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嵌入式练习题

1. 什么是嵌入式系统?其特点有些什么?答:嵌入式系统是以应用为中心,以计算机技术为基础,并且软硬件可裁剪,适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。

特点:(1)通常是面向特定应用,低功耗、体积小、集成度高;(2)是技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统;(3)软硬件必须高效率地设计,根据应用需求量体裁衣,去除冗余;(4)与具体应用有机结合,具有较长的生命周期;(5)为提高执行速度和系统可靠性,软件一般固化在存储器芯片或单片机本身中;(6)本身不具备自举开发能力,必须有一套开发工具和环境才能进行开发。

2. 嵌入式系统的BooTLoader的功能是什么?答: BooTLoader是系统加电后,操作系统内核或用户应用程序运行之前,首先必须运行的一段程序,即引导加载程序。

通过这段程序,为最终调用操作系统内核、运行用户应用程序准备好正确的环境。

3. 什么是嵌入式操作系统?为何要使用嵌入式操作系统?答:嵌入到对象体系中的专用计算机应用系统。

4. 目前嵌入式操作系统有哪些?答:(1)Windows CE(2)VxWorks(3)pSOS(4)QNX(5)Palm OS(6)嵌入式Linux 5. 构造嵌入式开发环境有哪几种形式?答:(1)交叉开发环境(2)软件模拟环境(3)评估电路板6. 嵌入式系统开发的基本流程?答:(1)系统定义与需求分析(2)规格说明(3)系统结构设计(4)构件设计(5)系统集成7. 什么是可编程片上系统?答:用可编程逻辑技术把整个系统放到一块硅片上,称作可编程片上系统PSOC.它是一种特殊的嵌入式系统,首先它是SOC,即由单个芯片实现整个系统的主要逻辑功能,具有一般SOC基本属性;其次,它又具备软硬件在系统可编程的功能,是可编程系统,具有可裁剪、可扩充、可升级等灵活的设计方式。

8. 有时要使用Thumb技术的原因?答:16位Thumb指令集是32位ARM指令集的子集,用16位代码密度的指令获得32位处理器的性能既节省存储空间及成本,又不降低处理性能,低功耗,小体积,低成本。

9. ARM处理器的工作模式有哪几种?答:用户模式,系统模式,管理模式,中止模式,未定义模式,IRQ模式,FIQ模式10. 寄存器R13,R14,R15的专用功能各是什么?答:R13寄存器的作用通常是堆栈指针,SP;R14用作子程序链接寄存器,LR;R15的功能是程序计数器,PC。

11. 寄存器CPSR,SPSR的功能各是什么?答:(1)CPSR寄存器称为当前程序状态寄存器,又称R16,在所有处理器模式下CPSR 都是同一个物理寄存器,保存了程序运行的当前状态。

包括各种条件标志、中断禁止/允许位、处理器模式位以及其它状态和控制信息。

(2)在每种异常模式下都有一个对应的物理寄存器——程序状态保存寄存器SPSR,当异常出现时,SPSR用于保存 CPSR的状态,以便异常返回后恢复异常发生时的工作状态。

12. PC和LR分别使用哪个寄存器?答:PC使用R15,LR使用R1413. ARM的异常有哪几种,各进入何种工作模式?他们退出各采用什么指令?答:(1)复位异常,(管理模式);(2)未定义指令异常,(未定义模式);(3)软件中断(SWI)异常,(管理模式);(4)指令预取中止异常,(中止模式);(5)数据访问中止(Data Abort)(中止模式);(6)外部中断请求(IRQ)(IRQ模式);(7)快速中断请求(FIQ)(FIQ模式)。

异常返回指令:(1)SWI,未定义的返回:MOVS PC,R14;(2)数据中止返回并重新存取:SUBS PC,R14,#8(3)IRQ,FIQ,预取中止的返回:SUBS PC,R14,#414. 什么是小端和大端存储器组织?答:(1)小端存储系统中,字的地址对应该字最低有效字节所对应的地址;半字的地址对应该半字最低有效字节所对应的地址(2)大端存储系统中,字的地址对应该字最高有效字节所对应的地址;半字的地址对应该半字最高有效字节所对应的地址15. 什么是数据的边界对齐?答:默认情况下,ADS编译器使用的是数据类型的自然边界对其方式。

数据的自然对其方式是指:如果该数据类型是n个字节的,那么该数据类型就按n字节对齐。

16. ARM核现在有哪几种?答:ARM7、 ARM9、ARM9E 、ARM10E,、SecurCore、StrongARM、Xscale17. ARM的寻址方式有哪些?各写一条说明。

答:(1)立即寻址:ADD R6,R6,#128 ;R6=R6+128(2)寄存器寻址:ADD R2,R3,R5 ;R2=R3+R5(3)寄存器移位寻址:ADD R0,R1,#3 ;R0=R1+8*R2(4)寄存器间接寻址:LDR R6,[R7] ;R6=[R7](5)变址寻址:LDR R2,[R3,#128] ;R2=[R3+128]LDR R2,[R3,#4]! ;R2=[R3+4],R3=R3+4LDR R2,[R3],#4 ;R2=[R3],R3=R3+4(6)多寄存器寻址:LDMIA R2,{R3,R5,R7} ;R3=[R2],R5=[R2+4],R7=[R2+8](7)堆栈寻址:STMFD SP! {R1-R7,LR}LDMFD SP! {R1-R7,LR}(8)块拷贝寻址:LDMIA R0!{R2-R9}STMIA R1,{R2-R9}(9)相对寻址18. 在ARM的立即寻址方式下其立即数如何在指令编码中表示?答:在ARM数据处理指令中,当参与操作的第二操作数为立即数型时,每个立即数都是采用一个8位的常数循环右移偶数位而间接得到。

其中循环右移的位数由一个4位二进制的两倍表示,如果立即数记作<immediate>,8位常数记作immed_8,4位的循环右移值记作rotate_imm,有效的立即数是由一个8位的立即数循环右移偶数位得到。

因此有效立即数immediate可以表示成:<immediate>=immed_8循环右移(2×rotate_imm)19. 指令ADR,ADRL、LDR、NOP是如何处理地址值读入到寄存器中的?答:ADR是将基于PC或者寄存器的地址值读入到寄存器的,ADR伪指令通常被替换成一条ADD 指令或SUB指令来实现该ADR指令的功能;而ADRL伪指令与ADR指令的最大不同之处是,它可以读取更大范围内的地址,而且被编译器替换成2条数据处理指令;LDR将一个32位的立即数或者一个地址值读取到寄存器中,大范围的地址读取;NOP在汇编时将被替换成ARM中的空操作。

20. 指令LDR R1,=0xFFF是如何将立即数0xfff读入到R1的?答:由于需要读取的寄存器的数据超过了MOV及MVN指令可操作的范围,编译器将该常数放在数据缓冲区中,同时用一条基于PC的LDR指令读取该常数。

LDR R1,[PC,offset_to_LPOOL]LTORG ;声明数据缓冲池LPOOL DCD OxFFF ;OxFFF放在数据缓冲池中。

21. 如何在c语言程序中内嵌汇编?答:内嵌的汇编指令包括大部分的ARM指令和Thumb指令,但是不能直接引用C的变量定义,数据交换必须通过ATPCS进行。

嵌入式汇编在形式上表现为独立定义的函数体22. 如何在汇编语言程序访问C语言的全局变量?答:汇编程序可以通过地址间接访问在C语言程序中声明的全局变量。

通过使用IMPORT关键词引人全局变量,并利用LDR和STR指令根据全局变量的地址可以访问它们。

对于不同类型的变量,需要采用不同选项的LDR和STR指令,如下所示:(1)unsigned char—— LDRB/STRB(2)unsigned short——LDRH/STRH(3)unsigned int——LDR/STR(4)char ——LDRSB/STRSB(5)Short——LDRSH/STRSH23. 在C语言程序如何调用汇编语言程序?答:为了保证程序调用时参数的正确传递,汇编程序的设计要遵守ATPCS。

在汇编程序中需要使用EXPORT伪操作来声明,使得本程序可以被其它程序调用。

同时,在C程序调用该汇编程序之前需要在C语言程序中使用extern关键词来声明该汇编程序。

24. 汇编语言程序调用C语言程序?答:为了保证程序调用时参数的正确传递,汇编程序的设计要遵守ATPCS。

在C程序中不需要使用任何关键字来声明将被汇编语言调用的C程序,但是在汇编程序调用该C程序之前需要在汇编语言程序中使用IMPORT伪操作来声明该C程序。

在汇编程序中通过BL 指令来调用子程序。

25. 在嵌入式C语言程序设计中为提高程序效率的相关设计技巧。

答:变量定义;参数传递;循环条件;以空间换时间;数学方法解决问题;使用位操作;嵌入汇编。

操作系统的内核、文件系统、编程接口等。

P192 P20125.嵌入式Linux操作系统的特点。

答:广泛的硬件支持、内核高效稳定、开放源码,软件丰富、优秀的开发工具、完善的网络通信和文件管理机制。

CE操作系统及其特点。

答:Windows CE是一个32位、多任务、多线程的操作系统,其开放式的设计结构适用于各种各样的设备,其主要特点:CE是一种压缩并可升级的软件系统,即使在小内存条件下,也能提供较高的性能;CE具有便于携带的优点,可以运行于多种微处理器上;CE拥有很好的电源管理系统,能延长移动设备的电池寿命;CE支持标准的通讯系统,可以非常方便地访问Internet,发送和接受电子邮件,浏览万维网。

27.程序解释(1)AREA COPYBS,CODE,READONLY ;定义一个代码段ENTRY ;程序入口LDR RO,=SRC ;取得原数据表的表头LDR R1,=DST ;取得目标数据表的表头MOV R2,#20 ;R4作为循环控制BCOPY MOVS R3,R2,LSR,#3 ;R3=R2 <<3 逻辑右移3位BEQ CWORD ;若Z=1,跳转到CWORDOCOPY LDMIA R0!,{R4-R11} ;加载R0指向的地址上的多字数据,保存到R4~R11中,R0值更新STMIA R1!,{R4-R11} ;将R4-R11的数据存储到R1指向的地址上,R1值更新SUBS R3,R3,#1 ;R3=R3-1BNE OCOPY ;若Z=0,跳转到OCOPYCWORD AND R2,R2,#7 ;R2=R2&7BEQ STOP ;若Z=1,跳转到STOPWCOPY LDR R3,{R0},#4 ;将R3中的字数据读入以R0为地址的存储器中,并将新地址R0+4写入R1STR R3,{R1},#4 ;将R3中的字数据写入以R1为地址的存储器中,并将新地址R1+4写入R1 SUBS R2,R2,#1 ;R2=R2-1BNE WCOPY ;若Z=0,跳转到WCOPYSTOP …………(2)在程序中常常需要根据一定的参数选择执行不同的子程序。

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