嵌入式系统(ARM)考试复习题(试题+答案)

例如指令：
ADD R0,R0,#1
；R0←R0 + 1
MOV R0,#0xff00
；R0←0xff00
（3）寄存器移位寻址
寄存器移位寻址是 ARM 指令集特有的寻址方式。第 2 个寄
存器操作数在与第 1 个操作数结合之前，先进行移位操作。
例如指令：
MOV R0,R2,LSL #3
；R2 的值左移 3 位，结
1、实现 ARM 工作状态转换的指令，其句法如下：
BX 目标地址
（1）BX 指令将引起处理器转移到目标地址所指向的地址处执
行。
（2）目标地址的位[0]不用来作为地址的一部分。
a.若目标地址的位[0]为 1，则指令将 CPSR 中的标志 T 置
位，且将目标地址的代码解释为 Thumb 代码；
b.若目标地址的位[0]为 0，则指令将 CPSR 中的标志 T 复
（1）拷贝 CPSR 到 SPSR_<mode> （2）设置适当的 CPSR 位：
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a.改变处理器状态进入 ARM 态
b.改变处理器模式进入相应的异常模式
c.设置中断禁止位禁止相应中断 (如需要)
（3）保存返回地址到 LR_<mode>
（4）设置 PC 为相应的异常向量地址
2、返回时, 异常处理程序需要:
具有较高的执行效率。
2、CISC 和 RISC
类别
CISC
RISC
指令系统 指令数量很多
较少，通常少于 100
执行时间 有些指令执行时间很长，如整
块的存储器内容拷贝；或将多 没有较长执行时间的指令
个寄存器的内容拷贝到存贮器
编码长度 编码长度可变，1-15 字节
编码长度固定，通常为 4 个字节
寻址方式 寻址方式多样
Байду номын сангаас
(2) 6 个状态寄存器。
2、R0～R7 为未分组的寄存器，也就是说对于任何处理器模
式，这些寄存器都对应于相同的 32 位物理寄存器。
3、寄存器 R8～R14 为分组寄存器。它们所对应的物理寄存器 取决于当前的处理器模式，几乎所有允许使用通用寄存器的指令都 允许使用分组寄存器。
4、寄存器 R8～R12 有两个分组的物理寄存器。一个用于除 FIQ 模式之外的所有寄存器模式，另一个用于 FIQ 模式。这样在发 生 FIQ 中断后，可以加速 FIQ 的处理速度。
ASR：算术右移（Arithmetic Shift Right），移位过程中保持 符号位不变，即如果源操作数为正数，则字的高端空出的位补 0， 否则补 1
ROR：循环右移（Rotate Right），由字的低端移出的位填入 字的高端空出的位
RRX ： 带 扩 展 的 循 环 右 移 （ Rotate Right extended by 1 place）,操作数右移一位，高端空出的位用原 C 标志值填充。
是中断服务子程序的地址，PC 指针跳入到中断服务子程序，进行
表 3.4.3 S3C2410A 的端口 C I/O 口配置情况
中断处理。
端口 C
可选择的引脚端功能
GPC15～GPC8
输入/输出
VD7～VD0
–
GPC7～GPC5
输入/输出
LCDVF2～LCDVF0
–
GPC4
输入/输出
VM
–
GPC3
输入/输出
5、寄存器 R13、R14 分别有 6 个分组的物理寄存器。一个用 于用户和系统模式，其余 5 个分别用于 5 种异常模式。 三、处理器工作模式
1、ARM 处理器有 7 种工作模式； ● usr（用户模式）：ARM 处理器正常程序执行模式。 ● fiq（快速中断模式）：用于高速数据传输或通道处理 ● irq（外部中断模式）：用于通用的中断处理 ● svc（管理模式）：操作系统使用的保护模式 ● abt (数据访问终止模式)： 当数据或指令预取终止时进入 该模式，可用于虚拟存储及存储保护。 ● sys（系统模式）： 运行具有特权的操作系统任务。 ● und（未定义指令中止模式）：当未定义的指令执行时进入 该模式，可用于支持硬件协处理器的软件仿真。 ARM 微处理器的运行模式可以通过软件改变，也可以通过外 部中断或异常处理改变。 除用户模式以外，其余的所有 6 种模式称之为非用户模式，或 特权模式（Privileged Modes）；其中除去用户模式和系统模式以 外的 5 种又称为异常模式（Exception Modes），常用于处理中断 或异常，以及需要访问受保护的系统资源等情况。 2、除用户模式外，其它模式均为特权模式。ARM 内部全部系 统资源和一些片内外设在硬件设计上只允许（或者可选为只允许） 特权模式下访问。 3、此外，特权模式可以自由的切换处理器模式，而用户模式 不能直接切换到别的模式。 四、ARM 异常处理 1、当异常产生时, ARM 核:
同一个存储器的不同物理位置；采用单一的地址及数据总线，程序
指令和数据的宽度相同。程序计数器（PC）是 CPU 内部指示指令
和数据的存储位置的寄存器。
（2）哈佛结构的主要特点是将程序和数据存储在不同的存储
空间中，即程序存储器和数据存储器是两个相互独立的存储器，每
个存储器独立编址、独立访问。提高执行速度，提高数据的吞吐率,
例如指令：
MOV R1,R2
；R1←R2
SUB R0,R1,R2
；R0←R1- R2
（2）立即寻址
在立即寻址指令中数据就包含在指令当中，立即寻址指令的操
作码字段后面的地址码部分就是操作数本身，取出指令也就取出了
可以立即使用的操作数（也称为立即数）。立即数要以“＃”为前
缀，表示 16 进制数值时以“0x”表示。
控制 ROM, SRAM, SDRAM, etc .
（3）除 Bank0 (16/32-bit) 外，所有的 Bank 都可以通过编
程选择总线宽度= (8/16/32-bit) ；
（4）7 个 Bank 固定起始地址，最后一个 Bank 可调整起始地
址；
（5）最后两个 Bank 大小可编程
（6）所有 Bank 存储周期可编程控制；
（4）寄存器间接寻址 指令中的地址码给出的是一个通用寄存器编号，所需要的操作 数保存在寄存器指定地址的存储单元中，即寄存器为操作数的地址 指针，操作数存放在存储器中。 例如指令 ： LDR R0,[R1] ；R0←[R1]（将 R1 中的数值作为地址，取 出此地址中的数据保存在 R0 中） STR R0,[R1] ；[R1] ←R0 （5）变址寻址 变址寻址是将基址寄存器的内容与指令中给出的偏移量相 加，形成操作数的有效地址，变址寻址用于访问基址附近的存储单 元，常用于查表，数组操作，功能部件寄存器访问等。 例如指令： LDR R2,[R3,#4] ；R2←[R3 + 4] （将 R3 中的数值加 4 作为地址，取出此地址的数值保存在 R2 中） STR R1,[R0,#-2] ；[R0-2] ← R1 （将 R0 中的数值减 2 作为地址，把 R1 中的内容保存到此地址位 置） （6）多寄存器寻址（LDM/STM） LDM/STM 指令可以把存储器中的一个数据块加载到多个寄 存器中，也可以把多个寄存器中的内容保存到存储器中。寻址操作 中的寄存器可以是 R0-R15 这 16 个寄存器的子集或是所有寄存器。 采用多寄存器寻址方式，一条指令可以完成多个寄存器值的传送，
果放入 R0，即 R0=R2 * 8
ANDS R1,R1,R2,LSL R3 ；R2 的值左移 R3 位，
然后和 R1 相与操作，结果放入 R1
可采用的移位操作如下：
LSL：逻辑左移（Logical Shift Left），寄存器中字的低端空出 的位补 0。
LSR：逻辑右移（Logical Shift Right），寄存器中字的高端空 出的位补 0。
（7）如果同时使用 Bank6/ Bank7，则要求连接相同容量的
存储器，而且其地址空间在物理上是连续的。
2、S3C2410 的 I/O 口配置
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S3C2410 有 117 个多功能口，掌握如何通过软件编程对每个
（2）模式切换。根据发生的中断类型，进入 IRQ 模式或 FIQ 模
I/O 口进行配置。如将端口 C 的最低 2 为设置为 01，既设置成输 式。
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这种寻址方式用一条指令最多可以完成 16 个寄存器值的传送。 格式为： LDM（或 STM）{条件}{类型} 基址寄存器{！}，寄存器列
表{∧} 该指令的常见用途是将多个寄存器的内容入栈或出栈。
（7）堆栈寻址 堆栈是一种数据结构，堆栈是特定顺序进行存取的存储区，操 作顺序分为“后进先出”和“先进后出”，堆栈寻址时隐含的，它 使用一个专门的寄存器（堆栈指针）指向一块存储区域（堆栈）， 指针所指向的存储单元就是堆栈的栈顶。 （8）块复制寻址 块复制寻址用于把一块从存储器的某一位置复制到另一位置， 是一个多寄存器传送指令。 （9）相对寻址 相对寻址是变址寻址的一种变通，由程序计数器 PC 提供基准 地址，指令中的地址码字段作为偏移量，两者相加后得到的地址即 为操作数的有效地址。 2、堆栈寻址 满递增堆栈（FA）：堆栈指针指向最后压入的数据，且由低地 址向高地址生成。 满递减堆栈（FD）：堆栈指针指向最后压入的数据，且由高地 址向低地址生成。 空递增堆栈（EA）：堆栈指针指向下一个将要放入数据的空位 置，且由低地址向高地址生成。 空递减堆栈（ED）：堆栈指针指向下一个将要放入数据的空位 置，且由高地址向低地址生成。 3、多寄存器寻址(块拷贝寻址) （1）块拷贝寻址是多寄存器传送指令 LDM/STM 的寻址方式。 LDM/STM 指令可以把存储器中的一个数据块加载到多个寄存器 中，也可以把多个寄存器中的内容保存到存储器中。寻址操作中的 寄存器可以是 R0-R15 这 16 个寄存器的子集或是所有寄存器。 （2） LDM/STM 指令依据其后缀名的不同其寻址的方式也有 很大不同。 （3）LDMIA R1！，{R0，R2，R3}指令执行后，R1 的值变为
嵌入式系统（ARM）考试试卷（A 卷）
一、嵌入式微处理器体系结构
嵌入式微处理器的体系结构可以采用冯·诺依曼体系结构或哈
佛体系结构，指令系统可以选用精简指令系统 RISC 和复杂指令集
系统 CISC。
1、冯·诺依曼体系结构和哈佛体系结构；
（1）冯·诺依曼结构的计算机由 CPU 和存储器构成，其程序
和数据共用一个存储空间，程序指令存储地址和数据存储地址指向
R1+12—>R1；
注：！决定 Rn 的值是否随着传送而改变
寻址模式
描述
起始地址 结束地址
Rn!
IA
执行后增加
R
Rn+4*N
Rn+4*N
IB
执行前增加
Rn+4
Rn+4*N
Rn+4*N
DA
执行后减少
Rn
Rn-4*N
Rn-4*N
DB
执行前减少
Rn-4
Rn-4*N
Rn-4*N
六、ARM 状态与 Thumb 状态 的转换
简单寻址
可以对存储器和寄存器进行算 只能对寄存器对行算术和
操作
术和逻辑操作
逻辑操作，Load/Store 体 系结构
编译
难以用优化编译器生成高效的 采用优化编译技术，生成
目标代码程序
高效的目标代码程序
二、ARM 状态各模式下的寄存器
1、所有的 37 个寄存器，分成两大类：
(1)31 个通用 32 位寄存器；
（1）从 SPSR_<mode>恢复 CPSR
（2）从 LR_<mode>恢复 PC
（3）注意:这些操作只能在 ARM 态执行.
五、ARM 指令集
1、ARM 寻址方式：掌握 ARM 微处理器 9 种寻址方式的特点。
（1）寄存器寻址
操作数的值在寄存器中，指令中的地址码字段给出的是寄存器
编号，寄存器的内容是操作数，指令执行时直接取出寄存器值操作。
位，且将目标地址的代码解释为 ARM 代码。
七、 ARM 的硬件系统结构
1、S3C2410 的存储器系统
（1）S3C2410 支持大、小端模式，可通过软件选择大小端模
式；
（2）存储空间分成 8 个 Bank，每个 Bank128Mbytes，总共
1GB；
6 个 Bank 用于控制 ROM, SRAM, etc. 剩余的 2 个 Bank 用于
出模式，其余位不变。
（3）获取中断服务子程序地址。PC 指针跳到异常向量表所保存
rGPCCON
=
rGPCCON&0xfffffffc|0x00000001; 的 IRQ 或 FIQ 地址处，IRQ 或 FIQ 的异常向量地址处一般保存的
rGPCDAT= rGPCDAT |0x001; //PC0 口电平输出高
VFRAME
–
GPC2
输入/输出
VLINE
–
GPC1