嵌入式系统课后习题-部分答案(PDF)

第一章

1-1.简述嵌入式系统的定义。

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。

1-2.简述嵌入式系统的组成。

从体系结构上看，嵌入式系统主要由嵌入式处理器、支撑硬件和嵌入式软件组成。其中嵌

入式处理器通常是单片机或微控制器，支撑硬件主要包括存储介质、通信部件和显示部件

等，嵌入式软件则包括支撑硬件的驱动程序、操作系统、支撑软件及应用中间件等。

嵌入式系统的组成部分是嵌入式系统硬件平台、嵌入式操作系统和嵌入式系统应用。嵌入

式系统硬件平台为各种嵌入式器件、设备（如ARM 、PowerPC、Xscale、MIPS等）；嵌入

式操作系统是指在嵌入式Linux、uCLinux、WinCE等。

1-3.ARM7处理器使用的是（ARMv4）指令集。ARM7内核采用冯·诺依曼体系结构，数据

和指令使用同一条总线。内核有一条3级流水线，执行ARMv4指令集。

1-6.ARM9采用的是（5）级流水线设计。存储器系统根据哈佛体系结构（程序和数据空间

独立的体系结构）重新设计，区分数据总线和指令总线。

第二章

2-1.简述ARM可以工作在几种模式。

ARM处理器共有7种工作模式：用户模式（User）、快速终端模式（FIQ）、外部中断模式（IRQ）、特权模式（svc）、数据访问中止模式（Abort）、未定义指令中止模式（Undef）、系统模式（System）。除用户模式外其他6种模式称为特权模式。在特权模式下，程序可以访问所有的系统资源，也可以任意地进行处理器模式切换。再除去系统模式，其余5种模式又称为异常模式。

2-2.ARM核有多少个寄存器？

ARM处理器有如下37个32位长的寄存器：

（1）30个通用寄存器；

（2）6个状态寄存器：1个CPSR（Current Program Status Register，当前程序状态寄存器），5个SPSR（Saved Program Status Register，备份程序状态寄存器）；

（3）1个PC（Program Counter，程序计数器）。

2-3.什么寄存器用于存储PC和LR寄存器？

寄存器R15称为程序计数器（Program

Counter，PC），寄存器R14又被称为连接寄

存器（Link Register，LR）。

2-4.R13通常用来存储什么？

R13（the Stack Point，SP，栈指向），用于存

储堆栈指针。

2-5.系统模式使用的寄存器最少。（不确定）

2-6.CPSR的（第5位T位）反映了处理器的

状态。P15

2-7.ARM有哪几个异常类型？P20

ARM体系结构中，存在7种异常处理。

复位异常、未定义指令异常、软中断、预取指令异常、数据访问中止异常、外部中断请求、快速中断请求。

2-8.复位后,ARM处理器处于何种模式、何种状态？

ARM状态？！（不清楚）

2-9.BIC指令有什么作用？

BIC（Bit Clear）位清零指令，将寄存器Rn的值与第2个源操作数shifter_operand的值的反码按位做“逻辑与”操作，结果保存到Rd中。指令的语法格式

BIC{}{S} ,,

2-10.当指令SWI指令时，会发生什么？

软件中断指令（Software Interrupt，SWI）用于产生软中断，从而实现从用户模式变换到管理模式，CPSR保存到管理模式的SPSR中，执行转移到SWI向量，在其他模式下也可以使用SWI指令，处理器同样切换到管理模式。

第三章

3-2.如何从ARM状态切换到Thumb状态？P54

对于汇编程序来说，可以有两种方法来实现程序状态的切换。第一种方法是利用连接器提供的交互子程序Veneer来实现程序状态的切换，这时用户可以使用指令BL来调用子程序；第二种方法是用户自己编写状态切换的程序。

BX指令

ARM状态下的BX指令，使程序跳转到指令中指定的参数Rm所指定的地址执行程序，Rm的第0位复制到CPSR 中的T位，bits[31∶1]移入PC。

指令的语法格式如下：

BX{}

3-3.在ARM汇编中如何定义一个全局的数字变量？P61

GBLA、GBLL和GBLS伪操作用于定义一个ARM程序中的全局变量并将其初始化。其中GBLA伪操作用于定义一个全局的数字变量并初始化为0。格式为：

GBLA

3-5.AAPCS过程调用标准的内容是什么？（书上没有，一下为网上收集的内容，如果有听课的同学，请更正并通知大家）过程调用标准ATPCS（ARM-Thumb Produce Call Standard）规定了子程序间相互调用的基本规则，ATPCS规定子程序调用过程中寄存器的使用规则、数据栈的使用规则及参数的传递规则。

●寄存器使用规则

（1）子程序间通过寄存器R0～R3传递参数，寄存器R0～R3可记作A1～A4。被调用的子程序在返回前无须恢复寄存器R0～R3的内容。

（2）在子程序中，ARM状态下使用寄存器R4～R11来保存局部变量，寄存器R4～R11可记作V1～V8；Thumb 状态下只能使用R4～R7来保存局部变量。

（3）寄存器R12用作子程序间调用时临时保存栈指针，函数返回时使用该寄存器进行出栈，记作IP；在子程序间的链接代码中常有这种使用规则。

（4）通用寄存器R13用作数据栈指针，记作SP。

（5）通用寄存器R14用作链接寄存器；

（6）通用寄存器R15用作程序计数器，记作PC 。

●数据栈使用规则

过程调用标准规定数据栈为FD类型，并且对数据栈的操作时要求8字节对齐的。

●参数传递规则

1．参数个数可变的子程序参数传递规则

对于参数个数可变的子程序，当参数个数不超过4个时，可以使用寄存器R0～R3来传递；当参数个数超过4个时，还可以使用数据栈进行参数传递。

2．参数个数固定的子程序参数传递规则

如果系统不包含浮点运算的硬件部件且没有浮点参数时，则依次将各参数传送到寄存器R0～R3中，如果参数个数多于4个，将剩余的字数据通过数据栈来传递；

如果包括浮点参数则要通过相应的规则将浮点参数转换为整数参数，然后依次将各参数传送到寄存器R0～R3中。如果参数多于4个，将剩余字数据传送到数据栈中，入栈的顺序与参数顺序相反，即最后一个字数据先入栈。

⏹如果系统包含浮点运算的硬件部件，将按照如下规则传递：

各个浮点参数按顺序处理

为每个浮点参数分配寄存器。分配方法是：找到编号最小的满足该浮点参数需要的一组连续的FP寄存器进行参数传递。

⏹子程序结果返回规则

（1）结果为一个32位的整数时，通过寄存器R0返回；结果为一个64位整数时，通过寄存器R0，R1返回。

（2）结果为一个浮点数时，可以通过浮点运算部件的寄存器F0、D0或者S0来返回；结果为复合型的浮点数（如复数）