周立功-arm嵌入式系统基础教程课后习题答案

第一章

思考与练习

1、举出3个书本中未提到的嵌入式系统的例子。

答:红绿灯控制,数字空调,机顶盒

2、什么叫嵌入式系统

嵌入式系统：以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系

统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。

3、什么叫嵌入式处理器？嵌入式处理器分为哪几类？

嵌入式处理器是为完成特殊的应用而设计的特殊目的的处理器。

嵌入式微处理器(Embedded Microprocessor Unit, EMPU)

嵌入式微控制器(Microcontroller Unit, MCU)

嵌入式DSP 处理器(Embedded Digital Signal Processor, EDSP)

嵌入式片上系统(System On Chip)

4、什么是嵌入式操作系统？为何要使用嵌入式操作系统？

是一段在嵌入式系统启动后首先执行的背景程序，首先，嵌入式实时操作系统提高了系统的可靠性。

其次，提高了开发效率，缩短了开发周期。再次，嵌入式实时操作系统充分发挥了32 位CPU 的多任务潜力。

第二章

1、嵌入式系统项目开发的生命周期分哪几个阶段？各自的具体任务是什么？

项目的生命周期一般分为识别需求、提出解决方案、执行项目和结束项目4 个阶段。

识别需求阶段的主要任务是确认需求，分析投资收益比，研究项目的可行性，分析厂商所应具备的条件。

提出解决方案阶段由各厂商向客户提交标书、介绍解决方案。

执行项目阶段细化目标，制定工作计划，协调人力和其他资源；定期监控进展，

分析项目偏差，采取必要措施以实现目标。

结束项目阶段主要包括移交工作成果，帮助客户实现商务目标；系统交接给维护人员；结清各种款项。

2、为何要进行风险分析？嵌入式项目主要有哪些方面的风险？

在一个项目中，有许多的因素会影响到项目进行，因此在项目进行的初期，在客户和开发团队都还未投入大量资源之前，风险的评估可以用来预估项目进行可能会遭遇的难题。

需求风险；时间风险；资金风险；项目管理风险

3、何谓系统规范？制定系统规范的目的是什么？

规格制定阶段的目的在于将客户的需求，由模糊的描述，转换成有意义的量化数据。

4、何谓系统规划？为何要做系统规划

系统规划就是拟定一个开发进程，使项目在合理的进程范围中逐渐建构完成。其目地是让客户可以进一步地掌握系统开发的进程，并确定检查点，以让双方确定项目是否如预期中的进度完成。

5、为什么在项目结束前需要进行项目讨论？

项目的讨论一个项目进行的反馈机制。通过这一个程序，项目团队的经验才可以被记录

下来，也就是说，这是一个撰写项目历史的过程。

第三章

1、ARM7TDMI中的T、D、M、I的含义是什么？

64 位乘法指令（带M 后缀的）、支持片上调试（带D 后缀的）、高密度16 位的Thumb

指令机扩展（带T 后缀的）和EmbededICE 观察点硬件（带I 后缀的）

2、ARM7TDMI采用几级流水线？使用何种存储器编址方式？

三级流水线（取指译码执行）；使用了冯·诺依曼（Von Neumann ）结构，指令和数据共用一条

32 位总线。

3、ARM处理器模式和ARM处理器状态有何区别？

处理器模式指的是处理器在执行程序时在不同时刻所处的不同状态，处理器状态指的是处理器当前所执行的指令集。

4、分别列举ARM的处理器模式和状态。

状态：

ARM 状态32 位，这种状态下执行的是字方式的ARM 指令

Thumb 状态16 位，这种状态下执行半字方式的Thumb 指令

模式：

用户模式、快中断模式、中断模式、管理模式、中止模式、未定义模式和系统模式。

5、PC和LR分别使用哪个寄存器？

PC使用R15寄存器，LR使用R14寄存器

6、R13寄存器的通用功能是什么？

堆栈

第四章

1、基础知识

（1）ARM7TDMI(-S)有几种寻址方式？LOR R1，[R0，#0x08]属于哪种寻址方式？

1. 寄存器寻址；

2. 立即寻址；

3. 寄存器移位寻址；

4. 寄存器间接寻址；

5. 基址寻址；

6. 多寄存器寻

址；7. 堆栈寻址；8. 块拷贝寻址；9. 相对寻址；LOR R1，[R0，#0x08]属于基址寻址。

（2）ARM指令的条件码有多少个？默认条件码是什么？

16条，默认条件码是AL。

（3）ARM指令中第二个操作数有哪几种形式？举例5个8位图立即数。

(1) 立即数；(2) 寄存器；(3) 寄存器及移位常数；

0x3FC（0xFF<<2）、0、0xF0000000(0xF0<<24)、200(0xC8)、0xF0000001(0x1F<<28)。

（4）LDR/STR指令的偏移形式有哪4种？LDRB和LDRSB有何区别？

(1) 零偏移；(2) 前索引偏移；(3) 程序相对偏移；(4) 后索引偏移。LDRB就是读出指定地址的数

据并存入指定寄存器，LDRSB读出指定地址的数据，并高24位用符号位扩展，再存入指定寄存器。（5）请指出MOV指令与LDR加载指令的区别及用途。

MOV 将8 位图(pattern)立即数或寄存器(operand2)传送到目标寄存器(Rd)，可用于移位运算等操作。

读取指定地址上的存储器单元内容，执行条件AL.

（6）CMP指令的操作是什么？写一个程序，判断R1的值是否大于0x30，是则将R1减去0x30。

CMP 指令将寄存器Rn 的值减去operand2 的值，根据操作的结果更新CPSR 中的相应条件标志位，以便后面的指令根据相应的条件标志来判断是否执行。

CMP R1,0x30

SUBHI R1,R1,0x30

（7）调用子程序是用B还是用BL指令？请写出返回子程序的指令？

BL 指令用于子程序调用。

MOV PC，R14

（8）请指出LDR伪指令的用法。指令格式与LDR加载指令的区别是什么？

LDR 伪指令用于加载32 位的立即数或一个地址值到指定寄存器。第二个数为地址表达式。

（9）ARM状态与Thumb状态的切换指令是什么？请举例说明。

BX指令，

（10）Thumb状态与ARM状态的寄存器有区别吗？Thumb指令对哪些寄存器的访问受到一定限制？

Thumb状态下不能更新CPSR 中的ALU 状态标志。，Thumb指令对R8~R15寄存器访问受限。（11）Thumb指令集的堆栈入栈、出栈指令是哪两条？

PUSH POP

（12）Thumb指令集的BL指令转换范围为何能达到±4MB？其指令编码是怎样的？

Thumb 采用两条16 位指令组合成22 位半字偏移(符号扩展为32 位)，使指令转移范围为±4MB。

2 有符号和无符号加法

下面给出A 和B 的值，您可先手动计算A+B，并预测N、Z、V 和C 标志位的值。然后修改程序清单4.1 中R0、R1 的值，将这两个值装载到这两个寄存器中(使用LDR 伪指令，

如LDR R0,=0x FFFF0000)，使其执行两个寄存器的加法操作。调试程序，每执行一次加法操作就将标志位的状态记录下来，并将所得结果与您预先计算得出的结果相比较。如果两个操作数看作是有符号数，如何解释所得标志位的状态？同样，如果这两个操作数看作是无符数，所得标志位又当如何理解？