《ARM嵌入式系统结构与编程》课后习题答案.doc 6页

'《ARM嵌入式系统结构与编程》课后思考与练习题参考答案第一章绪论思考与练习题答案：1、答：见教材P2的1.1节内容。2、答：见教材P1的1.1节内容。3、答：见教材P4的1.2.1节的嵌入式Linux和嵌入式实时操作系统内核µC/OS-Ⅱ。4、答：见教材P6的1.3节的“工业控制领域”。5、答：见教材P8的1.4节的嵌入式技术的发展趋势。第二章ARM技术与ARM体系结构思考与练习题答案：1、答：对教材P15的2.2节的图2-1进行描述。2、答：参考教材P12的2.1.2节ARM内核版本命名规则说明。3、答：见教材P18的2.3节的ARM处理器共有7种工作模式。4、答：PSR具体的格式为：P21的图2-7，描述“标志域”和“控制域”各位的功能。C、Z、N、V进行置位和清零见P22的内容。5、答：ARM在异常时会进行以下操作：P24最上面的（1）（2）（3）（4）。ARM在异常返回时：（1）从SPSR_恢复CPSR；（2）从LR_恢复PC。6、答：见教材P25的“数据存储格式”中的“小端存储格式”和“大端存储格式”。7、答：在ARM三级流水线下：见教材P27的“三级流水线运行情况分析”的（1）带有存储器访问指令的流水线。8、答：ARM9在指令操作上采用的5级流水线：（1）取指令：从指令Cache中读取指令。（2）译码：对指令进行译码，识别出是对哪个寄存器进行操作，并从通用寄存器中读取操作数。（3）执行：进行ALU运算和移位操作，如果是对存储器操作的指令，则在ALU中计算出要访问的存储器地址。 （1）存储器访问：如果是对存储器访问的指令，用来实现数据缓冲功能（通过数据Cache）；如果不是对存储器访问的指令，本级流水线为一个空的时钟周期。（2）寄存器回写：将指令运算或操作结果写回到目标寄存器中。9、答：见教材P29的“5级流水线互锁分析”的内容。第二章ARM指令集寻址方式思考与练习题答案：1、答：见教材P32的3.1节中“2.指令条件码”的内容。2、答：当指令的算术运算发生异常时，V标志位置1。例如：两个正数相加，其结果为一负数；或者两个负数相加，其结果为一正数，都会置V标志位。3、答：每一个立即数是由一个8位的常数进行32位循环右移偶数位得到的，其中循环右移的位数是由一个4位二进制数的两倍表示的，即：=immed_8进行32位循环右移（2*rotate_4）位，符合这一条件的都为合法的立即数。（1）0x54300B0101010000110000不合法（2）0x1080B000100001000111101000010（3）0x3040B001100000100111111000001（4）0x5010B010100000001不合法（5）0xfb100000B1111101100010000000000000000不合法（6）0x3340000B001100110100000000000000100111001101（7）0x3FC0000B001111111100000000000000100101111111（8）0x1FE00000B0001111111100000000000000000不合法（9）0x55800000B0101010110000000000000000000不合法（10）0x7F8000B01111111100000000000不合法（11）0x39C0000B001110011100000000000000100111100111（12）0x1FE800000B00011111111010000000000000000000不合法4、答：见教材P33的3.2节图3-1移位操作功能描述。5、答：ARM数据处理指令具体的寻址方式有5种：见教材P33的“2.具体寻址类型”内容。如果程序计数器PC作为目标寄存器，会产生程序发生跳转。6、答： 在Load/Store指令寻址中，字、无符号字节的Load/Store指令寻址有三种，具体见教材P36的3.3.2节内容。在Load/Store指令寻址中，半字、有符号字节寻址有两种，具体见教材P40的3.3.3节内容。它们之间的差别：在半字、有符号字节寻址中，没有Addressing_mode中的偏移量通过寄存器移位得到的形式。1、答：见教材P45的“2.内存操作”内容。2、答：见教材P46的四种类型的堆栈工作方式。栈操作指令寻址和块拷贝Load/Store指令之间的对应关系见教材P46的表3-10。3、答：见教材P46的3.5节的“1.协处理器加载/存储指令的寻址方式”的内容。4、答：（1）MOVR0,R1Cond00IopcodeSRn(R0)Rd(R0)operand2(R1)11100001101000000000000000000001（2）MOVR1，#0x198Cond00IopcodeSRn(R0)Rd(R0)operand2111000111010000000001111011001100x198:000110011000111101100110（3）ADDEQSR1，R2，#0xABCond00IopcodeSRn(R2)Rd(R1)operand200000010100100100001000010101011（4）CMPR2，#OxabCond00IopcodeSRn(R2)0000operand211100011010000100000000010101011（5）LDRR0，[R1，#4]Cond01IPU0WLRnRdaddressing_mode11100101100100010000000000000100（6）STRRO,[R1，R1，LSL,#2]!Cond01IPU0WLRnRdaddressing_mode11100111101000010000000100000001（7）LDRHR0，[R1，#4]Cond000PUIWLRnRdoffset_H1SH1offset_L11100001110100010000000010110100（8）LDRSBR0，[R2，#-2]!Cond000PUIWLRnRdoffset_H1SH1offset_L11100001011100100000000011010010（9）STRBR1，[R2，#0xA0]Cond01IPU1WLRnRdaddressing_mode11100101110000100001000010100000（10）LDMIAR0，{R1，R2，R8}Cond100PU0WLRnregister_list11101000100100000000000100000110（11）STMDBR0!,{R1-R5,R10,R11}Cond100PU0WLRnregister_list11101001001000000000110000111110（12）STMEDSP!,{R0-R3,LR}Cond100PU0WLRnregister_list11101000001011010100000000001111 第一章ARM指令集系统思考与练习题答案：1、答：ARM指令可以分为：数据处理指令、分支指令、加载/存储指令、批量加载/存储指令、交换指令、程序状态寄存器处理指令、协处理器操作指令和异常产生指令八类。无条件执行的指令有：由程序标号给出目标地址的跳转指令BLX、断点中断指令BKPT。2、答：（1）两个64位数的加法操作：R1和R0中存放了一个64位数据（作为被加数），R0存放数据的低32位；R2和R3中存放了另一个64位数据（作为加数），R2中存放低32位数据。运算结果送回到[R1:R0]中（R0存放低32位）。ADDSR0，R0，R2;低32位相加并影响标志位ADCR1，R1，R3;高32位相加再加上C标志位（进位值）（2）两个64位数的减法操作：使用SBC指令和SUBS指令联合使用可以实现两个64位操作数相减。如果R1和R0中存放了一个64位数据（作为被减数），R0存放数据的低32位；R2和R3中存放了另一个64位数据（作为减数），R2中存放低32位数据。运算结果送回到[R1:R0]中（R0存放低32位）。SUBSR0，R0，R2;低32位相减并影响标志位SBCR1，R1，R3;高32位相减再减去C标志位的反码（3）求一个64位数的负数操作：如果R1和R0中存放了一个64位数据，R0存放数据的低32位；寄存器R4和R5中放置其负数，其中R4放置低32位的数据。RSBSR4，R0，#0;0减去低32位并影响标志位RSCR5，R1，#0;0减去高32位再减去C标志位的反码3、答：LDRB指令的二进制编码格式为：Cond01IPU1WLRnRdaddressing_modeLDRSB指令的二进制编码格式为：Cond000PUIWLRnRdadrr_mode1SH1adrr_mode它们之间的区别是：LDRB指令和LDRSB指令编码格式中内存地址构成格式不一样；在功能上LDRB指令所加载的寄存器高24位清0，而LDRSB指令则用符号位扩展。4、答：CMPR0，#0语句功能：判断R0是否等于0并影响标志位；MOVEQR1，#0语句功能：当R0等于0时，MOVEQ指令执行，则R1等于0；MOVGTR1，#1语句功能：当R0等于正数时，MOVGT指令执行，则R1等于1。此程序段所实现的操作是：判别R0中的值是正数还是0。5、答：（1）MVNR0，#0（2）MOVR0，#0SUBR0，R0，#1（3）MOVR0，#0xFFFFFFFF6、答：(1)MOVR0,0x10(2)MOVR0,R1,ASR#4(3)ADDR1,R2,R2LSL#1(4)RSBR0,R0,#0 1、答：/*************************************************************寄存器使用说明：*R0：队列指针*R1：加载队列中的数据*R4：队列数据的累加结果*************************************************************/.globalstart.textstart:LDRR0,=DataZone@初始化队列起始地址；MOVR4,#0@结果寄存器初始化为0；AddNum:LDRBR1,[R0],#1@加载队列中的数据到R1寄存器；CMPR1，#0@判断R1的值是否为0；BLXstop@如果R1的值小于或等于0则停止累加；ADDR4，R4，R1@累加求和；BAddNum@继续循环；stop:BstopDataZone:.space10,0x10@在存储单元中申请10个字节的连续空间并用0x10填充；.zero5@在存储单元中申请5个字节的连续空间并用0填充；.end2、答：（1）MOVEQR0，R1（2）LDREQR0，[R1，R2]（3）LDRR0，[R1，#-4]（4）LDRR0，[R1，R6]!3、答：（1）将存储器地址为R3-4的字数据读入R2，并将地址R3-4写入到R3；（2）将存储器地址为R0的字数据读入R0，并将地址R0+R2写入到R0；（3）将存储器地址为R3+R2*4的字数据读入R1，并将地址R3+R2*4写入R3；（4）将存储器地址为R2-2的字节数据读入R0的低8位，将R0的高24位用符号位扩展，并将地址R2-2写入R2；（5）将R1的低8位存入存储器地址为R2+0xA0的字节中；（6）将内存单元R0所指向的地址单元以字为单位后增的方式读取到R1，R2，R8中，低地址编号的字数据内存单元对应低编号的寄存器；（7）将R1-R5，R10，R11以先减的方式存储到以R0为起始地址的递减内存中，R0最终指向存放R11的地址单元。4、答：ARM指令支持原子操作，主要是用来对信号量的操作，因为信号量操作的要求是做原子操作，即在一条指令中完成信号量的读取和修改操作。SWP数据交换指令就能完成此功能，能在一条指令中实现存储器和寄存器之间交换数据。5、答：在进入IRQ中断处理程序时，首先计算返回地址，并保存相关的寄存器：SUBR14，R14，#4STMFDSP!,{R0-R3，R12，LR}如果IRQ中断处理程序返回到被中断的进程则执行下面的指令： LDMFDSP!,{R0-R3，R12，PC}∧该指令从数据栈中恢复寄存器R0-R3和R12的值，将返回地址返回到PC中，并将SPSR_irq值复制到CPSR中。1、答：.equUser_Mode,0x10.equMode_Mask,0x1F.equNOINT,0XC0MRSR0,CPSR@读取CPSRBICR0,R0,#Mode_MaskORRR1，R0，User_Mode|NOINT@修改MSRCPSR_cxsf,R1@写回CPSR,进入用户模式第一章Thumb指令思考与练习题答案：1.答：优势：Thumb指令集具有较高的代码密度，较低的存储器功耗。2.答：Thumb指令可以分为：数据处理指令、存储器操作指令、分支指令和软中断指令。Thumb指令有条件执行指令，它是条件分支指令B{cond}label。3.答：4.答：方法一：MOVR1，#0xAMULR0,R1方法二：'