ARM嵌入式系统基础教程

第1章嵌入式系统概述

(1)举出3个本书中未提到的嵌入式系统的例子。

答：键盘、鼠标、扫描仪，机顶盒，数字空调。。。

(2)什么叫嵌入式系统？

答：以应用为中心，计算机技术为基础，软件硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本体积功耗严格要求的专门计算机系统

(4)什么是嵌入式操作系统？为何要使用嵌入式操作系统？

答：嵌入式操作系统是操作系统的一种类型，是在传统操作系统的基础上加入符合嵌入式系统要求的元素发展而来的。原因：1.提高了系统的可靠性；2.提高了开发效率，缩短了开发周期。3.充分发挥了32位CPU的多任务潜力。

第2章ARM7体系结构

1.基础知识

(1)ARM7TDMI中的T、D、M、I的含义是什么？

答：64 位乘法指令（带M 后缀的）、

支持片上调试（带D 后缀的）、

高密度16 位的Thumb 指令机扩展（带T 后缀的）·

EmbededICE 观察点硬件（带I 后缀的）

(2)ARM7TDMI采用几级流水线？使用何种存储器编址方式？

答：3级（取指译码执行）；冯·诺依曼结构，指令和数据共用一条32 位总线。

(3)ARM处理器模式和ARM处理器状态有何区别？

答：ARM处理器模式是处理器在执行程序时在不同时刻所处的不同状态；ARM处理器状态处理器当前所执行的指令集。

(5)PC和LR分别使用哪个寄存器？

答：PC:R15；LR:R14。

(6)R13寄存器的通用功能是什么？

答：作为堆栈指针SP。用于保存堆栈出入口处地址。

(7)CPSR寄存器中哪些位用来定义处理器状态？

答：控制位T反映了正在操作的状态。

（位31~28：N、Z、C、V，条件代码标志位；27~8：保留位；7~0：I、F、T、M4~0，控制标志位。）

2.存储器格式

答：无论是大端格式还是小端格式，R2的值与R1一致；

地址0x4000单元的字节：大端：0x12、小端：0x78。

第3章ARM7TDMI(-S)指令系统

1.基础知识

(1)ARM7TDMI(-S)有几种寻址方式？“LDR R1,[R0,#0x08]”属于哪种寻址方式？

答：有9种寻址方式：1.寄存器寻址 2.立即寻址 3.寄存器移位寻址 4.寄存器间接寻址 5.基址寻址 6.多寄存器寻址7.堆栈寻址8.相对寻址；9 块拷贝寻址“LDR R1,[R0,#0x08]”属于基址寻址。

(3)ARM指令中的第2个操作数有哪几种形式？列举5个8位图立即数。

答：(1) 立即数；(2) 寄存器；(3) 寄存器及移位常数；0x3FC、0、0xF0000000、200、0xF0000001。

(4)LDR/STR指令的偏移形式有哪4种？LDRB指令和LDRSB指令有何区别？

答：1.零偏移 2.前索引偏移3.程序相对偏移 4.后索引偏移；LDRB：加载无符号字节数据，

LDRSB加载有符号字节数据

(5)请指出MOV指令与LDR加载指令的区别及用途？

答：MOV指令的源操作数是常数或（带偏移量的）寄存器，用于寄存器之间的数据传送；LDR指令的源操作数是地址，用于存储器到寄存器的数据传送。

(6)CMP指令是如何执行的？写一程序，判断R1的值是否大于0x30，是则将R1减去0x30。答：CMP指令将Rn-operand2，根据结果更新CPSR中的相应条件标志位。

CMP R1,0x30

SUBHI R1,0x30

(7)调用子程序是用B指令还是用BL指令？请写出返回子程序的指令。

答：用BL；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：用法：LDR{cond} Rd,=立即数/标号+立即数；LDR伪指令的源操作数是代表一个常数，LDR加载指令的源操作数代表一个地址。

(9)ARM状态与Thumb状态的切换指令是什么？请举例说明。

答：BX；

;从ARM状态切换到Thumb状态

CODE32

LDR R0,=Lable+1

BX R0

CODE16

Lable MOV R1,#12

;从Thumb状态切换到ARM状态

CODE16

LDR R0,=Lable

BX R0

CODE32

Lable MOV R1,#10

2.有符号和无符号加法

答：

(1)

0xFFFF000F (A)

＋0x0000FFF1 (B)

——————

(0x00000000)

NZCV=0110

如果两个操作数是有符号数，A是负数，B是正数，和是0，没有溢出，所以V=0。

如果两个操作数是无符号数，和是0，有进位，所以C=1。

(2)

0x7FFFFFFF (A)

＋0x02345678 (B)

——————

(0x82345677)

NZCV=1001

如果两个操作数是有符号数，A是正数，B是正数，和是负数，有溢出，所以V=1。

如果两个操作数是无符号数，没有进位，所以C=0。

(3)

67654321 (A)

＋23110000 (B)

——————

(0x0568F421)

NZCV=0000

如果两个操作数是有符号数，A是正数，B是正数，和是正数，没有溢出，所以V=0。

如果两个操作数是无符号数，没有进位，所以C=0。

第五章

1、基础知识：

（1）LPC2114可使用的外部晶振频率范围是多少（使用/不使用PLL功能时）？

1~30 MHz；若使用PLL 或ISP 功能为：10～25MHz。

（2）描述一下LPC2210的BOOT1和BOOT0引脚在芯片复位时分别有什么作用？

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。

（3）LPC2000系列ARM7微控制器对向量表有何要求（向量表中的保留字）？

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，这是LPC2114/2124/2212/2214 的特性。

（6）若LPC2210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~BLS3具有什么功能？

无效,( 如果存储器组配置成16 位宽,则不需要A0；8 位宽的存储器组需要使用A0 。)；字节定位选择信号。

（7）LPC2000系列ARM7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？

通过引脚功能选择寄存器的设定来设置某个引脚为指定功能

（8）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？

GPIO方向寄存器，IOPIN。

（9）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？

需要

（12）LPC2114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？

两个32位定时器，能，只是没有捕获功能

（13）LPC2000系列ARM7微控制器具有哪两种低耗模式？如何降低系统的功耗？

2 个低功耗模式：空闲和掉电；

2、计算PLL设置值：

假设有一个基于LPC2114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。

解：Focs=11.0592=Fcclk/M 系统LPC2114的最大系统时钟频率为60Hz

所以M = Fcclk/Fosc 约等于5

最大的cclk频率Fcclk=M·Fosc=5*11.0592=55.296 MHz

因为156MHz＜Fcco＜320 MHz所以P = Fcco /（Fcclk*2）=1.4 ~ 2.89

因为p的值只能去2 、4、8 故P=2

PLLCON = 1;

PLLCFG = plldat;

PLLFEED = 0xaa;

PLLFEED = 0x55;

While((PLLSTA T&(1<<10))==0);

PLLCON = 3;

PLLFEED = 0xaa;

PLLFEED = 0x55;

M - 1 = 5;

P = 2;

PLLCFG = 5|(2<<5)

return (TRUE);

3、存储器重影射：

（1）LPC2210具有（④）种存影射模式。

①3 ②5 ③1 ④4

（2）当程序已固化到片内Flash，向量表保存在0x00000000起始处，则MAP〔1:0〕的值应该为（②）。

①00 ②01 ③10 ④11

（3）LPC2000系列APM7微控制器ccq重影射的目标起始地址为（③），共有（16 ）个字。

①0x00000000，8 ②0x40000000，8

③0x00000000，16 ④0x7FFFE000，8

第四章

程序清单4.1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

程序清单4.2 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

程序清单4.3使用IRQ中断

ENABLE_IRQ

MRS R0，CPSR

BIC R0，R0，#0x80

MSR CPSR_C，R0

MOV PC，LR

程序清单4.4禁能IRQ中断

DISABLE_IRQ

MRS R0 CPSR

ORR R0，R0，#0x80

MSR CPSR_C，R0

MOV PC，LR

程序清单4.5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

……

程序清单4.6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

程序清单4.7中等范围地址的加载

……

ADR LR，RETURNI

ADRL R1，Thumb_sub＋1

BX R1

RETURNI

……

CODE 16

Thumb_sub

MOV R1，#10

……

程序清单4.8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

……

程序清单4.9软件延时

……

DELAYI

NOP

SUBS R1，R1，#1

BNE DELAYI

……

程序清单4.10 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

END