《ARM嵌入式系统结构与编程》习题答.doc

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