《ARM嵌入式系统结构与编程》习题答.doc

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1.国内嵌入式系统行业对 “嵌入式系统 ”的定义是什么?如何理解?答:见教材节。 2.嵌入式系统是从何时产生的,简述其发展历程。答:见教材节。 3.当前最常见的源码开放的嵌入式操作系统有哪些,请举出两例,并分析其特点。 答:见教材节的嵌入式 Linux 和嵌入式实时操作内核 UC /OS-。I 4.举例说明嵌入式设备在工控设备中的应用。答:见教材节的 “工业控制领域”。 5.未来嵌入式技术的发展趋势有哪些?答:见教材节的嵌入式技术的发展趋 势。 2xxARM 技术与 ARM 体系结构 1.简述 ARM 处理器内核调试结构原理。答:对教材节的图 2-1 进行描述。 2.分析 ARM7TDMI-S各字母所代表的含义。答:参考教材. 2 ARM核版本命名规则说明。 3.ARM 处理器的工作模式有哪几种,其中哪些为特权模式,哪些为异常模式,并指出处理器在什么情况下进入相应的模式。 ARM 处理器共有 7 种工作模式: 用户模式:非特权模式,也就是正常程序执行的模式,大部分任务在这种模式下执行。在用户模式下,如果没异常发生,不允许应用程序自行改变处理器的工作模式,如果有异常发生,处理器会自动切换工作模式 FIQ 模式:也称为快速中断模式,支持高速数据传输和通道处理,当一个高优(fast)中断产生时将会进入这种模式。 1/16 IRQ 模式:也称为普通中断模式, :当一个低优先级中断产生时将会进入这 种模式。在这模式下按中断的处理器方式又分为向量中断和非向量中断两种。 通常的中断处理都在 IRQ模式下进行。 SVC模式:称之为管理模式,它是一种操作系统保护模式。当复位或软中断指令执行时处理器将进入这种模式。 中止模式:当存取异常时将会进入这种模式,用来处理存储器故障、实现虚拟存储或存储保护。 未定义指令异常模式:当执行未定义指令时会进入这种模式,主要是用来处理未定义的指令陷阱,支持硬件协处理器的软件仿真,因为未定义指令多发生在对协处理器的操作上。 系统模式:使用和 User 模式相同寄存器组的特权模式,用来运行特权级的操作系统任务。 在这 7 种工作模式中,除了用户模式以外,其他 6 种处理器模式可以称为 特权模式,在这些模式下,程序可以访问所有的系统资源,也可以任意地进行 处理器模式的切换。在这 6 种特权模式中,除了系统模式外的其他 5 种特权模 式又称为异常模式 4.分析程序状态寄存器( PSR)各位的功能描述,并说明 C、Z、N、V 在什么情况下进行置位和清零。 PSR的具体格式为 V—溢出标志位 对于加 / 减法运算指令,当操作数和运算结果为二进制补码表示的带符号数时, V=1 表示符号位溢出,其他的指令通常不影响 V 位。 例如:两个正数(最高位为 0)相加,运算结果为一个负数(最高位为1),则符号位溢出,相应 V=1。 C—进位或借位标志位 2/16 对于加法指令(包括比较指令 CMN),结果产生进位,则 C=1,表示无符号数运算发生上溢出,其他情况下 C=0; 在减法指令中(包括比较指令 CMP),结果产生借位,则 C=0,表示无符号数运算发生下溢出,其他情况下 C=1; 对于包含移位操作的非加 / 减法运算指令, C中包含最后一次溢出位的数值;对于其他非加 / 减法运算指令, C位的值通常不受影响。 Z—结果为 0 标志位 Z=1 表示运算结果是 0,Z= 0 表示运算结果不是零;对于 CMP指令, Z=1 表示进行比较的两个数大小相等。 N—T 符号标志位 本位设置成当前指令运算结果的 bit[31] 的值。当两个补码表示有符号整数运算时, N=1 表示运算的结果为负数, N=0 表示结果为正数或零。 5.简述 ARM 处理器异常处理和程序返回的过程。 答: ARM 在异常产生时会进行以下操作: 1)将引起异常指令的下一条指令地址保存到新的异常模式的 LR中,使异常处理程序执行完后能根据 LR中的值正确返回; 2)将 CPSR的内容复制到新的异常模式下的 SPSR中; 3)根据异常类型将 CPSR模式控制位强制设定为发生异常所对应的模式 值; 4)强制 PC指向相应的异常向量地址。 ARM 在异常返回时 1)从 SPSR_mode恢复 CPSR; (2)从 LR_mode恢复 PC。 处理器字数据的存储格式有哪两种?并指出这两种格式的区别。答: 1)小端存储格式( Little-Endian) 3/16 在小端存储格式中,对于地址为 A 的字单元,其中字节单元由低位到高位字节地址顺序为 A,A+1,A+2,A+3;对于地址为 A 的半字单元,其中字节单元由低位到高位字节地址顺序为 A,A+1; 2)大端存储格式( Big-Endian) 在大端存储格式中,对于地址为 A 的字单元,其中字节单元由高位到低位字

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