《arm嵌入式系统结构与编程》习题答案

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时间:2018-07-25

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1、1章绪论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1.1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1.1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1.2.1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1.3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1.4节的嵌入式技术的发展趋势。2章ARM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1.2节的图2-1进

2、行描述。2.分析ARM7TDMI-S各字母所代表的含义。答:参考教材2.1.2ARM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。IRQ模式:也称为普

3、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

4、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

5、=1。C—进位或借位标志位对于加法指令(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

6、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_恢复CPSR;(2)从LR_恢复PC。6.ARM处理器字数据的存储格式有哪两

7、种?并指出这两种格式的区别。答:1)小端存储格式(Little-Endian)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,其中字节单元由高位到低位字节地址顺序为A,A+1。7.分析带有存储器访问指令(LDR)的流水线运行情况,并用图示说明其流水线的运行机制

8、。答:在ARM三级流水线下:对存储器的访问指令LDR就是非单周期指

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