第2章 ARM嵌入式处理器体系结构
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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。
第1章嵌入式系统概述(1)举出3个本书中未提到的嵌入式系统的例子。
答:键盘、鼠标、扫描仪。
(2)什么叫嵌入式系统?答:嵌入到对象体系中的专用计算机应用系统。
(3)什么叫嵌入式处理器?嵌入式处理器分为哪几类?答: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。
分为3类:1.注重尺寸、能耗和价格;2.关注性能;3.关注全部4个需求——性能、尺寸、能耗和价格。
(4)什么是嵌入式操作系统?为何要使用嵌入式操作系统?答:嵌入式操作系统是操作系统的一种类型,是在传统操作系统的基础上加入符合嵌入式系统要求的元素发展而来的。
原因:1.提高了系统的可靠性;2.提高了开发效率,缩短了开发周期。
3.充分发挥了32位CPU的多任务潜力。
第2章 ARM7体系结构1.基础知识(1)ARM7TDMI中的T、D、M、I的含义是什么?答:T:高密度16位Thumb指令集扩展;D:支持片上调试;M:64位乘法指令;I:Embedded ICE硬件仿真功能模块。
(2)ARM7TDMI采用几级流水线?使用何种存储器编址方式?答:3级;冯·诺依曼结构。
(3)ARM处理器模式和ARM处理器状态有何区别?答:ARM处理器模式体现在不同寄存器的使用上;ARM处理器状态体现在不同指令的使用上。
(4)分别列举ARM的处理器模式和状态?答:ARM的处理器模式:用户模式、系统模式、管理模式、中止模式、未定义模式、中断模式、快速模式;ARM的处理器状态:ARM状态、Thumb状态。
(5)PC和LR分别使用哪个寄存器?答:PC:R15;LR:R14。
(6)R13寄存器的通用功能是什么?答:堆栈指针SP。
(7)CPSR寄存器中哪些位用来定义处理器状态?答:位31~28:N、Z、C、V,条件代码标志位;27~8:保留位;7~0:I、F、T、M4~0,控制标志位。
(8)描述一下如何禁止IRQ和FIQ的中断。
答:当控制位I置位时,IRQ中断被禁止,否则允许IRQ中断使能;当控制位F置位时,FIQ 中断被禁止,否则允许FIQ中断使能。
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。