《arm嵌入式系统结构与编程》习题答案

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1、1章绪论1.国内嵌入式系统行业对“嵌入式系统”的定义是什么？如何理解？答：见教材1.1节。2.嵌入式系统是从何时产生的，简述其发展历程。答：见教材1.1节。3.当前最常见的源码开放的嵌入式操作系统有哪些，请举出两例，并分析其特点。答：见教材1.2.1节的嵌入式Linux和嵌入式实时操作内核UC/OS-I。4.举例说明嵌入式设备在工控设备中的应用。答：见教材1.3节的“工业控制领域”。5.未来嵌入式技术的发展趋势有哪些？答：见教材1.4节的嵌入式技术的发展趋势。2章ARM技术与ARM体系结构1．简述ARM处理器内核调试结构原理。答：对教材1.2节的图2-1进行描述。2.分析ARM7T

2、DMI-S各字母所代表的含义。答：参考教材2.1．2ARM核版本命名规则说明。3．ARM处理器的工作模式有哪几种，其中哪些为特权模式，哪些为异常模式，并指出处理器在什么情况下进入相应的模式。ARM处理器共有7种工作模式：用户模式：非特权模式，也就是正常程序执行的模式，大部分任务在这种模式下执行。在用户模式下，如果没异常发生，不允许应用程序自行改变处理器的工作模式，如果有异常发生，处理器会自动切换工作模式FIQ模式：也称为快速中断模式，支持高速数据传输和通道处理，当一个高优(fast)中断产生时将会进入这种模式。IRQ模式：也称为普通中断模式，:当一个低优先级中断产生时将会进入这种模

3、式。在这模式下按中断的处理器方式又分为向量中断和非向量中断两种。通常的中断处理都在IRQ模式下进行。SVC模式：称之为管理模式，它是一种操作系统保护模式。当复位或软中断指令执行时处理器将进入这种模式。中止模式：当存取异常时将会进入这种模式，用来处理存储器故障、实现虚拟存储或存储保护。未定义指令异常模式：当执行未定义指令时会进入这种模式，主要是用来处理未定义的指令陷阱，支持硬件协处理器的软件仿真，因为未定义指令多发生在对协处理器的操作上。系统模式：使用和User模式相同寄存器组的特权模式，用来运行特权级的操作系统任务。在这7种工作模式中，除了用户模式以外，其他6种处理器模式可以称为特

4、权模式，在这些模式下，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的切换。在这6种特权模式中，除了系统模式外的其他5种特权模式又称为异常模式4．分析程序状态寄存器（PSR）各位的功能描述，并说明C、Z、N、V在什么情况下进行置位和清零。PSR的具体格式为V—溢出标志位对于加/减法运算指令，当操作数和运算结果为二进制补码表示的带符号数时，V＝1表示符号位溢出，其他的指令通常不影响V位。例如：两个正数（最高位为0）相加，运算结果为一个负数（最高位为1），则符号位溢出，相应V=1。C—进位或借位标志位对于加法指令（包括比较指令CMN），结果产生进位，则C＝1，表示无符号数运算发

5、生上溢出，其他情况下C＝0；在减法指令中（包括比较指令CMP），结果产生借位，则C＝0，表示无符号数运算发生下溢出，其他情况下C＝1；对于包含移位操作的非加/减法运算指令，C中包含最后一次溢出位的数值；对于其他非加/减法运算指令，C位的值通常不受影响。Z—结果为0标志位Z＝1表示运算结果是0，Z＝0表示运算结果不是零；对于CMP指令，Z＝1表示进行比较的两个数大小相等。N—T符号标志位本位设置成当前指令运算结果的bit[31]的值。当两个补码表示有符号整数运算时，N＝1表示运算的结果为负数，N＝0表示结果为正数或零。5.简述ARM处理器异常处理和程序返回的过程。答：ARM在异常产生

6、时会进行以下操作：（1）将引起异常指令的下一条指令地址保存到新的异常模式的LR中，使异常处理程序执行完后能根据LR中的值正确返回；（2）将CPSR的内容复制到新的异常模式下的SPSR中；（3）根据异常类型将CPSR模式控制位强制设定为发生异常所对应的模式值；（4）强制PC指向相应的异常向量地址。ARM在异常返回时（1）从SPSR_恢复CPSR；(2）从LR_恢复PC。6.ARM处理器字数据的存储格式有哪两种？并指出这两种格式的区别。答：1）小端存储格式（Little-Endian）在小端存储格式中，对于地址为A的字单元，其中字节单元由低位到高位字节地址顺序为

7、A,A+1,A+2，A+3；对于地址为A的半字单元，其中字节单元由低位到高位字节地址顺序为A,A+1；2）大端存储格式（Big-Endian）在大端存储格式中，对于地址为A的字单元，其中字节单元由高位到低位字节地址顺序为A,A+1,A+2，A+3；对于地址为A的半字单元，其中字节单元由高位到低位字节地址顺序为A,A+1。7．分析带有存储器访问指令（LDR）的流水线运行情况，并用图示说明其流水线的运行机制。答：在ARM三级流水线下：对存储器的访问指令LDR就是非单周期指