSR_C，R0

MOV PC，LR

（5）堆栈指令初始化

INTSTACK

WOV R0，LR ；保存返回地址

；设置管理模式堆栈

MSR CPSR_C，#0xD3

LDR SP，stacksvc

；设置中断模式堆栈

MSR CPSR_C，#0xD2

LDR SP，Stacklrq

（6）小范围地址的加载

……

ADR R0，DISP_TAB ；加载转换表地址

LDRB R1，[R0，R2] ；使用R2作为参数，进行查表

……

DISP_TAB

DCB 0xC0，0xF9，0xA4，0xB0，0x99，0x92，0x82，0xF8，0x80，0x90 (8)加载32位立即数

……

LDR R0，=IOPIN ；加载GPIO的寄存器IOPIN的地址

LDR R1，[R0] ；读取IOPIN寄存器的值

……

LDR R0，=IOSET

LDR R1，=0x00500500

STR R1，[R0] ；IOSET=0x00500500

……

(10) ARM到Thumb的状态切换

；文件名：TEST8.S

；功能：使用BX指令切换处理器状态

；说明：使用ARMulate软件仿真调试

AREA Example8，CODE，READONLY

ENTRY

CODE32

ARM_CODE ADR R0，THUMB_CODE+1

BX R0 ；跳转并切换处理器状态

CODE16

THUMB_CODE

MOV R0，#10 ；R0=10

MOV R1，#20 ；R1=20

ADD R0，R1 ；R0=R0+R1

B

一、简答题

1. 嵌入式系统的组成，能画出嵌入式系统的组成框架。

答：嵌入式系统由软件系统和硬件系统两部分组成。

2. 单片机是不是嵌入式系统？它与ARM嵌入式系统有何异同？

答：单片机是嵌入式系统。

单片机一般是4位，8位或16位的数据总线，一般内置存储器，不运行操作系统，侧重于低成本，主要应用与工业控制等领域；而ARM嵌入式系统是32位的数据总线，运算速度快，外接大容量存储器，能运行操作系统以适合多种应用。

3. 嵌入式系统与通用计算机之间的区别。

答：通用计算机系统采用标准化、模块化的设计，其技术要求是高速、海量的信息处理，技术发展方向是处理速度、总线宽度、存储容量的无限提升。而嵌入式系统怎采用针对性较强的专业化设计，技术要求是满足具体应用，技术发展方向是在保证应用系统的技术要求和可靠性的前提下，尽可能减小成本、体积和功耗。

4. 嵌入式处理器的分类

答：嵌入式微处理器MPU，嵌入式微控制器MCU，嵌入式DSP处理器

嵌入式片上系统SOC，嵌入式可编程片上系统SOPC

5. 嵌入式操作系统的作用是什么？请举出3种常见的操作系统。

答：用于管理存储器分配、中断处理、任务间通信和定时器响应，以及提供多任务处理等功能。嵌入式操作系统，大大地提高了嵌入式系统硬件工作效率，并为应用软件开发提供了极大的便利。3种常见的操作系统：WinCE，VxworksuClinux

6. 嵌入式系统开发流程

7. 在ARM系列中，ARM7， ARM9分别是什么体系结构。

冯·诺依曼体系

1）数据与指令都存储在同一存储区中，取指令与取数据利用同一数据总线。

2）被早期大多数计算机所采用

3）ARM7——冯诺依曼体系

结构简单但速度较慢。取指不能同时取数据

哈佛体系结构

1）程序存储器与数据存储器分开

2）提供了较大的存储器带宽，各自有自己的总线。

3）适合于数字信号处理

4）大多数DSP都是哈佛结构

5）ARM9是哈佛结构

6）取指和取数在同一周期进行，提高速度，

改进哈佛体系结构分成三个存储区：程序、数据、程序和数据共用

8. ARM处理器有几种工作状态，各自的特点。工作状态之间如何进行转换，异常响应时，处理器处于何种状态。

答：ARM有两种工作状态：

①ARM状态，此时处理器执行32位的字对齐的ARM指令。

②Thumb状态，此时处理器执行16位的、半字对齐的Thumb指令

在程序的执行过程中微处理器可以随时在两种工作状态之间切换并且不影响处理器运行模式和相应寄存器中的内容。ARM指令集和Thumb指令集均有切换处理器状态的指令，并可在两种工作状态之间切换，但ARM微处理器在上电或复位后，应该处于ARM状态。

执BX跳转指令，将操作数的状态位（位0）设置为1时，可以使处理器从ARM状态切换Thumb 状态。此外，当处理器处于Thumb状态时发生异（如IRQ，FIQ。Undef，Abort，SWI等），则异常处理返回时，自动切换到Thumb状态。

执行BX跳转指令，将操作数的状态位（位0）设置为0时，可以使处理器从Thumb状态切换到ARM状态。此外，当处理器进行异常处理时，把PC指针放入异常模式链接寄存器中并从异常向量地址开始执行程序，也可以使处理器切换到ARM状态。THUMB指令集在功能上只是ARM指

令集的一个子集某些功能只能在ARM状态下执行，如CPSR和协处理器的访问

进行异常响应时处理器会自动进入ARM状态即使是一个单纯的THUMB应用系统必须加一个汇编的交互头程序因为系统总是自动从ARM开始启动

9. ARM体系结构所支持的最大寻址空间为? 答：4GB

10. ARM处理器数据存储格式有哪几种?各自的特点？能否举例进行说明。

答：ARM存储器有大端格式和小端。大端格式中，字数据的高字节存储在低地址中，而字数据的低字节则存放在高地址中；小端格式则相反。

11. ARM处理器数据类型包括哪些？各自特点。

答：字（Word）：在ARM体系结构中，字的长度为32位，而在8位/16位处理器体系结构中，字的长度一般为16位。半字（Half-Word）：在ARM体系结构中，字的长度为16位，而在8位/16位处理器体系结构中字的长度一致。字节（Byte）：在ARM体系结构和8位/16位处理器体系结构中，字的长度均为8位。由于一个字数据占用地址空间中的4个字节的地址，因此其地址总是4的倍数，在二进制计数中，字数据的地址低2位总为0，称为地址4字节对齐（地址的低两位为0）；同理，半字需要2字节对齐（地址的最低位为0）

12. ARM处理器正常工作时，处于何种工作模式？答：用户模式

13. 弄清楚CPSR每一位的含义

14. ARM指令的寻址方式。

15. 掌握ARM指令集，常用指令的使用。

16. ARM伪指令；汇编语言的编程；C语言编程，混合编程。

17. 1ADS集成开发环境的使用

二、写出指令执行结果

1. 已知R0=8,R2=5,执行MOV R0,R2,LSL #2后,r0=?,r2=?

r0=20,r2=5

2. 已知r0=0x00000000,r1=0x00009000,

men32[0x00009000]=0x01010101,mem32[0x00009004]=0x02020202

问执行以下指令后,r1,r0的情况

ldr r0,[r1,#0x4]! ;r0=?,r1=? r0=0x02020202,r1=0x00009004

Ldr r0, [r1,#0x4] ;r0=?,r1=?0 r0=0x02020202,r1=0x00009000

Ldr r0,[r1],#0x4;r0=?,r1=? r0=0x01010101,r1=0x00009004

3. 已知men32[0x80018]=0x03,

men32[0x80014]=0x02, men32[0x80010]=0x01,r0=0x00080010, r1=0x00000000,r2=0x00000000,r3=0x00000000

问执行ldmia r0!,{r1-r3}后,r0,r1,r2,r3的情况

r1=0x01,r2=0x02,r3=0x03,r0=0x80018

5. 已知r1=0x00000002,r4=0x00000003,sp=0x00080014,

问执行stmfd sp!,{r1,r4}后, r1,r4,sp的情况

r1=0x00000002, r4=0x00000003，sp=0x000800010

6. 已知r0=0x0,cpsr=0xd3, 执行以下指令后r0的情况

Mrs r0,cpsr ; r0=? r0=0xd3

Bic r0,r0,#0x80 ; r0=? r0=0x53