ARM-cotex-A8嵌入式原理與系統(tǒng)設計習題答案

第1章

1.1什么是嵌入式系統(tǒng)？

嵌入式系統(tǒng)是以應用為中心、以計算機技術(shù)為基礎、軟/硬件可剪裁、適用于對系統(tǒng)功

能、可靠性、成本、體積、功耗等有嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。

1.2嵌入式系統(tǒng)的應用領(lǐng)域有哪些？列舉一些生活中的嵌入式系統(tǒng)實例。

嵌入式系統(tǒng)的應用領(lǐng)域有交通管理、工控設備、智能儀器、汽車電子、環(huán)境監(jiān)測、電子

商務、醫(yī)療儀器、移動計算、網(wǎng)絡設備、通信設備、軍事電子、機器人、智能玩具、信息家

電等；

①網(wǎng)絡設備：交換機、路由器、Modem等。

②消費電子：手機、MP3、PDA、可視電話、電視機頂盒、數(shù)字電視、數(shù)碼照相機、數(shù)

碼攝像機、信息家電等。

③辦公設備：打印機、傳真機、掃描儀等。

④汽車電子:ABS（防死鎖制動系統(tǒng)）、供油噴射控制系統(tǒng)、車載GPS等。

⑤工業(yè)控制：各種自動控制設備

13嵌入式系統(tǒng)的組成有哪些？

嵌入式系統(tǒng)一般由硬件層，中間層，軟件層三層組成。

1.4嵌入式系統(tǒng)的特點有哪些？

嵌入式系統(tǒng)有以下4個特點：系統(tǒng)內(nèi)核小、專用性強、系統(tǒng)精簡、實時性高。

1.5簡述嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展。

嵌入式系統(tǒng)具有以下6個發(fā)展趨勢：系統(tǒng)工程化、開源化、功能多樣化、節(jié)能化、人性

化、網(wǎng)絡化。

1.6常用的嵌入式處理器分為哪幾類？

常見的嵌入式處理器有一下四類：嵌入式微處理器、嵌入式微控制器、嵌入式DSP處

理器、嵌入式片上系統(tǒng)。

1.7嵌入式操作系統(tǒng)的特點有哪些？

嵌入式操作系統(tǒng)有以下6個特點：系統(tǒng)內(nèi)核小、專用性強、系統(tǒng)精簡、高實時性、多任

務的操作系統(tǒng)、需要專用開發(fā)工具和環(huán)境。

1.8什么是實時操作系統(tǒng)？IEEE實時UNIX分委會認為實時操作系統(tǒng)應具備哪些特點？

實時操作系統(tǒng)是指在限定的時間內(nèi)能對過程調(diào)用產(chǎn)生正確的響應的操作系統(tǒng)。IEEE的

實時UNIX分委會認為實時操作系統(tǒng)應具備以下特點：異步的事件響應、切換時間和中斷延

遲時間確定、優(yōu)先級中斷和調(diào)度、搶占式調(diào)度、內(nèi)存鎖定、連續(xù)文件、同步。

1.9常用的嵌入式操作系統(tǒng)有哪些？它們各有什么特點?

操作系統(tǒng)特點

uCLinux遵守GNU/GPL,完全開源：移植性好：網(wǎng)絡功能優(yōu)秀；支持多文件系

統(tǒng)；API接口豐富。

Android良好的平臺開放性、可以實現(xiàn)個性化應用設定和與Google應用的無縫

結(jié)合。

WindowsCE與Windows系列有較好的兼容性；能在多種處理器體系結(jié)構(gòu)上運行；

采用模塊化設計：沒有開放源代碼；耗費內(nèi)存。

VxWorks支持多種處理器；具有先進的網(wǎng)絡功能；具有良好的可靠性、卓越的實

時性、高效的可裁剪性。

Nucleus搶占式多任務操作系統(tǒng)內(nèi)核；便于移植并且支持多種處理器；核心代碼

精簡。

uC/OSII公開源代碼；可移植性強；可固化、可裁剪；占先式、多任務；系統(tǒng)任

務：中斷管理；穩(wěn)定性和可靠性都很強。

QNX實時可拓展；內(nèi)核精簡；運行速度快。

Linux開源的自由操作系統(tǒng)；真正的多用戶多任務操作系統(tǒng)；內(nèi)核可剪裁；

實時性好；網(wǎng)絡功能強大；支持目前多數(shù)的處理器：穩(wěn)定性和可靠性

都很強。

1.10嵌入式系統(tǒng)工程設計的要點有哪些？

應用需求；硬件要求；實時性的實現(xiàn)；系統(tǒng)功耗；系統(tǒng)升級方式；調(diào)試方式；開發(fā)環(huán)境

的選擇等。

1.11舉出幾個嵌入式系統(tǒng)應用的例子，通過查資料和獨立思考，說明這些嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品

主要由哪幾部分組成，每個組成部分用于完成什么功能。

比較典型的例子：手機。

組成部分：

處理器：核心處理器；

內(nèi)存：操作系統(tǒng)，程序運行的存儲空間；

閃存：存放操作系統(tǒng),文件等：

屏幕：顯示，如果是觸摸屏還有輸入功能：

按鍵（非必須）：輸入。

第2章

2.1ARM微處理器及技術(shù)的應用領(lǐng)域及主要產(chǎn)品有哪些？舉一些生活中常用的ARM處理

器應用的例子。

ARM微處理器覺得應用領(lǐng)域有工業(yè)控制領(lǐng)域、無線通信領(lǐng)域、網(wǎng)絡應用、消費類電子

產(chǎn)品、成像和安全產(chǎn)品等。目前絕大多數(shù)的手機、平板采用的處理器都是ARM架構(gòu)cortex-a

系列的處理器，而其cortex-m系列在智能設備也得到廣泛應用，小米手環(huán)2就是用的

cortex-m4的核。

2.2采用RISC架構(gòu)的ARM微處理器有哪些特點？

體積小、低功耗、低成本、高性能；支持Thumb（16位）/ARM（32位）雙指令集，能很

好地兼容8位/16位器件；大量使用寄存器；指令執(zhí)行速度更快；大多數(shù)數(shù)據(jù)操作都在寄存

器中完成；尋址方式靈活簡單,執(zhí)行效率高；指令長度固定。

2.3ARM內(nèi)核基本版本有哪些？每個版本都有哪些基本的性能?

內(nèi)核基本版本基本的性能

VI版本基本的數(shù)據(jù)處理指令（無乘法）；基于字節(jié)、半字和字的Load/

Store指令；轉(zhuǎn)移指令，包括子程序調(diào)用及鏈接指令：供操作系統(tǒng)使用

的軟件中斷指令SWI：尋址空間：64MB。

V2版本乘法和乘加指令；支持協(xié)處理器操作指令；快速中斷模式；SWP/

SWPB的最基本存儲器與寄存器交換指令；尋址空間:64MB。

V3版本尋址空間增至32位（4GB）：當前程序狀態(tài)信息從原來的R15寄

存器移到當前程序狀態(tài)寄存器CPSR（CurrentProgramStatusRegister）

中：增加了程序狀態(tài)保存寄存器SPSR（SavedProgramStatusRegister）：

增加了兩種異常模式，使操作系統(tǒng)代碼可方便地使用數(shù)據(jù)訪問中止異

常、指令預取中止異常和未定義指令異常；增加了MRS/MSR指令，以

訪問新增的CPSR/SPSR寄存器；增加了從異常處理返回的指令功能。

V4版本有符號和無符號半字及有符號字節(jié)的存/取指令；增加了T變種，

處理器可工作在Thumb狀態(tài)，增加了16位Thumb指令集：完善了

軟件中斷SWI指令的功能；處理器系統(tǒng)模式引進特權(quán)方式時使用用戶

寄存器操作：把一些未使用的指令空間捕獲為未定義指令。

V5版本新增帶有鏈接和交換的轉(zhuǎn)移BLX指令：新增計數(shù)前導零CLZ指

令；新增BRK中斷指令；增加了數(shù)字信號處理指令（V5TE版）；為協(xié)

處理器增加更多可選擇的指令；改進了ARM/Thumb狀態(tài)之間的切換效

率；

V6版本ThumbTM:35%代碼壓縮；DSP擴充：高性能定點DSP功能；

JazelleTM:Java性能優(yōu)化,可提高8倍;Media擴充：音/視頻性能

優(yōu)化，可提高4倍。

V7版本首次采用了強大的信號處理擴展集；采用了Thumb-2技術(shù)：采用

了NEON技術(shù)：支持改良的浮點運算。

2.4ARM微處理器有哪些系列？它們有什么特點?

微處理器系列特點

ARM7微處理器系列調(diào)試開發(fā)方便；功耗極低；能夠提供0.9MIPS/MHz的

三級流水線結(jié)構(gòu)；代碼密度高并兼容16的Thumb指令集：

對操作系統(tǒng)的支持廣泛；指令系統(tǒng)與ARM9系列、ARM9E

系列和ARM10E系列兼容,便于用戶的也品升級換代；主頻

最高可達130MlpS。

ARM9微處理器系列5級整數(shù)流水線，指令執(zhí)行效率更高；提供1.1MIPS/

MHz的哈佛結(jié)構(gòu)；支持32位ARM指令集和16位Thumb

指令集：支持32位的高速AMBA總線接口；全性能的MMU

支持多種主流嵌入式操作系統(tǒng)；MPU支持實時操作系統(tǒng)；

支持數(shù)據(jù)Cache和指令Cache,具有更高的指令和數(shù)據(jù)處理

能力

ARM9L微處理器系列支持D5P指令集；5級整數(shù)流水線；支持32位ARM

指令集和16位Thumb指令集；支持32位的高速AMBA

總線接口；支持VFP9浮點處理協(xié)處理器；全性能的MMU

支持多種主流嵌入式操作系統(tǒng);MPU支持實時操作系統(tǒng)：

支持數(shù)據(jù)Cache和指令Cache,具有更高的指令和數(shù)據(jù)處

理能力;主頻最高可達300MIPS。

ARM10E微處理器系列支持DSP指令集；6級整數(shù)流水線；支持32位ARM指

令集和16位Thumb指令集；支持32；立的高速AMBA總線

接口；支持VFP10浮點處理協(xié)處理器；全性能的MMU,支持

多種主流嵌入式操作系統(tǒng)；支持數(shù)據(jù)Cache和指令Cache,

具有更高的指令和數(shù)據(jù)處理能力；主頻最高可達400MIPS；

內(nèi)嵌并行讀/寫操作部件

SecurCore微處理器系列帶有靈活的保護單元，以確保操作系統(tǒng)和應用數(shù)據(jù)的

安全；采用軟內(nèi)核技術(shù)，防止外部對其進行掃描探測；可集

成用戶自己的安全特性和其他協(xié)處理器。

StrongARM微處理器系列集成度高；在軟件上兼容ARMv4體系結(jié)構(gòu)

Xscale處理器全性能、高性價比、低功耗；支持16位的Thumb指令

和DSP指令集。

Cortex系列處理器分為Cortex-MCortex-R和Cortex-A三類；Cortex-M系

列針對微控制器，在該領(lǐng)域中需要進行快速且具有高確定

性的中斷管理，同時需將門數(shù)和可能功耗控制在最低：

Cortex-R系列針對實時系統(tǒng)，面向深層的嵌入式實時應用；

Cortex-A面向尖端的基于虛擬內(nèi)存的操作系統(tǒng)和用戶應用，

也叫應用程序處理器

2.5在選擇ARM微處理器時要考慮哪些因素?

處理器的基本架構(gòu)與內(nèi)核版本；處理器的性能，功耗：處理器的兼容性；處理器的價格；

支持的指令格式；處理器支持的操作系統(tǒng)等因素。

2.6Cortex-A8內(nèi)核結(jié)構(gòu)有哪些組成部分?每個部分各完成什么功能？

Cortex-A8內(nèi)核有以下結(jié)構(gòu)組成：

指令讀取單元完成對指令流進行預測；指令解碼單元對所有ARM指令，Thumb-2指令

進行譯碼排序；指令執(zhí)行單元執(zhí)行所有整數(shù)ALI運算和乘法運算，并影響標志位，根據(jù)要求

產(chǎn)生用于存取的虛擬地址以及基本回寫值，將要存放的數(shù)據(jù)格式化，并將數(shù)據(jù)和標志向前發(fā)

送，處理分支及其他指令流變化，并評估指令條件碼；數(shù)據(jù)存取單元包含了全部L1數(shù)據(jù)存

儲系統(tǒng)和整數(shù)存取流水線；L2Cache單元包含L2Cache和緩沖接口單元BIU；NEON單元單

元包含一個10段NEON流水線，用于譯碼和執(zhí)行高級SIMD多媒體指令集；ETM單元是一

個非侵入跟蹤宏單元，可以對指令和數(shù)據(jù)進行跟蹤，并能對跟蹤信息進行過濾和壓縮；處理

器外部接口。

2.7三星S5PV210處理器是基于哪種架構(gòu)的?它主要有哪些特點？

三星S5PV210處理器基于ARM架構(gòu)，采用基于ARMV7的Cortex-A8核；有如下特點:

低功耗，高性能；主頻可達1GHz,具有64/32位內(nèi)部總線結(jié)構(gòu)，32/32KB的數(shù)據(jù)/指令一級

緩存,512KB二級緩存，運算能力可以達到2000DMIPS；支持LPDDR1,LPDDR2,DDR2類型

RAM；Nandflash,Norflash,OneNand等類型Flash：支持存儲空間最大32G（ROM）,最大

支持32G的TF卡；包含強大的硬件編解碼功能，內(nèi)建MFC,支持多種格式視頻編解碼；支

持IIS＞AC97和PCM音頻接口；外部總線模塊支持4路UART串口，3路IIC總線，2路SPI總線。

2.8ARM集成開發(fā)環(huán)境RVDS包含哪幾個模塊?這些模塊各有什么特點？

RVDS包含4個模塊:IDE、RVCT、RVD和RVISS；

IDE：將軟件開發(fā)與ARMRealView工具的編譯和調(diào)試技術(shù)結(jié)合在一起?？梢杂米黜椖抗?/p>

理器，為ARM目標創(chuàng)建、生成、調(diào)試、監(jiān)視和管理項目。

RVCT：業(yè)界最優(yōu)秀的編譯器，支持全系列的ARM和XSCALE架構(gòu)，支持匯編、C和C++語

言，支持二次編譯和代碼數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)，能夠生成更小的可執(zhí)行文件，節(jié)省ROM空間。

RVD：RVD是RVDS中的調(diào)試軟件，功能強大，支持Flash燒寫和多核調(diào)試，支持多種調(diào)試手

段,快速錯誤定位

RVISS：RVISS是指令集仿真器,支持外設虛擬，可以使軟件開發(fā)和硬件開發(fā)同步進行，同時

可以分析代碼性能,加快軟件開發(fā)速度。

2.9ARM集成開發(fā)環(huán)境RVDS支持哪些處理器和模擬器？

RVDS支持以下處理器：ARM7,ARM9,ARM10,ARM11處理器系列；ARM11MPCore

多核處理器；Cortex系列處理器；RealViewDebugger中的SecurCore＞SC100和SC200處理

器；RVCT中的SecurCoreSC3OO處理器；RealViewDebugger中支持FaradayFA526、FA626

和FA626TE處理器；MarvellFeroceon88FR101和88FR111處理器。

RVDS支持以下模擬器：RealViewARMulator指令集模擬器（RVISS）；指令集系統(tǒng)模型

（ISSM）；RTSM；SoCDesigner。

2.10什么是嵌入式系統(tǒng)的交叉開發(fā)環(huán)境？

嵌入式系統(tǒng)充當程序的運行環(huán)境而非開發(fā)環(huán)境，因此為了能夠開發(fā)出適合在嵌入式系統(tǒng)

運行的程序，就要使用交叉開發(fā)環(huán)境。在一個平臺上開發(fā)出來在另一人平臺運行的程序就是

交叉開發(fā)。交叉開發(fā)環(huán)境就是用來在宿主機（通用計算機，通常為PC或工作站）上面生成

可以在目標機（嵌入式系統(tǒng)）運行的程序的開發(fā)環(huán)境。

2.11GCC交叉編譯器的編譯流程和執(zhí)行過程有哪些？GCC編譯常見的錯誤類型有哪些？

GCC交叉編譯的流程如下：源文件（*.c,*.s等）-＞預處理（*.i）。編譯（*5）-＞匯編

（*.o）。鏈接（elf可執(zhí)行文件）-＞轉(zhuǎn)換（bin文件）

GCC編譯常見的錯誤類型有：語法錯誤；頭文件錯誤，找不到代碼中使用的頭文件：內(nèi)

建函數(shù)使用錯誤；檔案庫錯誤，找不到庫文件；未定義的符號錯誤等

2.12嵌入式系統(tǒng)的交叉開發(fā)環(huán)境下有哪些調(diào)試方法？

有以下調(diào)試方法：ROM仿真、在線仿真、在系統(tǒng)編程、JTAG調(diào)試、軟件仿真器等。

2.13EclipseforARM開發(fā)環(huán)境搭建的步驟是什么？根據(jù)本書介紹搭建EclipseforARM開

發(fā)環(huán)境。

安裝YAGARTOGCC編譯工具；安裝YAGARTO工具；安裝JRE；安裝EclipseforARM；安

裝仿真器驅(qū)動和仿真器工具軟件。

2.14在EclipseforARM開發(fā)環(huán)境下構(gòu)建一個工程并且編譯調(diào)試工程，學會EclipseforARM的

使用。

根據(jù)教材內(nèi)容自行操作。

第3章

3.1簡述Cortex-A8微處理器的幾種工作模式。

處理器有種模式：用戶模式系統(tǒng)模式管理模式中

Cortex-A88（usr）；（sys）,（svc）；

止模式（abt）；未定義模式（und）；通用中斷模式（irq）；快速中斷模式（fiq）；監(jiān)控模式

（mon）。

3.2舉例說明Cortex-A8微處理器的存儲格式。

Cortex-A8處理器支持小端格式和字節(jié)不變的大端格式。此外，處理器還支持混合大小端

格式（既有大端格式又有小端格式）和北對齊數(shù)據(jù)訪問。對指令的讀取，則總是以小端格式

操作。

3.3簡述機器指令LDR與匯編偽指令的區(qū)別。

機器指令LDR用于將存儲器中的32位的字數(shù)據(jù)傳送到目標寄存器中，使用格式為：

LDR｛條件｝目的寄存器〈存儲器地址〉

而LDR偽指令的作用是將一個值加載到目標寄存器中，使用格式為：

LDR目的寄存器=＜立即數(shù)＞

兩者的本質(zhì)的區(qū)別是一個是加載地址中的數(shù)據(jù)，一個是加載一個立即數(shù)。LDR偽指令補

充了MOV指令加載立即數(shù)限制的不足。

3.4簡述CPSR狀態(tài)寄存器中各有效位的含義。

條件標志位（N、Z、C、V）；Q標志位（定用于指示增強的DAP指令是否發(fā)生了溢出）；

IT塊（用于對thumb指令集中if-then-else這一類語句塊的控制）；J位用于表示處理器是否

處于ThumbEE狀態(tài)；GE[3：0]（該位用于表示在SIMD指令集中的大于、等于標志）；E位（控

制存取操作的字節(jié)順序）；A位（表示異步異常禁止）；控制位（中斷禁止位，T位和模式位）。

3.5簡述Cortex-A8微處理器的異常類型。

異常類型說明

復位異常當復位信號產(chǎn)生時，復位發(fā)生處理器放棄正在執(zhí)行的指令

快速中斷異常FIQFQ異常支持快速中斷

中斷異常IRQ發(fā)生中斷，在快速中斷過程中中斷異常不發(fā)生

中止異常中止是一種異常，用于告知操作系統(tǒng):與某個值關(guān)聯(lián)的內(nèi)存訪問失效。

軟件中斷進入管理模式

監(jiān)控異常當處理器執(zhí)行SMC指令時，內(nèi)核進入監(jiān)控模式請求監(jiān)控功能

未定義指令異常遇到一條處理器或系統(tǒng)協(xié)處理器無法處理的指令時進入

3.6什么是尋址？簡述Cortex-A8微處理器的尋址方式。

尋址是根據(jù)指令中給出的地址碼字段來尋找真實操作數(shù)地址的方式；Cortex-A8支持的

尋址方式有以下幾種：寄存器尋址（取出寄存器中的值作為操作數(shù)）、立即數(shù)尋址（操作數(shù)

為明確數(shù)值）、寄存器移位尋址（對操作數(shù)進行移位操作）、寄存器間接尋址（將寄存器中的

值作為地址，去改地址中保存的值作為操作數(shù)）、變址尋址（在基址寄存器的基礎上加上偏

移量，然后將該值作為地址取其地址中的值作為操作數(shù)）、多寄存器尋址（一次操作傳送多

寄存器的值）、堆棧尋址（堆棧是一種按特定順序進行存取）、塊拷貝尋址（把一塊數(shù)據(jù)從存

儲器的某一位置復制到另一位置）、相對尋址（變址尋址的一種變通,由程序計數(shù)器（PQ提供

基地址，指令中的地址碼字段作為偏移量，兩者相加后得到操作數(shù)的有效地址）等。

3.7編程實現(xiàn)64位加法、64位減法、64位求負數(shù)功能，結(jié)果放在RI、R0寄存器中。

@64位加法：

@R2,R3存放第一個64位數(shù)據(jù)

@R4,R5存放第二個64位數(shù)據(jù)

ADDSRO,R2,R4:力口低32位字

ADCRI,R3,R5:加高32位字

@64位減法

@R2,R3存放第一個64位數(shù)據(jù)（被減數(shù)）

@R4,R5存放第二個64位數(shù)據(jù)（減數(shù)）

SUBSRO,R2,R4

SBCRlzR3,R5

@64位求負數(shù)

RSBRO,R2,#0

RSCRI,R3,#0

3.8B指令、BL指令、BLX指令和BX指令用于實現(xiàn)程序流程的跳轉(zhuǎn)，有何異同？

B指令只是做簡單的跳轉(zhuǎn)；BL指令在跳轉(zhuǎn)之前會將當前PC寄存器的值保存在R14寄存

器（LR）中，通過LDRPC,LR語句可以返回跳轉(zhuǎn)前的位置：BLX指令與BL區(qū)別在于跳轉(zhuǎn)的時

候切換處理器工作狀態(tài)，在ARM伏態(tài)和Thumb狀態(tài)間切換。

3.9簡述匯編語言的程序結(jié)構(gòu)。

匯編語言的程序結(jié)構(gòu)由段（section）構(gòu)成；段又分為代碼段和數(shù)據(jù)段；每個匯編程序至

少包含一個代碼段，零個或多個包含初值的數(shù)據(jù)段，零個或多個不包含初值的數(shù)據(jù)段。

3.10ALIGN偽操作的指令的作用是什么?什么情況下需要偽操作?在AREA偽操作中有ALIGN

屬性，它與單獨的ALIGN偽操作有什么不同？

定義代碼段和數(shù)據(jù)段的對齊方式。當某代碼段的地址不是4的整數(shù)倍的時候需要該偽操

作。在AREA偽操作中ALIGN屬性的作用范圍只限定于AREA申請的區(qū)域，而單獨的ALIGN

作用范圍為該偽操作后面的所有代碼。

3.11如何在C語言程序中內(nèi)嵌匯編程序?如何在匯編程序中訪問C程序變量？

在C語言中使用以下格式來嵌套匯編代碼

—asm{

/*匯編1*/

/*匯編2*/

）

在匯編程序中訪問C程序變量方式如下：

1）使用IMPORT偽指令聲明這個全局變量；

2）使用LDR指令讀取該全局變量的內(nèi)存地址，通常該全局變量的內(nèi)存地址存放在程序的

數(shù)據(jù)緩沖池中；

3）根據(jù)該數(shù)據(jù)類型，使用相應的LDR指令讀取該全局變量的值，使用相應的STR指令修

改該全局變量的值。

3.12程序設計:使用LDR指令讀取0x40003100上的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)加1,若結(jié)果小于10則使用

STR指令把結(jié)果寫回原地址，若結(jié)果大于等于10,則把0寫回原地址。然后再次讀取

0x40003100上的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)加1,判斷結(jié)果是否小于10......周而復始循環(huán)。

程序設計如下：

_START:

MAIN:

LDRRO,=0X40003100

LDRRI,[RO]

ADDRI,Rl,#l

MOVR2,#10

SUBSR3,RI,R2

MOVLTR3,#0

STRR3,[R0]

BMAIN

第4章

4.1S5PV210微處理器是哪種封裝形式？這種封裝有什么優(yōu)缺點？

S5PV210芯片是584引腳的FCFBGA封裝，引腳間距0.65mm,體積為17x17mm。

FCFBGA封裝既能容納較多的管腳，又能保證管腳間距，具有良好的電氣性能。但是對

焊裝的要求很高，無法手工焊裝。

4.2S5PV210微處理器有多少個GPIO端口？有多少GPIO引腳？

S5PV210微處理器有35組GPIO端口，237個GPIO引腳。

4.3如何對復用的GPIO引腳進行配置？

通過設置該引腳所屬組的端口控制寄存器的相應位進行配置其功能,例如GPA0組的第

一個端口作為輸入端口則只需要將GPAOCON的0-3位設置為0000即可。寄存器具體地址以

及相應位可以查詢芯片手冊。

4.4端口上拉寄存器的功能是什么?何種情況下需要上拉？

端口上拉寄存器控制了每個端口的上拉電阻的允許/禁止；當引腳端口作為輸入端口時,

需要上拉，用于檢測低電平信號。

4.5如何在C程序中給32位的寄存器中的某幾位置1而不影響其他位的值？

用位或和移位操作實現(xiàn)，例如將32位整型數(shù)據(jù)的a位、b位(a、b為整常量)置1,

可參考以下代碼：

x|=(l?a|l?b);

4.6如何在C程序中給32位的寄存器中的某幾位置0而不影響其他位的值？

用位與和移位操作實現(xiàn)，例如將32位整型數(shù)據(jù)的a位、b位(a、b為整常量)置0,

可參考以下代碼：

x&=~(l?a|l?b);

4.7如何在C程序中編程檢測32位寄存器中的某位是否為1?

可以通過位與操作判斷，例如判斷a位是否為1示例如下：

x&=(l?a);

if(x)

{/*該位為1*/)

else

{/*該位為0*/)

4.8如何在C程序中編程檢測32位寄存器中的某位是否為0?

可以通過位與操作判斷，例如判斷a位是否為0示例如下：

x&=(l?a);

if(!x)

{/*該位為0*/)

else

{/*該位為1*/)

第5章

5.1隨機存儲器和只讀存儲器有何區(qū)別？

隨機存儲器數(shù)據(jù)掉電易丟失；隨機存儲器讀寫時可以從存儲器任意地址處進行。

只讀存儲器數(shù)據(jù)掉電不丟失。

5.2請解釋SRAM、DRAM和SDRAM<,

SRAM(StaticRandomAccessMemory)靜態(tài)隨機存儲器；DRAM(DynamicRandomAccess

Memory)動態(tài)隨機存儲器：SDRAM(SynchronousDynamicRandomAccessMemory)同步動

態(tài)隨機存儲器。

5.3簡述內(nèi)存管理單元的作用。

地址存儲單元（MMU）主要芍兩個作用：①實現(xiàn)虛擬地址向物理地址的映射，即管理

地址重定位；②管理訪問權(quán)限。

5.4試描述ARM存儲器管理的分頁功能和處理流程。

ARM存儲管理器將物理地址和虛擬地址都劃分一塊塊的小空間，這種劃分成為分頁；

CPU訪問的地址空間為虛擬地址空間，而存儲器對應的是物理地址空間。當CPU去訪問一

個虛擬地址空間的時候，如下圖所示，MMU會找到該虛擬地址空間的所屬頁，然后根據(jù)預

先設置好的對應規(guī)則去尋找相應的物理地址的所屬頁，在物理頁的基礎上加上偏移量從而完

成虛擬地址向物理地址的映射。一般情況下虛擬地址空間大于物理地址空間，所以有可能多

塊虛擬地址映射到同一物理地址，也有可能沒有映射到物理地址，當月到該虛擬地址時才得

到映射。

MMU處理流程

5.5嵌入式系統(tǒng)的初始化過程包括哪些步驟？

嵌入式系統(tǒng)初始化包括兩大步：初始化運行環(huán)境，初始化應用程序。

在初始化運行環(huán)境的時候應該完成以下工作：標識初始化代碼的入口；設置異常向量表、

中斷向量表；初始化存儲器系統(tǒng)；初始化堆棧指針；初始化一些關(guān)鍵的I/O口；初始化中斷系統(tǒng)

需要的RAM變量;使能中斷;如果需要，切換處理器模式;如果需要，切換處理器狀態(tài)。

在初始化應用程序的時候應該完成以下工作：通過復制初始化數(shù)據(jù)到可寫數(shù)據(jù)段來初始

化非?？蓪憯?shù)據(jù)；對ZI數(shù)據(jù)段清零：存儲器初始化后，程序控制權(quán)交給應用程序的入口，如C

運行時庫。

5.6簡述S5PV210微處理器進行內(nèi)存映射的機制。

S5PV210的虛擬地址由虛擬頁號和頁內(nèi)偏移量兩部分組成。MMU根據(jù)虛擬頁號查找

TranslationTable找到虛擬頁號對應的物理頁，然后加上頁內(nèi)偏移量即可得到虛擬地址對應

的物理地址。例如如果虛擬地址的頁內(nèi)偏移量為4K,則需要12位來表示，即虛擬地址的低

12位表示頁內(nèi)偏移量，其余高20位保存著映射關(guān)系的信息（如段式轉(zhuǎn)化，粗細頁轉(zhuǎn)化，細

頁轉(zhuǎn)化等轉(zhuǎn)化方式，以及虛擬地址的頁信息，映射方式，訪問控制位等信息）。這些信息可

以查閱cortex-a8的手冊。

5.7讀以下程序，說明程序功能

.global_start

_start:

IdrrO,=OxE27OOOOO

movrl,#0

strrl,[r0]

Idrsp,=0xD0037D80；設置棧，以便調(diào)用c函數(shù)

IdrrO,=main

Idrrl,=0xD0030000;OxdOO3OOOO目標地址

Idrr2,=redirt_end

cmprO,rl

beqrun_on_dram

copyjoop:

Idrr3,[rOJ,#4;源

strr3,[rl],#4;目的

cmprO,r2

bnecopyjoop

run_on_dram:

Idrpc,=0xD0030008;跳轉(zhuǎn)

halt:

bhalt

該段代碼完成的功能是代碼的復制以及重定位：將以標號main開始到redirt_end這段

地址空間的代碼復制到以0xD0030000（RAM起始地址）為起始地址的存儲區(qū)域。如果標號

main的地址恰好等于0x00030000就跳過兔制，直接到RAM中去執(zhí)行。

5.8讀以下電路圖，說明該內(nèi)存單元應該如何和S5PV210微處理器進行硬件連接？如何進

行虛擬內(nèi)存地址映射？（圖略）

略

第6章

6.1簡述嵌入式系統(tǒng)通過查詢方式和中斷方式獲取數(shù)據(jù)的特點。

程序查詢方式：操作簡單，但因為處理器一直查詢I/O端口或部件的狀態(tài)，所以處理器

的效率非常低。

中斷方式:CPU在中斷信號到來時決定是否處理該中斷，處理完成后返回中斷前的程序，

繼續(xù)執(zhí)行效率高，但實現(xiàn)相對于查詢方式復雜。

6.2請闡述ARM的異常向量表的結(jié)構(gòu)。

在ARM體系中，有7種異常處理。當異常發(fā)生時，處理器會把PC設置為一個特定的存

儲器地址。這一地址被放在異常向量表中。異常向量表包含一系列不能修改的指令，用以跳

轉(zhuǎn)到各異常的響應程序。ARM的異常向量表由異常類型對應的跳轉(zhuǎn)指令構(gòu)成。

6.3軟中斷指令中的中斷號可以通過哪幾種方式獲取？

軟中斷指令中的中斷號可以道過以下兩種方式獲取：①SWI指令后的24位立即數(shù)；②

SWI指令后的24位立即數(shù)被忽略：中斷號保存在R0寄存器中。

6.4IRQ中斷和FIQ中斷發(fā)生時，處理器進行哪些工作？

IRQ中斷和FIQ中斷發(fā)生時的處理步驟如下：

1）初始化微處理器中斷有關(guān)的寄存器，開放中斷；

2）I/O端口或部件完成數(shù)據(jù)操作后產(chǎn)生中斷請求信號:

3）當中斷請求信號有效時，微處理器可能處在不可中斷狀態(tài)，等微處理器允許中斷時保存

當前狀態(tài)，停止它現(xiàn)行的操作并開始進行中斷源的識別；

4）在識別出優(yōu)先級最高的中斷源后，微處理器轉(zhuǎn)到對應的中斷服務例程入口，并應答中

斷,1/0端口或部件收到應答信號后，撤銷其中斷請求；

5）微處理器讀入或?qū)懗鰯?shù)據(jù)，當中斷服務例程結(jié)束后,返回到原來的被中斷程序處繼續(xù)執(zhí)

行。

6.5中斷處理完畢后,處理器是如何回到原來的程序斷點處的？

中斷處理程序中首先應該保存現(xiàn)場（中斷之前的現(xiàn)場，包括程序狀態(tài)寄存器（CPSR）,

PC的指向等）；在中斷服務程序執(zhí)行完畢之后，就要恢復現(xiàn)場，即重新加載PC,寄存器等。

從而回到原來的程序斷點處。

事實上，當異常發(fā)生時，分組寄存器R14和SPSR用于保存處理器狀態(tài)，異常返回時，

SPSR內(nèi)容恢復到CPSR,連接寄存器R14恢復到程序計數(shù)器PC。

6.6什么是向量中斷控制器?其主要工作是什么？

向量中斷控制器（VectoredInterruptController）,是中斷控制器的組成部分。S5PV210

的中斷控制器有4個向量中斷控制器（VIC）。向量中斷控制器的主要工作是：支持93個向量

IRQ中斷；配置中斷優(yōu)先級；硬件中斷優(yōu)先級屏蔽；產(chǎn)生IRQ與FIQ；產(chǎn)生軟件中斷；限制

訪問特權(quán)模式等。

6.7請解釋中斷優(yōu)先級仲裁。

若嵌入式系統(tǒng)中有多個中斷源，則這些中斷源必須要進行中斷優(yōu)先級的排列。所謂優(yōu)先

級仲裁，指的是以下兩層含義：

1）若有2個及2個以上的中斷源同時提出中斷請求，微處理器先響應哪個中斷源，后

響應哪個中斷源。

2）若1個中斷源提出中斷請求，得到響應后，又有1個中斷源提出中斷請求，后來的

中斷源能否中斷前一個中斷源的中斷服務程序。

6.8在對圖6-1所示硬件電路進行中斷編程時，如果沒有在starts中定義異常向量表，那么

中斷能夠正常被響應嗎？為什么？

不能。如果為未定義異常向量表，則CPU跳轉(zhuǎn)到向量入口地址之后不知道接下該執(zhí)行

哪里的代碼，無法正確跳轉(zhuǎn)到中斷服務程序中，因此不能正常響應。

第7章

7.1簡述通用定時器工作原理。

通用定時器內(nèi)部工作原理：以一個N位的加1或減1計數(shù)器為核心，計數(shù)器的初始值

由初始化編程設置，計數(shù)脈沖的來源有系統(tǒng)時鐘或外部事件脈沖。若編程設置定時/計數(shù)器

為定時工作方式時，則N位計數(shù)器的計數(shù)脈沖來源于內(nèi)部系統(tǒng)時鐘，并經(jīng)過M分頻。每個

計數(shù)脈沖使計數(shù)器加1或減1,當N位計數(shù)器里的數(shù)加到0或減到0時，則會產(chǎn)生一個‘回

0信號”，該信號有效時表示N位計數(shù)器里的當前值是0。因為系統(tǒng)時鐘的頻率是固定的，其

M分頻后所得到的計數(shù)脈沖頻率也就是固定的，因此通過對該頻率肽沖的計數(shù)就轉(zhuǎn)換為定

時，實現(xiàn)了定時功能。若編程設置定時/計數(shù)器為計數(shù)方式時，則N位計數(shù)器的計數(shù)脈沖

來源于外部事件產(chǎn)生的脈沖信號。有一個外部事件脈沖，則計數(shù)器加1或減1,直到N位

計數(shù)器中的值為0,產(chǎn)生“回0信號工

7.2什么是ARM的脈寬調(diào)制定時器？

S5PV210有5個32位雙緩沖脈沖寬度調(diào)制定時器。配合定時器計數(shù)緩沖寄存器TCNTBn

和定時器比較緩沖寄存器TCMPBn,可以很方便地實現(xiàn)脈寬調(diào)制功能，所以被稱為脈寬調(diào)制

定時器。

73如何對S5PV210微處理器的定時器時鐘進行分頻？定時時間如何計算？

定時器0和1共用一個可編程8位分頻器，該分頻器為PCLK提供第一層分頻，定時器

2,3,4共用一個不同的8位分頻器。每個定時器都有自己的專用時鐘分頻器提供第二層分頻

(又稱分割器，可提供1,2,4,8,16分頻)。定時時間=計數(shù)器初值*定時器時鐘頻率。

7.4試編寫定時器控制蜂鳴器鳴叫頻率和占空比的程序。

參考代碼如下：(篇幅有限，在此只給出核心代碼供參考)

voidtimer_init(unsignedlongutimecunsignedlonguprescalerrunsignedlongudividecunsignedlongutcntb,unsignedlongutcmpb)

{

unsignedlongtempo；

//定時器的輸入時鐘=PCLK/({prescalervalue+1))/{dividervalue}=PCLK/(65+l)/16=625O0hz

〃設置預分頻系數(shù)為66

tempo=TCFGO;

tempo=(tempo&|((uprescaler-l)?O);

TCFGO=tempo；

//16分頻

tempo=TCFG1;

tempo=(tempo&(~(0xf?4*utimer))&|(udivider?4*utimer);

TCFG1=tempo；

//1$=62500hz

TCNTBO=utcntb;

TCMPBO-utcmpb;

//手動更新

ICON|=1?1;

//清手動更新位

TCON&=

//自動加載和啟動timerO

TCON|=(l?0)|(l?3);

〃使能timerO中斷

tempo=TINT_CSW;

tempo=(tempo&(*(l?utimer)))|(l?(utimer));

TINT_CSTAT=tempO;

)

〃中斷處理函數(shù)

voidirs_timer()

{unsignedlonguTmp;

〃活timerO的中斷狀態(tài)寄存器

uTmp=TINT_CSTAT;

TINT_CSTAT=uTmp;

}

intmain(void)

(

$y$tem_initexception();

intc_setvectaddr(NUM_TIMERO,irs_timer);

intc_enable(NUM_T!MERO);

timer_init(O,65,4,62500,31250);

while(l);

return0;

)

7.5嵌入式系統(tǒng)為什么需要看門狗？

嵌入式系統(tǒng)對可靠性有嚴格要求。為保證系統(tǒng)能夠長期可靠地運行，需要加入看門狗，

在程序發(fā)生錯誤時自動重新啟動系統(tǒng)，避免系統(tǒng)死鎖.

7.6簡述看門狗定時器工作原理。

看門狗定時器是一個特殊的定時器，它既能引起中斷，也能發(fā)送一個系統(tǒng)重啟信號。看

門狗定時器被使能之后，需要在一定周期內(nèi)(小于看門狗定時器產(chǎn)生的時間間隔)執(zhí)行重置

看門狗的動作(喂狗)。如果在看門狗定時器產(chǎn)生的時間間隔內(nèi)沒有喂狗操作，定時器將會

發(fā)送一個重啟信號，系統(tǒng)將重新啟動。

7.7編寫0.1s看門狗復位的程序c

參考代碼如下：(篇幅有限，在此只給出核心的設置看門狗的代碼供參考)(設PCLK為

32MHz)

voidenable_watchdog()

(

〃允許輸出重置信號，允許中斷生成，128分頻，預分頻78

rWTCON=((1?0)|(1?2)|(0bll?3)|(0K4E?8));

rWTDAT=0x8000;

rWTCON=1<<5;〃啟動看門狗

}

voidfeed_dog()

{

rWTCNT=0x8000;

}

7.8為什么嵌入式系統(tǒng)使用RTC定時器獲取時間，而不用普通定時器？

普通定時器在系統(tǒng)關(guān)機狀態(tài)下無法工作，而實時時鐘單元即使在系統(tǒng)處于關(guān)機狀態(tài)下它

也能夠正常工作(通常采用后備電池供電)，為系統(tǒng)提供可靠的時鐘，包括時、分、秒和年、

月、日。

7.9讀以下程序，試述各語句的作用和該段程序的功能。

year=(((year/100)?8)+(((year/10)%10)?4)+(year%10));〃將year轉(zhuǎn)換為BCD碼

month=(((month/10)?4)+(month%10));〃將month轉(zhuǎn)換為BCD碼

date=(((date/10)?4)+(date%10));〃將date轉(zhuǎn)換為BCD碼

weekday=(weekday%10);〃將weekday轉(zhuǎn)換為BCD碼

hour=(((hour/10)?4)+(hour%10));〃將hour轉(zhuǎn)換為BCD碼

min=(((min/10)?4)+(min%10]);〃將min轉(zhuǎn)換為BCD碼

sec=(((sec/10)?4)+(sec%10));〃將sec轉(zhuǎn)換為BCD碼

rtc_enable(true);

〃保存

BCDSEC=sec;〃將秒鐘保存到BCD秒鐘寄存器

BCDMIN=min;〃將分鐘保存到BCD分鐘寄存器

BCDHOUR=hour;〃將小時保存到BCD小時寄存器

BCDDATE=date;〃將日期保存到BCD日期寄存器

BCDDAY二weekday;〃將星期保存到BCD星期寄存器

BCDMON=month;〃將月份保存到BCD月寄存器

BCDYEAR=year;〃將年份保存到BCD年寄存器

rtc_enable(false);

該段程序的功能是將年月日，時分秒轉(zhuǎn)換為BCD碼然后保存到RTC相應寄存器中。即

設置RTC時鐘初始值。

第8章

8.1什么是模擬量?什么是數(shù)字量?請分別舉例說明。

在時間和幅度上都是連續(xù)的物理量稱為模擬量，例如如溫度、壓力、位移、圖像等；在

時間和幅度上離散的物理量稱為數(shù)字量。

8.2在A-D轉(zhuǎn)換過程中，模擬量和輸出的數(shù)字量應該滿足怎樣的關(guān)系？

輸出的數(shù)字量與模擬量應滿足線性關(guān)系；采樣頻率應高于模擬量最大頻率的2.5倍。

83什么是A-D轉(zhuǎn)換的分辨率?其與轉(zhuǎn)換位數(shù)之間是什么關(guān)系？

分辨率用來表明A-D轉(zhuǎn)換器對模擬信號的分辨能力,由它確定能被A-D轉(zhuǎn)換器辨別的最

小模擬量變化。一般來說，A-D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)越多，其分辨率則越高。

8.4滿量程電壓為33V且位數(shù)為12位的A-D轉(zhuǎn)換器的量化誤差是多少？

計算如下：

33

q=殍。0.008

量化誤差為0.008Vo

8.5A-D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換過程分為哪四個步驟?分別完成什么功能？

采樣，保持，量化，編碼四個步驟。采樣與保持：將模擬量轉(zhuǎn)換為在時間上離散的時間

離散量。量化與編碼：將采樣得到的時間離散量的幅度轉(zhuǎn)化為離散幅度并進行編碼得到數(shù)字

量。

8.6A-D轉(zhuǎn)換器有哪幾種類型?其優(yōu)缺點分別是什么？

類型優(yōu)缺點

積分型優(yōu)點是電路簡單，缺點轉(zhuǎn)換速率低

優(yōu)點是速度較高、功耗低，在低分辨率(<12位)時價格便宜,但高精

逐次比較型

度(>12位)時價格很高

并行/串并行比較型優(yōu)點是轉(zhuǎn)換速率極高，缺點是電路規(guī)模大，價格高

E-A(Sigma-delta)調(diào)制型電路的數(shù)字部分基本上容易單片化，容易做到高分辨率

電容陣列逐次比較型逐次比較型的改進，用低廉的成本制成高精度單片A-D轉(zhuǎn)換器

壓頻變換型其優(yōu)點是分辨率高、功耗低、價格低，但是需要外部計數(shù)電路

8.7如何設置S5PV210微處理器的A-D轉(zhuǎn)換時鐘?若系統(tǒng)主頻為100MHz，且預分頻比為65,

則A-D轉(zhuǎn)換的時鐘頻率為多少？

A-D轉(zhuǎn)換頻率=100MHz/(65+l)—1.52MHz

8.8TSDATXn寄存器是多少位的寄存器?若所使用的A-D配置為12位,如何取出轉(zhuǎn)換完成的

12位A-D輸出數(shù)值？

TSDATXn寄存器是16位寄存器。將TSDATXn的值讀出來然后位與操作取值，例如：

return(TSDATXn&Oxfff);

將AD轉(zhuǎn)換的12位數(shù)據(jù)以返回值形式返回。

8.9第8.4節(jié)中的實例,若改為10位A-D轉(zhuǎn)換，應如何修改程序？

修改read_adc函數(shù)：

intread_adc(intch)

(

〃使能預分頻功能，設置A-D轉(zhuǎn)換器的時鐘=PCLK/(65+1)

TSADCCONO=(0?16)|(1?14)|(65?6);〃修改1：設置為使用10位ADC

〃清除位⑵，設為普通轉(zhuǎn)換模式，禁止readstart

TSADCCONO&=~((1?2)|(1?1));

〃選擇通道

ADCMUX=0;

〃設置位⑼為1,啟動A-D轉(zhuǎn)換

TSADCCONO=(1?0);

〃當A-D轉(zhuǎn)換真正開始時，位⑼會自動清零

while(TSADCCONO&(1?0；);

〃檢測位口5],當它為1時表示轉(zhuǎn)換結(jié)束

while(!(TSADCCONO&(1?15)));

〃讀取數(shù)據(jù)

return(TSDATXO&Ox3ff);〃修改2：改為返回TSDATXO寄存器低10位

8.10如果外部待測模擬信號電壓數(shù)值超過A-D轉(zhuǎn)換器滿量程電壓，請問軟件和硬件應如何

修改？

提供以下參考方案：在硬件電路設計的時候外接分壓電阻，將被測量的一部分電壓接入

AD測量（例如分壓1/2）,在軟件中將讀出的轉(zhuǎn)換結(jié)果乘以分壓倍數(shù)即可。

第9章

9.1簡述DMA的工作原理。

DMA傳輸將數(shù)據(jù)從一個地址空間復制到另外一個地址空間，傳輸操作本身是由DMA控

制器來實行和完成的。DMA操作并不依賴于做處理器，微處理器可以去處理其他的工作。

因此可以提高系統(tǒng)運行效率。

9.2S5PV210支持幾種DMA工作方式?有什么區(qū)別？

支持種工作方式，分別為和前者為存儲器轉(zhuǎn)移

S5PV21