ARM嵌入式系统试题及答案

21、ARM指令长度和Thumb指令长度固定位长吗？位长分别是多少？

答：固定 ， ARM为一个字（32bit），Thumb为一个半字（16bit）

22、ARM7TDMI中的中断分为那两类？在CPU级别如何分别屏蔽？

答：分别为IRQ，FIQ ，在cpu级别通过状态寄存器CPSR中的I和F位置位来屏蔽。

23、什么是ARM7TDMI中的异常？简述ARM7TDMI中的复位、IRQ、FIQ和软中断等几种

主要异常的控制原理。

答：异常是指正常的程序被暂时中止的状态模式。

复位异常时处理器进行管理模式执行相应操作，I和F均为禁止；软中断异常 也进入管理模式，I位禁止；IRQ异常时进入中断模式，I位禁止；FIQ异常进 入快速中断模式，I和F位均为禁止，都是通过异常向量表。

24、简述ARM7TDMI中产生复位、IRQ、FIQ和软中断等几种主要异常的条件，这几种

异常会使ARM分别进入到哪种模式？ARM核响应异常的过程，以及这几种异常地返回指令是什么？ 答：复位异常：当nRESET信号被拉低时，ARM处理器放弃正在执行时的指令，等到nRESET下信号再次变高时，ARM执行下列操作：（1）强制M[4:0]复为10011，进入管理模式；（2）将CPSR中的I和F置位；（3）将CPSR中的T位清零（4）强制pc从地址0x00开始对下一条指令进行取值；（5）返回ARM状态并回复执行，无返回指令。 IRQ：只有CPSR中相应的I位被清除时，才可能发生IRQ异常，进入中断模式，内核自动作如下处理：（1）将异常处理的返回地址保存到R14-irq中（2）用户模式的CPSR被保存到SPSR-irq中；（3）修改CPSR，禁止新的IRQ中断产生，进入ARM状态，IRQ模式（4）置IRQ模式下的IRQ异常处理程序的中断入口地址向量。 地址0x00000018。 返回指令：subspc ， R14-irq ， #4

FIQ：只有CPSR中的想用下位被清零时，才发生下IQ异常进入FIQ模式，FIQ中的8个专用寄存器用来保护中断地址。其返回指令： subs pc，R14-fiq , #4

软中断swi：用于进入“管理模式”，通常用于请求一个特定的管理函数。返回指令：movs pc，R14-svc

三、ARM7TDMI指令系统

1、 ARM7TDMI支持哪几种指令集，各有什么特点？

答：支持ARM指令集和Thumb指令集两种。

ARM指令集：指令32位，效率高，代码密度低，所有ARM指令都是可以有条件执行的 。

Thumb指令集：指令16位，代码密度较高，Thumb指令仅有一条指令具备条件执行功

2、 ARM汇编指令的基本格式？

答：基本指令：

在ARM指令集中，每条指令占有4个字节，即指令长度为32位。

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3、 何谓ARM指令的条件码？默认的条件码是什么？举例说明ARM指令的条件码对指

令执行的影响。

答：条件码是按照指定条件执行的操作条件：默认条件码是AL（无条件执行） 例子：比较两值大小，并进行相应加1处理：

cmp R0，R1；ADDHI R0，R0，#1；ADDLS R1，R1，#1

4、 解释何为“满堆栈”、“空堆栈”、“递增堆栈”和“递减堆栈”? ARM指令系统中是如何支

持的？

答：满堆栈：堆栈指针指向最后压入栈的有效数据项。 空堆栈：堆栈指针指向下一个待压入数据的空位置。

递增堆栈：在向堆栈写入数据后，堆栈指针的值变大，即向高地址方向生长。 递减堆栈：在想堆栈写入数据后，堆栈指针的值变小，即向低地址方向生长。 ARM指令支持四种对战类型：满递增，空递增，满递减，空递减。

5、 请说明MOV指令与LDR加载指令的区别和用途。

答：LDR的操作数既可以来源于寄存器也可以来源于存储器，MOV的操作数能来源 于寄存器。

LDR指令从内存中读取数据放入寄存器，用于对内存变量和数据的访问、查表、

程序的跳转、外围部件的控制操作等；MOV指令将8位立即数或寄存器传送到目 标寄存器（Rd），可用于移位运算等操作。

6、 解释 B指令、BL指令与BX指令的功能差别？简述他们的应用场合。

答：B指令：是分支指令，跳转到标号指定的地址程序。 Bl指令：带连接的分支指令，跳转到指定的地址程序，同时还将程序计数器PC的值保存到LR寄存器中。 BX指令：带状态切换的分支指令，跳转到Rm指定的地址处执行程序，根据跳转地址的最低位 来切换处理器状态。 B/BL指令跳转范围限制在当前指令的+-32MB地址内。

7、 解释SWI（软中断）指令的执行过程和典型应用。

答：SWI指令用于产生软中断，从而实现先从用户模式到管理模式的变换。在切换时，CPSR寄存器内容将保存到管理模式的SPSR中，同时程序跳转到SWI异常向量入口处。 SWI用于系统功能调用。

8、 ARM汇编指令条件码如下表，分析下两段程序片断的功能，写出其等价的类C语

言功能描述： 条件助记符 EQ NE CS/HS CC/LO MI

标志 Z=1 Z=0 C=1 C=0 N=1 相等 不相等 含义 无符号数大于或等于 无符号数小于 负数 6

PL VS VC HI LS GE LT GT LE AL NV

N=0 V=1 V=0 C=1,Z=0 C=0,Z=1 N=V N!=V Z=0,N=V Z=1,N!=V 任何 任何 正数或零 溢出 没有溢出 无符号数大于 无符号数小于或等于 有符号数大于或等于 有符号数小于 有符号数大于 有符号数小于或等于 无条件执行 (指令默认条件) 从不执行(不要使用) 程序片断1：

CMP R0, R1 ADDHI R0 , R0 , #1 ADDLS R1 , R1 , #1

程序片断2：

CMP R0 , #10 CMPNE R1 , #20 ADDNE R0 , R0 , R1

答：if（R0>R1） R0++; else R1++;

if(R0!=10) if(R1!=20) R0+=R1;

9、 结合ARM7TDMI结构中的流水线结构，解释IRQ中断返回指令：

SUBS PC , R14_irq , #4 的原理

答：ARMTTDMI采用三级流水线结构，PC指向正在取值的指令，产生IRQ时，保存在R14-IRQ中的是PC的值，在返回时为保证正确性应返回到PC-4即中断前“正在译码”的指令地址。所以返回指令为：subs pc，R14-irq，#4；

四、LPC2000系列ARM硬件资源原理与使用

1、 LPC2000系列器件有几种常见的封装形式和其封装特点？

答：常见的封装有64脚封装，144脚封装

特点：功耗低，有多个32位定时器，多达9个外部中断，16K字节静态RAM，

1/128/256k字节片Flash存储器，128为宽度接口加速器，4路10位ADC或8路10 位ADC（64脚和144脚封装），46或76~112个GPIO（64脚和144脚封装）。

2、 简要说明一下LPC2000系列器件片内存储器的特点？

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答：片内存储器分为片内Flash和片内静态RAM。片内Flash通过128位宽度的总线 与ARM内核相连，具有很高的速度，特有的存储器加速功能，可以将程序直接放 在Flash上运行。SRAM支持8位、16位和32位的读写访问。

3、 在LPC2000系列ARM芯片中，内Flash有哪几种写入方式？

答：（1）使用JTAG仿真/调试器，通过芯片的JTAG借口下载程序。 （2）使用在系统编程技术，通过UART0接口下载程序。

（3）使用在应用编程技术，在用户程序运行时对Flash进行擦出和/或编程操作， 实现数据的存储和固件的现场升级。

4、 ARM寄存器PC、CPSR、SPSR分别有什么用？

答：PC是CUP中的程序计数器，内容总是指向正在“取指”指令的地址。 CPSR是当前程序状态寄存器，用来监视和控制内部操作的。

SPSR是物理状态寄存，用于保存CPSR的当前值，从异常退出时则由它来恢复 CPSR。

5、 什么是ARM处理器的异常？ARM处理器是如何处理异常的？

答：异常：在执行正常程序过程中，当发生某种异常事件或某种外部请求时，处理器就暂停执行当前的程序，进入异常模式。 如何处理异常：

1） 保存执行状态：将CPSR复制到发生的异常模式下的SPSR中。

2） 模式切换：将CPSR模式位强制设置为与异常类型相对应的值，同时处理器进入到ARM执行模式，禁止所有IRQ中断，当进入FIQ快速中断模式时禁止FIQ中断。

3） 保存返回地址：将下一条指令的地址（被打断程序）保存在LR（异常模式下LR_excep）中。

4） 跳入异常向量表：强制设置PC的值为相应异常向量地址，跳转到异常处理程序中。

6、 什么是ARM体系结构中的异常向量表？在应用中有何作用？

答：处理器规定了异常处理程序入口的地址区间，并规定了地址的存放顺序，一般称为异常向量表。

在异常处理过程中，可以加快异常服务的响应速度。

7、 在ARM体系结构中，异常向量表中存放的是什么内容？

答：异常处理程序的程序入口地址。

8、 在ARM体系结构中，异常向量表中0x0014（保留字）单元存放的是什么内容？有何

用途？

答：保留的异常入口，早期的ARM结构中会被用到，而在ARM7中是保留的，以确保软件能与不同的ARM结构兼容。而在有些处理器芯片中，这4个字节已经有了非常特殊的用特。

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