嵌入式系统课后答案

嵌入式系统2011作业 （非标准答案，仅供参考）

第1章 嵌入式系统概述 1、什么是嵌入式系统？ 答：

嵌入式系统指的是以应用为中心和以计算机技术为基础的，并且软硬件是可裁剪的，能满足应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等指标严格要求的专用计算机系统。

3、根据嵌入式系统的复杂程度，嵌入式系统可分为哪4类？ 答：

1：单个微处理器；

2：嵌入式处理器可扩展的系统； 3：复杂的嵌入式系统； 4：在制造或过程控制中使用的计算机系统。

5、从硬件系统来看，嵌入式系统由哪几部份组成？画出简图。 答：

P11图1-4

2.2 回答下列关于ARM 编程模式的问题

（1）在该模式下有多少通用寄存器 （2）CPSR 的作用是什么 （3）Z 位的作用是什么 （4）程序计数器保存在何处 答

（1）31个通用寄存器

（2）为状态寄存器，保存当前的状态，可以在任何模式下访问 （3）Z=1 运算结果为0 Z=0 运算结果不为0 （4）R15（PC ）

2.3 下列的arm 条件码的含义是什么 （1）EQ （2）NE （3）MI （4）VS （5）GE （6）LT 答

(1)z 置位 相等 (2)z 清零 不相等 (3)n 置位 负数 31个通用寄存

pc ，6个状

～R7不分组，R8～R14按模式分组，R15为程序计数器，CPSR 为状态寄存器，SPSR 为保存程序状态寄存器。

R13为堆栈指针寄存器，R14为链接寄存器。

CPSR 在各种模式下多可以访问，而在用户模式及系统模式下SPSR 不可以被访问。

2.6若寄存器R1=0x01020304，分别按照大端模式和小端模式存储在0x30000字单元中，试分别写出两种模式下内存存储内容，并标出内存地址 答 大端模式 0x30000 01 0x30001 02 0x30002 03 0x30003 04 小端模式 0x30000 04 0x30001 03 0x30002 02 0x30003 01

2.7 ARM 存储器的存储周期有几种类型？对应于Cache 访问和存储器访问是何存储周期？ 答：

ARM 存储器有4种存储周期：空闲周期，非顺序周期，顺序周期，协处理器寄存器传送周期。

一般地，对应于Cache 访问的存储周期是：非顺序周期。

对应于存储器访问的存储周期是：顺序周期和非顺序周期。

2.8何谓Cache ？简述Cache 的工作原理。 答：

高速缓存器：弥补主存速度，在CPU 与主存之间设置的高速，小容量存储器，构成Cache-主存存储层次，速度是Cache 的，容量是主存的。

工作原理：当CPU 要访问Cache

时，CPU送来主存地址，放到主存地

址寄存器中。然后通过地址变换部件把主存地址中的块号M变成Cache的块号m，并放到Cache地址寄存器中；同时将主存地址中的块内地址N直接作为Cache的块内地址n装入到Cache 地址寄存器中。如果地址变换成功，就用得到的Cache地址去访问Cache，从Cache中取出数据送到CPU中。如果地址变换不成功，则产生Cache失效信息，接着使用主存地址直接去访问主存储器，从主存储器中读出一个字送到CPU，同时将从主存储器中读出来的数据装入到Cache中去。此时如果Cache已经满了，则需要采用某种Cache替换策略把不常用的块先调出到主存储器中相应的块中，以便腾出空间来存放新调入的块。

教材：图2-12 Cache工作原理图

2.10 ARM的MMU主要实现什么功能？

答：

ARM的MMU主要实现的功能：

（1）虚拟存储空间到物理存储空

间的映射。

（2）存储器访问权限的控制。

（3）设置虚拟存储空间的缓冲特

性。

2.12 ARM支持的物理页有几种类

型？其容量为何值？

答：

ARM支持的物理页通常有4种类

型，其容量值如下：

段：大小为1MB的存储块。

大页：大小为64KB的存储块。

小页：大小为4KB的存储块。

极小页：大小为1KB的存储块。

2.13简述基于段的地址变换过程。

答：

ARM基于段的地址变换过程如

图所示。（教材：图2-19 基于段地

址的地址变换）

第3章ARM寻址方式与指令系统

2.如何从异常中断处理程序中返回？

需要注意哪些问题？

答：(1)中断处理完成后返回指令：

LDMFD SP!,{,RPC}

(2) 从异常中断处理程序中返回

时需要将CPSR中的CPU状

态恢复，同时将R14数据传

输给PC

4.假设R0的内容为0x8000,寄存器

R1,R2的内容分别为0x01与0x10，存

储器内容为0.连续执行下述指令后，

说明每条指令执行后PC如何变化？

存储器及寄存器的内容如何变化？

STMIB R0!,{R1，R2}

LDMIA R0!,{R1，R2}

解：执行第一条指令后，存储器中地

址为0x8004保存的内容为R1的内容，

即0X01，存储器中地址为0x8008保存

的内容为R2的内容，即0X10，寄存器

R1,R2的内容不变，仍分别为0x01与

0x10。R0的内容为0x8008。PC=PC+4。

执行第二条指令后，存储器内容

不变，寄存器R1保存的是存储器地址

CP15

为0x8008的内容：0x10,R2保存的是存储器的地址为0x800c的内容，即0。R0的内容为0x8010。PC=PC+4。

5.在ADS环境下，利用全局变量和局部变量声明伪操作及其赋值伪操作，分别举例来定义算术变量，逻辑变量和串变量。

解：（1）局部变量：

LCLA num1 ；定义一个局部的数字变量，变量名为num1

LCLL l2 ；定义一个局部的逻辑变量，变量名为l2

LCLS str3 ；定义一个局部的字符串变量，变量名为str3

num1 SETA 0xabcd

；将该变量赋值为0xabcd

l2 SETL {FALSE}

；将该变量赋值为真

str3 SETS “Hello!”

；将该变量赋值为“Hello!”（2）全局变量

GBLA num1 ；定义一个全局的数字变量，变量名为num1

num1 SETA 0xabcd ；将该变量赋值为0xabcd

GBLL l2 ；定义一个全局的逻辑变量，变量名为l2

l2 SETL {FALSE} ；将该变量赋值为假

GBLS str3 ；定义一个全局的字符串变量，变量名为str3 str3 SETS “Hello!”；将该变量赋值为“Hello!”

（3）变量赋值

LCLA num1 ；定义一个局部的数字变量，变量名为num1

num1 SETA 0x1234 ；将该变量赋值为0x1234

LCLS str3 ；定义一个局部的字符串变量，变量名为str3

str3 SETS “Hello!”；将该变量赋值为“Hello!”

LCLL l2 ；定义一个局部的逻辑变量，变量名为l2

l2 SETL {FALSE} ；将

该变量赋值为真

6.写出下述内存变量x,y,z的地址

begin equ 0x2000

map begin

x field 4

y field 8

z field 16

解：x,y,z的地址分别为

0x20000,0x20004,0x2000c

7.写出执行以下计算的指令序列，其

中X,Y,Z,R,W均为32位无符号数，两

数乘积不超过32位数范围。

(1)Z←W-(X+6)-(R+9)

(2)Z←(W*X)/16

解：

(1)LDR R4，=X

LDR R2，[R4]; R2←X

ADD R2，R2，#6

LDR R5，=R

LDR R3，[R5]; R3←R

ADD R3，R3，#9

LDR R6，=W

LDR R1，[R6]; R1←W

SUB R1，R1，R2

SUB R1，R1，R3

LDR R0，=Z

STR R1，[R0]; 存Z

(2)LDR R4，=X

LDR R2，[R4]; R2←X

LDR R6，=W

LDR R1，[R6]; R1←W

MUL R1，R1，R2

MOV R1,R1,LSR #4

LDR R0，=Z

STR R1，[R0]; 存Z

8.假定R0,R1中的内容为带符号数，

R2，R3中的内容为无符号数，写出指

令实现以下判断。

（1）若R3的内容超过R2的内容，

则转去执行EXCEED

（2）若R1的内容超过R0的内容，

则转去执行EXCEED

（3）若R2的内容等于0，则转去执

行ZERO

（4）若R0的内容和R1的内容相等，

则转去执行EQU

解：（1）CMP R3，R2

BHI EXCEED

（2）CMP R1，R0

BGT EXCEED

（3）CMP R2，#0

BEQ ZERO

（4）CMP R0，R1

BEQ EQU

9.已知数据段中的整数数组x和y，

试将x中的数按从大至小的顺序排

序，并存入y数组。

解：

思路：

1.采用冒泡排序对数组X排序，N-1

次循环，每次比较个数比上次减一；

2.采用多字数据拷贝方法，将数组X

中排好序的数据存入数组Y。

AREA Sort,CODE,READONLY

Num EQU 10

ENTRY

start

MOV r3,#0x0; 临时变

量

MOV r4,#0x0; 临时变

量

MOV r1,#num; 字数,相

当于外层循环变量

A1

LDR r0,=X; 相当于X

数组指针

MOV r2，r1; r2为内

层循环变量

A2

LDR r3,[r0],#4; 取以r0

为地址的数据

LDR r4,[r0],#-4 取以原

r0+4为地址的数据，并恢复r0

CMP r3,r4

BGT A3; 若r3>r4，则不需交换

STR r4,[r0],#4; 交换原r3与r3+4中的内容

STR r3,[r0],#-4 恢复原r0

A3

ADD r0,r0,#4; 形成下一个比较地址

SUB r2,r2,#1; 内层循环计数减1

CMP r2,#0

BNE A2

SUB r1,r1,#1; 外层循环计数减1

CMP r1,#0

BNE A1

;至此完成X数组中的数据排序，以下是将数组X中已排好序的数据存入数组Y

LDR r0,=x; 即源数据地址

LDR r1,=y; 即目的数据地址

MOV r2,#num; 传送个数

MOV sp,0x400; 设置堆栈指针

Blockcopy

MOV r3,r2,LSR,#3; 字数/8

BEQ copywords; 少于8，转

STMFD sp!,{r4-r11}; 入栈保护octcopy

LDMIA r0!, {r4-r11}; 加载8个字

STMIA r1!, {r4-r11}; 存入目的地址

SUBS r3，r3,#1

BNE octcopy

LDMFD sp!, {r4-r11}; 恢复copywords

ANDS r2,r2,#7

BEQ stop wordcopy

LDR r3,[r0],#4; ;加载1个

字

STR r3,[r1],#4;

SUBS r2,r2,#1

BNE wordcopy

stop

MOV r0,#0x18

LDR r1,=0x20026

SWI 0x123456

AREA ArrayData,DATA,READWRITE

x DCD

32,8F,74,1B,39,0D8,06,0A1,78,23

y DCD 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0

END

10、有100个有符号的字数据，存放

在内存BUFF中，试编写完整的程序

（包括代码段、数据段），从中找出最

大值、最小值，并分别放入内存单元

MAX、MIN中。

答：

AREA

Search,CODE,READONLY

;代码段

CODE32

BUFF DCD

23,54,34,64,35,34,……,98,0F5,39

；定义100个有符号字数据

NUM EQU 100

；定

义数据个数

ENTRY

start

LDR R3,=BUFF ；设

置初始地址

LDR R4,NUM ；取数

据个数

LDR R0,[R3] ；R0

存放最大数

LDR R1,[R3] ；R1

存放最小数

loop

LDR R2,[R3],#4 ；取比较数

据

CMP R2,R0

MOVGT R0,R2 ;若取

出的数大于R0中数据，则更新R0

CMP R2,R1

CMPLT R1,R2 ;若取

出的数小于R1中数据，则更新R1

SUBS R4,#0x01 ；计数减1

BNE loop ；计

数未完，继续

LDR R3,=MAX

STR R0,[R3]

LDR R3,=MIN

STR R1,[R3]

stop

MOV R0,#0x18 ；返回系统

LDR R1,0x20026

SWI 0x123456

AREA

DefineData,DATA,READWRITE

;数据段

MAX DCD 0 ；最大值单元

MIN DCD 0 ；最小值单元

END

11、编写1+2+3+…+100的汇编程序。

答：

/*R0中为最后之和*/

AREA

GetSum,CODE,READONLY

CODE32

ENTRY

start MOV R0,#0x0 ；R0

为累加和

MOV R1,#0x01 ；初始值为

1，以后逐次加1

loop ADD R0,R0,R1

ADD R1,R1,#1

CMP R1,#100

BLS loop ；计

数未完，继续

stop MOV R0,#0x18 ；返回系统LDR R1,0x20026

SWI 0x123456

END

12、如何实现128位数的减法？举例说明。

答：

例如：R3R2R1R0←R3R2R1R0-R7R6R5R4

SUBS R0,R0,R4 ；加“S”会影响状态位，使后面的SBC有意义SBCS R1,R1,R5

SBCS R2,R2,R6

SBC R3,R3,R7

13、将存储器中起始地址M1处的4个字数据移动到地址M2处。

答：

M1 DCD 321，5345，7454，32 ;源，4个字

M2 DCD 0，0，0，0

;目的

LDR R0,=M1

LDR R1,=M2

LDMIA R0!,{R2-R5}

STMIA R1!,{R2-R5}

14、参考CPSR寄存器中各标志位的含义，使处理器工作在系统模式下。

答：当处理器处于用户模式时，不能进入系统模式；

当处理器处于特权模式时，用指令MSR CPSR_c,#0XDF ，能使处理器进入系统模式。

15、用跳转指令实现两段程序间的切换。

答：

B 跳转指令可附加条件域，实现-32M~+32M范围的跳转；

BL 带返回的跳转指令保存返回地址，多用于子程序调用，

实现程序切换；

BX 带状态切换的跳转指令

程序切换时，带有ARM和Thumb的

状态切换；

BLX 带返回和状态切换的跳转指令

保存返回地址，并带有状态切换。

举例：

LDR R0,=5 ;R0初值为5

func1 SUB R0,R0,#1

CMP R0,#2

BEQ func2 ;R0减为2则

切换至func2

BNE func1

func2 ADD R0,R0,#1

CMP R0,#5

BEQ func1 ;R0增至5时

切换至func1

BNE func2

实现func1和func2之间的切换。

第5章ARM接口设计技术

1、S3C44B0具有多少通用I/O口？它

们具有哪些功能？

答：71个。分别包含在7组多功能端

口组中。

端口A：10位，输出端口（地址线）

端口B：11位，输出端口（bank选择

线和SDRAM的接口信号）

端口C：16位，输入/输出端口（数据

线、IIS接口或LCD数据线等）

端口D：8位，输入/输出端口（LCD

的信号线）

端口E：9位，输入/输出端口（串口

信号线和定时器输出）

端口F：9位，输入/输出端口（多功

能I/O口）

端口G：8位，输入/输出端口（多功

能I/O口）

4、如果LCD坐标原点在右下角，分

辨率为240*180，触摸屏坐标原点在

右上角，试给出触摸屏输出坐标的转

换公式，并简述其对触摸屏的分辨率

有什么影响。

答：

X_lcd=(x-x_min)/(x_max-x_min)*240

Y_lcd=(y-y_min)/(y_max-y_min)*180

其中，x,y为触摸屏的x,y坐标，

x_min,x_max为触摸屏X轴上

的最小坐标值和最大坐标值，

y_min,y_max为触摸屏Y轴上

的最小坐标值和最大坐标值。

对触摸屏本身的分辨率无影响，

但是若触摸屏分辨率大于LCD分辨

率，则会使显示效果降为LCD的分辨

率大小。

5、S3C44B0内部LCD控制器是否支

持RGB像素点字节的数据格式？

答：支持

6、S3C44B0的UART接口具有哪些

功能特性？232串行通信的数据格式

是什么？

答：

（1）S3C44B0的UART单元提供两

个异步串口（SIO），每个SIO都可以

在中断模式和DMA模式下工作，支

持波特率最大为115.2kb/s，每个SIO

通道都有一个16字节的接收与发送

FIFO缓冲区。每个UART模块均包含

4个部件：波特率发生器、发送器、接

收器和控制单元。

（2）异步通信时：1位起始位、先低

后高的数据位、奇偶校验位、1~2位

停止位；

同步通信时：将许多字符聚集成

一字符块，在每块信息之前加上1~2

个同步字符，字符块之后再加入适当

的错误检测数据。

7、假设要将S3C44B0的UART1设

置为波特率9600b/s、7位数据位、2

个停止位、1位校验位，并采用流控制工作，该如何设置？给出完成该设置功能的代码段。

答：

rUFCON1=0x0;

rUCON1=0x45;

rUBRDIV1=(int)(MCLK/(9600*16)+0.

5)-1;

rULCON1=0x26;//0x26奇校验或0x2e 偶校验

rUMCON1=0x10;//流控制

10、DS7843的控制字是什么？各位代表的意义是什么？

答：DS7843的控制字共8位，从高至低依次为

S：数据传输起始标志（必须为1）

A2~A0：通道选择位

MODE：A/D转换精度选择位SER/DFR：参考电压选择位

PD1和PD0：省电模式选择位

11、简述D/A转换器的分类。

答：电压输出型、电流输出型、乘算型。

12、简述D/A转换器的主要技术指标。答：分辨率、建立时间、其他指标