嵌入式系统开发基础—基于ARM微处理器和Linux操作系统的课后答案

1-1 什么是嵌入式系统？嵌入式系统和普通计算机系统的区别是什么？举例说明。

答：

问题一：嵌入式系统是以应用为中心，以计算机为基础，其软硬件可裁剪配置，对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格约束的一种专用计算机系统。

1-2 简述嵌入式系统的构成

1-3

答：R13：也记作SP，在ARM指令集中虽然没有强制，但是通常用于堆栈指针SP；在Thumb 指令集中强制其作为堆栈指针。

R14：也记作程序连接寄存器LR(Link Register)，用于保存子程序调用或异常中断处理返回时程序的返回地址。

R15：也记作程序计数器PC，用于标示下一条将要执行的指令地址。

CPSR：程序状态寄存器，包含条件标识位、中断标识位、当前处理器模式等状态和控制位。

SPSR：备份的程序状态寄存器。在异常中断处理过程中，用于保存被中断处理程序的执行现场和处理器状态。

1-4

答：（1）复位异常中断：当系统上电、复位、软件复位时产生该类型中断。

（2）未定义指令异常中断：当ARM处理器或系统中的协处理器认为当前指令未定义时，产生该中断。通常利用该中断模拟浮点向量运算。

（3）软件中断：可用于用户模式下特权操作的调用，既可以是系统功能，也可以是用户自定义的功能。

（4）指令预取中止异常中断：如果处理器预取的指令地址不存在，或者该地址不允许当前指令访问，产生该类型的中断。

（5）数据访问中止异常中断：如果数据访问的目标地址不存在，或者该地址不允许当前指令访问，则产生该中断。

（6）外部中断：当处理器的外部中断请求引脚有效，而且CPSR的I控制位被清除时，产生该类型的中断

（7）快速外部中断：当处理器的快速中断请求引脚有效，而且CPSR的F控制位被清除时，产生该中断。

1-5

答：（1）ADR R0, TABLE

(2) ADR R1, DATA

LDR R0, [R1]

(3) LDR R0, =DATA

(4) TABLE EQU 800

MOV R0, #TABLE

(5) TABLE SPACE 20

1-6

答：

R0=DATA1这组数据在存储器中所存放的起始地址，由编译器分配;

R1=0x0C0D0E0F; R2=0xF; R3=0x8020; [0x8020]=R1

1-7

答：

AREA SWITCH, CODE, READONLY

ENTRY

AND R2, R0, 0x3 ;R2 R0的低两位

MOV R2, R2, LSL #30 ;将低两位移动到高两位

BIC R0, R0, 0x3 ;将R0的低两位清0

AND R3, R1, 0xC0000000 ;R3R1的高两位

MOV R3, R3, LSR #30 ;将高两位移动到低两位

BIC R1, R1, 0xC0000000 ;将R1的高两位清0

ORR R0, R0,R3 ;R1的高两位写入到R0的低两位

ORR R1, R1, R2 ;R0的低两位写入到R1的高两位

END

1-8

答：

// main.c

Include “stdio.h”

extern int sum (int num[], int n);

main(){

int array[10]={20, 30, 23, 5,15,64,6,15,72,73 };

int HE=sum(array, 10);

printf(“The sum of array is %d”, HE);

}

//huibian.s

AREA ASM, CODE, READONLY

EXPORT sum

sum MOV R2, #0

LOOP LDR R3, [R0], #4

ADD R2, R2, R3

SUB R1, R1, 1

CMP R1, 0

BNE LOOP

MOV R0, R2

MOV PC, LR

END

1-9

答：（1）要求很强的实时性，支持快速而明确的上下文切换

（2）具有高度的可裁剪性，支持动态链接，能够通过装卸某些模块来达到系统所需要的功能

（3）具有快速有效的中断和异常处理能力

（4）具有优化的浮点支持

（5）能够进行动态的内存管理

2-1 略。

2-2 略

2-3 略

2-4 按照要求完成以下操作。

（1）创建文件夹test。

mkdir test

（2）进入test目录。

cd test

（3）在test目录下用Vi编辑一个新文件test.c，其内容如下：

#include

int main()

{

int a,i=0;

a=0;

while(i<20)

{

a=a+3;

printf("the value of a=％d \n",a);

sleep(1);

i=i+1;

return 0;

}

}

vi test.c

（4）保存退出test.c。

（5）按照下面的要求编译test.c。

使用gcc -o test.o test.c编译，生成test.o。

使用gcc -g -o gtest.o test.c编译，生成gtest.o。

比较gtest.o 与 test.o的大小，哪个大？为什么？

gtest.o 比 test.o 大，因为前者加入了一些调试信息。

（6）执行gtest.o与test.o。

2-5 使用GDB调试上面的程序gtest.o。

（1）进入GDB调试环境，读入调试程序。

gdb gtest.o

（2）列出源文件内容。

list

（3）在程序a=0;处设置一个断点。

breakpoint

（4）在程序printf("the value of a=%d \n",a);处设置一个断点。

（5）执行该程序。

run

（6）查看变量a的值。

print a

（7）查看变量a的类型。

（8）执行下一个源程序行，从而执行其整体中的一个函数。

（9）从断点开始继续执行到下一个断点。

（10）查看变量a的值，看看a是否有变化？

（11）不停地执行continue，直到程序结束。

（12）退出GDB。

2-6 根据要求编写Makefile文件。

五个文件分别是main.c、display1.h、display1.c、display2.h、display2.c，

具体的代码如下：

#include "stdio.h"

int main(int argc,char **argv)

{

display1 ("hello");

display2("hello");

}

display1.h

void display1 (char *print_str);

display2.h

void display2 (char *print_str);

display1.c

#include "display1.h"

void display1(char *print_str)