第2章_ARM体系结构

arm嵌入式技术原理与应用答案【篇一：嵌入式系统原理与开发课后答案】章嵌入式系统概述：1、什么是嵌入式系统？是简单列举一些生活中常见的嵌入式系统的实例。

p3嵌入式系统是用于检测、控制、辅助、操作机械设备的装置。

以应用为中心，一计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积和功耗等严格要求的专用计算机系统。

3、是比较嵌入式系统与通用pc的区别。

p3（1）嵌入式系统是专用的计算机系统，而pc是通用的计算机系统。

（2）技术要求不同，通用pc追求高速、海量的数据运算；嵌入式要求对象体系的智能化控制。

（3）发展方向不同，pc追求总线速度的不断提升，存储容量不断扩大；嵌入式追求特定对象系统的智能性，嵌入式，专用性。

4、嵌入式体统有哪些部分组成？简单说明各部分的功能与作用。

p6（1）硬件层是整个核心控制模块（由嵌入式微处理器、存储系统、通信模块、人机接口、其他i/o接口以及电源组成），嵌入式系统的硬件层以嵌入式微处理器为核心，在嵌入式微处理器基础上增加电源电路、时钟电路、和存储器电路（ram和rom等），这就构成了一个嵌入式核心控制模块，操作系统和应用程序都可以固化在rom 中。

（2）中间层把系统软件与底层硬件部分隔离，使得系统的底层设备驱动程序与硬件无关。

一般包括硬件抽象层（hardware abstract layer，hal）和板级支持包（board support package，bsp）。

（3）软件层由实时操作系统（real time operating system，rtos）、文件系统、图形用户接口（graphical user interfaces，gui）、网络组件组成。

（4）功能层是面向被控对象和用户的，当需要用户操作是往往需要提供一个友好的人际界面。

5、嵌入式系统是怎么分类的？p7按照嵌入式微处理器的位数分类（4位、8位、16位、32位、64位）；按照是实时性分类（硬实时系统式之系统对响应时间有严格的要求；软实时系统是对响应时间有一定要求）；按照嵌入式软件结构分类（循环轮询系统、前后台系统、多任务系统）；按照应用领域分类。

ARM嵌入式系统结构与编程习题答案（全）《arm嵌入式系统结构与编程》习题答案第一章绪论1.国内嵌入式系统行业对“嵌入式系统”的定义就是什么？如何认知？答：国内嵌入式行业一个普遍认同的定义是：以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应用系统对功能，可靠性，成本，体积，功耗严格要求的专业计算机系统。

从这个定义可以看出嵌入式系统是与应用紧密结合的，它具有很强的专用性，必须结合实际系统需求进行合理的剪裁利用。

因此有人把嵌入式系统比作是一个针对特定的应用而“量身定做”的专业计算机系统。

2．嵌入式系统从何时产生的，详述其发展历程。

答：从20世纪70年代单片机的出现到目前各式各样的嵌入式微处理器，微控制器的大规模应用，嵌入式系统已经有了30多年的发展历史。

嵌入式系统的发生最初就是基于单片机的。

intel公司1971年研发出来第一片具备4十一位总线结构的微处理器4004，可以说道就是嵌入式系统的原始社会阶段。

80年代初的8051就是单片机历史上难忘的一页。

20世纪80年代早期，发生了商业级的“实时操作系统内核”，在实时内核下撰写应用软件可以并使新产品的沿着更慢，更节省资金。

20世纪90年代实时内核发展为实时多任务操作系统。

步入21世纪以来，嵌入式系统获得了很大的发展。

在硬件上，mcu的性能获得了很大的提高，特别就是arm技术的发生与健全，为嵌入式操作系统提供更多了功能强大的硬件载体，将嵌入式系统推至了一个崭新的阶段。

3．当前最常用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：主要有嵌入式linux和嵌入式实时操作内核uc/os-ii嵌入式linux操作系统就是针对嵌入式微控制器的特点而量身定做的一种linux操作系统，包含常用的嵌入式通信协议和常用驱动，积极支持多种文件系统。

主要存有以下特点：源码对外开放，不易移殖，内核大，功能强大，运转平衡，效率高等。

uc/os是源码工卡的实时嵌入式系统内核，主要有以下特点：源码公开，可移植性强，可固化，可剪裁，占先式，多任务，可确定性，提供系统服务等。

第二章 ARM体系结构一、填空1、 ARM微处理器支持7种运行模式为、、、、、、。

用户模式（usr）： ARM处理器正常的程序执行状态快速中断模式（fiq）：用于高速数据传输或通道处理外部中断模式（irq）：用于通用的中断处理管理模式（svc）：操作系统使用的保护模式数据访问终止模式(abt)：当数据或指令预取终止时进入该模式，可用于虚拟存储与存储保护。

系统模式（sys）：运行具有特权的操作系统任务。

未定义指令中止模式（und：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。

2、嵌入式微处理器的体系结构可以采用或结构，指令系统可以选和。

冯·诺依曼体系结构: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同一个存储器的不同物理位置，采用单一的地址与数据总线，程序和数据的宽度相同。

例如：8086、ARM7、MIPS…哈佛体系结构:程序和数据是两个相互独立的存储器，每个存储器独立编址、独立访问，是一种将程序存储和数据存储分开的存储器结构。

例如：AVR、ARM9、ARM10…精简指令系统 RISC复杂指令集系统 CISC3、AMBA定义了3组总线、和。

AHB(AMBA高性能总线)：用于高性能。

高数据吞吐部件，如CPU、DMA、DSP之间的连接。

ASB(AMBA系统总线)：用来作处理器与外设之间的互连，将被AHB取代。

APB（AMBA外设总线）：为系统的低速外部设备提供低功耗的简易互连。

系统总线和外设总线之间的桥接器提供AHB/ASB部件与APB部件之间的访问代理与缓冲。

4、ARM系列微处理器支持的边界对齐格式有：、和字对齐。

字节对齐半字对齐5、RS-232C的帧格式由四部分组成，包括：起始位、、奇偶校验位和。

数据位停止位6、ARM微处理器有种工作模式，它们分为两类、。

其中用户模式属于。

七非特权模式特权模式非特权模式7、ARM7TDMI采用级流水线结构，ARM920TDMI采用级流水线。

第1章：ARM和嵌入式系统介绍嵌入式系统的概念ARM嵌入式处理器的版本Cortex系列处理器的组成和特点嵌入式操作系统第2章：ARM体系结构ARM、CM3处理器状态：Thumb状态和调试状态CM3处理器工作模式：Handler模式和Thread模式代码特权分级：特权级和非特权（用户）级CM3内部寄存器：r0-r12，r13，r14，r15，状态寄存器xPSR存储器映射机制：大端格式和小端格式数据对齐方式：字对齐、半字对齐、非字对齐、非半字对齐异常概念、CM3异常机制特点第3章：Cortex-M3控制器及外围硬件简介嵌入式最小系统组成第4章：指令系统和时钟ARM、Thumb、Thumb-2和CM3指令集的特点和关系STM32时钟系统结构原理和初始化编程启动代码第5章：GPIO实验、第6章：UART实验、第9章：中断实验第10章：RTC实验原理和编程第7章：模/数转换、第8章：定时器实验原理即可，不考程序1. 什么是嵌入式系统？嵌入式系统有哪些应用？2. 什么是嵌入式处理器？嵌入式处理器分为哪几类？3. 说明使用实时操作系统的必要性。

4. 简要说明ARM Cortex内核处理器分为哪几个系列？各有什么特点？5. ARM Cortex-M3处理器有哪些优势符合嵌入式操作系统的要求？6. 简述NVIC的初始化步骤。

7. 什么是嵌入式处理器？嵌入式处理器分为哪几类？二、填空1. STM32F103ZET6有个引脚， KB片内FLAM ROM， KB 片内SRAM。

2. Cortex-M3处理器支持两种特权分级：特权级和。

Cortex-M3处理器支持两种工作模式，：模式和模式。

3. PSR中，标志位C是，Z是 N是，V是。

4. CM3内部寄存器中，R13的作用是，R14的作用是，R15的作用是。

5. 经典ARM7处理器有和两种状态，CM3处理器只有状态。

6. Cortex-M3的流水线分3级，分别为、、。

7. STM32F10x的管理着包括Cortex-M3核异常等中断，其和ARM 处理器核的接口紧密相连，可以实现的中断处理，并有效地处理迟来中断。

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：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。

从这个定义看以看出嵌入式系统是与应用紧密结合的，它具有很强的专用性，必须结合实际系统要求进行合理的裁剪利用。

因此有人把嵌入式系统比作是一个针对特定的应用而量身定做的专用计算机系统。

2.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：嵌入式linux和嵌入式实时操作系统uc/os-IILinux：（1）linux是源码开放的，每一个技术细节都是透明的，易于裁剪定制。

（2）目前嵌入式linux已经在多种嵌入式处理器芯片移植成功，有大量且不断增加的开发工具，这些工具为嵌入式系统开发提供了良好的开发环境。

（3）Linux内核小、功能强大、运作稳定、效率高。

Ucos：（1）源代码公开（2）可移植性。

（3）可固化（4）可裁剪（5）占先式（6）多任务（7）可确定性。

（8）系统服务第2章ARM技术与ARM体系结构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。

答：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，当一个高优先级(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。