ARM高级程序设计复习提纲.docx
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ARM高级程序设计复习提纲
一、填空题
1．ARM微处理器共有______个______位寄存器，其中______个为通用寄存器，______个为状态寄存器。
37、32、31、6
2．ARM处理器有9种基本寻址方式，分别是：
______、______、______、______、______、______、______、______、______。
寄存器寻址、立即寻址、寄存器偏移寻址、寄存器间接寻址、基址寻址、多寄存器寻址、堆栈寻址、块拷贝寻址、相对寻址
3．ARM指令集可以分为6类，分别是：
______、______、______、______、______、______。
跳转指令、数据处理指令、程序状态寄存器（PSR）传输指令、Load/Store指令、协处理器指令、异常中断产生指令
4．在ARM的汇编程序中，有如下几种伪指令：
_____、______、______、______、______。
符号定义伪指令、数据定义伪指令、汇编控制伪指令、宏指令、其他伪指令
5．汇编语言与C/C++的混合编程通常有以下几种方式：
_____、______、______。
在C/C＋＋代码中嵌入汇编指令；从汇编程序中访问C程序变量；汇编程序、C/C＋＋程序间的相互调用
6．ARM C/C++编译器支持和产生以下几种格式的文件：
_____、____、____、______、______。
filename.c 源文件、filename.h头文件、filename.o目标文件、filename.s汇编代码文件、filename.lst列表文件
7．ARM在线仿真包括3个过程：
_____、______、______。
装载映像文件、程序执行、查看寄存器和内存空间
8．目前流行的嵌入式操作系统主要有：
______、______、_____和_____。
Vxwork、WinCE、Linux、pSOS
9．ARM处理器工作状态主要有______、______和______模式。
运行、睡眠、空闲
10．作为高速缓存的存储器主要有______、______和______。
SRAM、DRAM、FlashROM
11．动态RAM有______和______。
SDRAM、DDR
12．ARM有从外部______启动的外启动和从片上______启动的内启动两种启动方式。
SDRAM、ROM
13． Nand-Flash闪存每个块的最大擦写次数是______万次，而Nor的擦写次数是______万次。
100、10
14．MTD核心层分为：
______层、______层和______层。
用户模块接口、MTD抽象、MTD设备驱动模块
15．Nor-Flash常用于存放______，而Nand-Flash存放______。
系统代码、用户信息
16．Linux设备可分为______、______和______三种。
字符设备、块设备、网络设备
17．GPIO支持______、______和______三种数据传输方式。
中断、查询、DMA
18．GPIO驱动可以以两种方式编译：
一种是______，另一种是______。
静态编译进内核、编译成模块动态加载
19．ARM处理器复位源有______、______、______、______、______和______。
上电复位、外部硬复位、内部硬复位、JTAG复位、外部软件复位、内部软件复位
20．按复位信号是否与时钟信号同步，可分为：
______复位和______复位。
同步、异步
21．常用的A/D转换器有______、______、______、______和______。
积分型、逐次逼近型、并行比较型、∑-△型、流水线型
22．速度最快的A/D转换器是______ADC。
并行比较型
23．A/D转换可分为4个阶段，分别是：
______、______、______、______。
采样、保持、量化、编码
24．从广义的角度来说，数据通信方式可以分为______和______两大类，相应的通信线路分别称为______ 和______。
并行通信、串行通信；并行总线、串行总线
25．串行通信的两种基本工作方式为：
______和______。
标准异步串行通信（UART）
接口有：
______、 ______和______。
异步串行通信、同步串行通信；RS-232C、RS-422、RS-485
26．UART串行通信接口标准是__________，它采用_______逻辑来进行电平传输。
RS-232C、负
27．I2C采用两根I/O线是：
______和______。
SCL串行时钟线、SDA串行数据线
28．I2C数据传输速率标准模式下为_____bps，快速模式下为_____bps，高速模式下为______bps。
100K、100K、3.4M
29．串行存储器一般具有两种写入方式：
______和______。
字节写入方式、页写入方式
30．USB系统包括______、______和______三部分。
31．USB互连、USB从端口、USB主端口
32．USB从端口包括______和______两大类。
33．USB集线器、功能设备
34．USB1.1支持______bps的传输速率，2.0标准支持______bps的传输速率。
1.5~12、120~240
35．USB支持______、______、______和______等四种传输模式。
同步、中断、控制、批量
36．USB驱动程序开发的工具主要有______、______和______。
Windiver、MicrosoftDDK、DriverStudio
37每个以太网口上都有一个唯一的______位MAC 地址与之对应。
48
39．Boot-loadere两种不同的操作模式是______模式和______模式。
启动加载、下载
40．Boot-loader目标代码是*. ______格式的文件。
bin
41． ARM Linux移植主要工作是把编译生成的______、______和______，并烧写到Flash中。
Boot-loader、KernelImage、RootFile
42．Linux支持多种文件系统，包括：
______、______、______和______。
Romfs、Cramfs、JFFS、JFFS2
43．JFFS2在Linux中一种是作为______，另一种是作为______在系统启动后被挂载。
根文件系统、普通文件系统
44．Linux源文件的树形结构可以分为4层：
______、______、______和______。
用户层、内核层、底层驱动、硬件驱动
二、问答题：
1．通用寄存器包括R0～R15，可以分为具体哪三类？
通用寄存器包括R0～R15，可以分为三类：
（1）未分组寄存器R0～R7；
（2）分组寄存器R8～R14；
（3）程序计数器PC（R15）。
2．请描述Thumb状态下的寄存器与ARM状态下的寄存器有什么关系？
Thumb状态下的寄存器与ARM状态下的寄存器有如下关系：
（1）Thumb状态下和ARM状态下的R0～R7是相同的。
（2）Thumb状态下和ARM状态下的CPSR和所有的SPSR是相同的。
（3）Thumb状态下的SP对应于ARM状态下的R13。
（4）Thumb状态下的LR对应于ARM状态下的R14。
（5）Thumb状态下的程序计数器对应于ARM状态下的R15。
3．当一个异常出现以后，ARM微处理器会执行哪几步操作？
当一个异常出现以后，ARM微处理器会执行以下几步操作。
（1）将下一条指令的地址存入相应连接寄存器LR，以便程序在处理异常返回时能从正确的位置重新开始执行。
若异常是从ARM状态进入，则LR寄存器中保存的是下一条指令的地址（当前PC＋4或PC＋8，与异常的类型有关）；若异常是从Thumb状态进入，则在LR寄存器中保存当前PC的偏移量，这样，异常处理程序就不需要确定异常是从何种状态进入的。
例如：
在软件中断异常SWI，指令 MOV PC，R14_svc总是返回到下一条指令，不管SWI是在ARM状态执行，还是在Thumb状态执行。
（2）将CPSR复制到相应的SPSR中。
（3）根据异常类型，强制设置CPSR的运行模式位。
（4）强制PC从相关的异常向量地址取下一条指令执行，从而跳转到相应的异常处理程序处。
4．一条典型的ARM指令具有什么样的语法格式，并描述各选项意义。
一条典型的ARM指令语法格式如下所示：
{}{S},,< shifter_operand >
其中：
opcode是指令操作符编码；
cond 是指令执行的条件编码；
S决定指令的操作是否影响
CPSR的值；
Rd是目标寄存器编码；
Rn是包含第1个操作数的寄存器编码；
shifter_operand 表示第2个操作数。
5．表示递增和递减的满堆栈和空堆栈有哪几种组合，请比较它们的特点。
有4种类型的堆栈，表示递增和递减的满堆栈和空堆栈的各种组合。
满递增：
堆栈通过增大存储器的地址向上增长，堆栈指针指向内含有效数据项的最高地址。
指令如LDMFA，STMFA等。
空递增：
堆栈通过增大存储器的地址向上增长，堆栈指针指向堆栈上的第一个空地址。
指令如LDMEA，STMEA等。
满递减：
堆栈通过减小存储器的地址向下增长，堆栈指针指向内含有效数据项的最低地址。
指令如LDMFD，STMFD等。
空递增：
堆栈通过减小存储器的地址向下增长，堆栈指针指向堆栈下的第一个空地址。
指令如LDMED，STMED等。
7．汇编语言程序中常用的符号，需要遵循哪些规则？
1、 符号区分大小写，同名的大、小写符号会被编译器认为是两个不同的符号。
2、符号在其作用范围内必须唯一。
3、自定义的符号名不能与系统的保留字相同。
4、符号名不应与指令或伪指令同名。
8．可执行映像文件通常由几部分构成，它们有什么特点？
1、 一个或多个代码段，代码段的属性为只读。
2、 零个或多个包含初始化数据的数据段，数据段的属性为可读写。
3、 零个或多个不包含初始化数据的数据段，数据段的属性为可读写。
9.初始化存储器有哪几种方法？
初始化存储器就是设置ARM处理器的某些寄存器，这可以通过两种方法完成：
第一种，如果ARM处理器内部有SRAM，则可以建立一个简单的工程，该工程对涉及存储器映射的寄存器初始化；
第二种，利用AXD的命令行配置那些寄存器，具体步骤如下：
首先在C:
\下建立文本文件memory_map.txt，该文件设置寄存器的值，其格式为：
setmem ADDRESS,DATA,SIZE
其中，ADDRESS是寄存器的地址，
DATA是该寄存器要设置的值，
SIZE是数据宽度，一般为32，可以设置多个寄存器；
然后打开AXD Debugger的命令行窗口，执行下面的命令，配置对应的控制寄存器。
>obey C:
\memory_map.txt
执行完毕后，memory_map.txt中的寄存器就配置完毕，存储器就映射到预定的地址空间
10．软启动状态对ARM处理器有什么作用？
软启动时，处理器被复位，但是SDRAM里面的内容仍旧保持。
11．简述SDRAM在ARM系统中的主要作用。
SDRAM具有高速、大容量等优点，是一种具有同步接口的高速动态随机存储器，在ARM系统中主要用作程序的运行空间、数据及堆栈区。
12．区别ARM外启动方式和内启动方式的不同。
外启动方式下，ARM从外部程序存储器取指令执行；内启动时，ARM运行片上ROM中固化的启动程序。
13．简述嵌入式设备中程序运行方式。
嵌入式设备中程序运行方式有两种：
一种是将程序加载到SDRAM中运行，另一种是程序直接在其所在的ROM/Flash存储器中运行。
14．与SDRAM相比，Flash在ARM系统中的主要作用是什么？
Flash存储器常当作硬盘使用，而SDRAM则类似内存，Flash用于存放程序代码、常量表，以及一些在系统掉电后需要保存的用户数据等。
15．在读写数据速度上，Nor-Flash 与Nand-Flash有什么区别？
Nor-Flash的读取速度比Nand-Flash快；Nand-Flash的写入速度和擦除速度比Nor-Flash快。
16．简述开发GPIO的具体步骤。
具体步骤是：
l
模块化驱动程序；l
在内核空间申请和释放内存；l
分配字符设备主设备号和子设备号；l
在内核空间注册与注销；l
在内核空间提供系统调用函数。
17．如何通过合理存放数据提高中断处理速度？
将中断处理尽可能搬到内部RAM或SDRAM。
中断处理函数代码放在Flash中，数据放在SDRAM中。
通过改变编译配置，将所有的中断处理函数都拷贝到ARM内部RAM或者SDRAM中
18．简述各种A/D转换器的应用场合。
积分型A/D转换器主要应用于低速、精密测量等领域；
逐次逼近型A/D转换器适用于中速率而分辨率要求较高的场合；
并行比较A/D转换器适用于速度要求特别高的领域，如视频A/D转换；
∑-△型调制型A/D转换器主要应用于高精度数据采集系统，特别是数字音响系统、多媒体、地震勘探仪器、声纳等电子测量等领域；
流水线型A/D转换器主要应用于对频域特性要求较高的通信系统，对噪声、带宽和瞬态速度等时域特性要求较高的CCD成像系统，以及对时域和频域特性都要求较高的数据采集系统。
19．列举两种不同工作方式下的D/A转换器。
直接D/A转换器直接将输入的数字信号转换为输出的模拟信号；而间接D/A转换器是先将输入的数字信号转换为某种中间量，然后再将这种中间量转换成为输出的模拟量。
20．在选择通信方式时，需要考虑哪几个主要方面？
一般情况下，在选择通信方式时，需要考虑以下几个主要方面。
l
1、通信速率。
标准通信接口都有相应的最大通信速率，即相应信道容量的最大值。
通信距离。
通信速率和通信距离两个物理参量互相依存，互相制约。
适当地减小通信速率，可以在一定程度上增加通信的距离；相应的，在允许一定的误码率条件下，可以提高相应的通信速率。
l
2、抗干扰能力。
为保证一定的通信速率和一定的通信距离，需要相应的通信媒介和比较好的抗干扰能力，以降低误码率。
3、在通信中，除了物理的抗干扰能力外，一般采用信道编码的方式来提高系统的抗干扰能力，从而保证信号的可靠性传输。
21．异步串行通信协议规定字符数据的传输规范，总结起来有哪几点？
异步串行通信协议规定字符数据的传输规范，包括：
l
1、起始位。
通信线上没有数据被传送时处于逻辑“1”状态，当发送设备要发送一个字符数据时，首选发送一个逻辑“0”信号，这个逻辑低电平就是起始位。
起始位通过通信线传向接收机，接收设备检测到这个低电平后，就开始准备接收数据位信号。
起始位所起的作用就是使设备同步，通信双方必须在传送数据位前一致同步。
l
2、数据位。
当接收设备收到起始位后，开始接收数据位。
数据位的个数可以是5~9位，PC机中经常采用7~8位数据传送。
在字符传送过程中，数据位从最低有效位开始传送，依次在接收设备中被转换为并行数据。
l
3、奇偶校验位。
数据位发送完毕后，为了保证数据的可靠性传输，常传送奇偶校验位。
奇偶校验用于有限差错检测。
如果选择偶校验，则数据位和奇偶位的逻辑“1”的个数必须为偶数；相反，如果是奇校验，则逻辑“1”的个数为奇数。
l
4、停止位。
在奇偶位或者数据位（当无奇偶校验时）之后发送停止位。
停止位是一个字符数据的结束，可以是1~2位的低电平，接收设备收到停止位后，通信线路便恢复逻辑“1”状态，直到下一个字符数据的起始位到来。
l
5、波特率设置。
通信线路上传送的所有位信号都保持一致的信号持续时间，每一位的宽度都由数据的码元传送速率确定，而码元速率是单位时间内传送码元的多少，即波特率。
22．UART模块部分主要实现什么功能？
UART模块部分主要实现计算机主机与ARM之间的数据传输。
1．简述I2C I/O的主要功能。
串行时钟SCL用于产生器件所有数据发送或接收的时钟；串行数据/地址SDA用于传送地址和所有数据的发送或接收。
23．I2C的发送和接收是否在主模式或从模式下操作，取决于什么？
取决于I2C芯片是否必须启动数据的传输还是仅仅被寻址。
24．数据链路层的主要作用是什么？
数据链路层把上层数据封装成带有目的MAC地址的帧发出，并接收目的MAC地址的数据帧，然后拆封以太网报头再发往上层协议。
25．简述ARM Linux内核启动三个阶段的功能。
第一阶段主要是进行CPU和体系结构的检查、CPU本身的初始化，以及页表的建立等。
初始化是从内核入口Entry开始到start_kernel前结束。
第二阶段主要是对系统中的一些基础设施进行初始化。
最后是更高层次的初始化，如根设备和外部设备的初始化。
26．ARM系统中Boot-loader的主要作用是什么？
Boot-loader的作用与PC的BIOS类似，通过Boot-loader可以完成对ARM主要部件如CPU、SDRAM、Flash、串行口的初始化，同时下载文件到硬件板，对Flash进行擦除与编程。
27．Boot-loader的stage1和stage2的作用分别是什么？
stage1主要完成：
硬件设备初始化；为stage2准备RAM空间；拷贝stage2到RAM空间中；设置好堆栈；跳转到stage2的入口。
stage2主要完成：
初始化硬件设备；检测系统内存映射；将kernel映像和根文件系统映像从Flash上读到RAM；为内核设置启动参数；调用内核。
28．ARM Linux内核启动的主要工作包括哪些？
完成Linux体系结构的初始化，内部中断、外部中断、软中断的初始化，以及与进程有关的初始化（计时器初始化、控制台初始化、内存模块初始化）。
29．简述ARM Linux三种主要编译开发工具的作用。
二进制文件处理工具binutils主要应用于移植调试操作系统初期的辅助开发；
编译工具gcc用于编译内核代码；
glibc用于链接和运行库文件。
30．Linux内核源程序的文件按树形结构是如何安排的？
（1）arch子目录是所有和体系结构相关的核心代码；
（2）include子目录是编译核心所需要的大部分头文件；
（3）init目录包含kernel初始化代码；
（4）mm目录是所有独立于CPU体系结构的内存管理代码；
（5）kernel目录实现了大多数Linux系统的内核函数；
（6）drivers目录是系统所有的设备驱动程序；
（7）lib目录放置核心的库代码，net目录是核心与网络相关的代码，ipc目录包含核心的进程间通信的代码，fs目录为文件系统代码和各类型文件的操作代码。
31．嵌入式操作系统中如何衡量一个文件系统的指标？
（1）可写性；
（2）永久存储性；（3）掉电稳定性；（4）压缩性；（5）在RAM时间。
32．选择文件系统时，需考虑Flash存储器的哪些物理特性和使用特点？
需要考虑以下几点：
（1）Flash存储器中各个块的最大擦除次数是有限的，如果能够均匀地使用各个块，就能延长Flash的整体寿命，这就需要文件系统有磨损均衡的功能。
（2）为了提高Flash存储器的利用率，文件系统应该有对存储空间的碎片收集功能。
（3）考虑出现嵌入式系统意外掉电的情况，文件系统还应该有掉电保护的功能，保证系统在出现意外掉电时也不会丢失数据。
31．在什么场合下，选择UDP而非TCP？
在需要通信的信息量比较小，而且通信环境可靠性比较好的场合下，不需要选择TCP而选择利用UDP，这样在软件设计上可以简化，硬件上可以节约成本。
32．UDP与TCP的主要区别是什么？
UDP和TCP的主要区别是两者在如何实现信息的可靠传递方面不同。
TCP协议中包含了专门的传递保证机制，而UDP协议并不提供数据传送的保证机制。
三、arm编程语法题
1．写一条ARM指令，完成操作r1=r2*3（4分）
答：
ADDR1,R2,R2,LSL#1
2、说明指令STMIAr12!
{r0-r11}的操作功能。
（4分）
答：
将R0-R11十二个寄存器中的32位数据，存储到R12地址指针为起始地址的内存中，地址的操作方式是先操作、后增加，并更新地址
3．ARM常见的符号定义伪指令，具体有哪几种？
1、 用于定义全局变量的GBLA、GBLL和GBLS。
2、 用于定义局部变量的LCLA、LCLL和LCLS。
3、 用于对变量赋值的SETA、SETL、SETS。
4、 为通用寄存器列表定义名称的RLIST。
4..指出下面各条指令的寻址方式。
SUBR0,R1,R2；寻址方式为：
寄存器寻址
SUBSR0,R0,#1；寻址方式为：
立即数寻址
MOVR0,R2,LSL#3；寻址方式为：
寄存器移位寻址
SWPR1,R1,[R2]；寻址方式为：
寄存器间接寻址
LDRR2,[R3,#0x0C]；寻址方式为：
基址加变址间接寻址
5、ARM指令中的第二操作数“operand2”有哪些具体形式？
解：
有三种：
寄存器、寄存器移位、8位位图立即数。
6、对于ARM的变址寻址方式，有基地址和偏移地址两部分组成。
回答一下问题
（1）基地址可以是哪些寄存器？
（2）偏移地址可以有哪些形式？
（3）总地址的计算方法有哪些？
（4）变址寻址应用于哪些指令？
解：
（1）基地址可以是通用寄存器R0---R15中的任意一个。
（2）偏移地址可以有三种形式：
12位立即数、寄存器、寄存器移位。
（3）总地址的计算方法。
有三种：
前变址（前索引）、后变址（后索引）、自动变址。
（程序相对偏移）
a.前索引偏移：
即先使用偏移传送数据；不定修改基地址。
如：
LDRRd，[Rn,#m]
b.后索引偏移：
即先传送数据；后先使用偏移修改基地址。
如：
LDRRd，[Rn]，#m
c.自动变址：
即先使用偏移传送数据；再用偏移修改基地址。
如：
LDRRd,[Rn，#m]!
（4）有4条指令：
LDR、STR、LDM、STM
2.分别写出语句a）与b）中LDR的作用
a）LDRr0,[r1,#6]真正的ARM指令，取出r1+6为地址里面的存储内容送到r0里。
b）LDRr0,=0x999伪指令，把0x999这个常数送到r0里。
3.假设R0的内容为0x104，寄存器R1、R2的内容分别为0x01与0x10，存储器所有单元初始内容为0。
连续执行下述指令后，说明存储器及寄存器的内容如何变化?
STMIBR0!
{R1,R2}//寄存器R0的内容为0x10c,存储器0x108的内容为0x01,存储器0x10c的内容为0x10，寄存器R1、R2的内容分别为0x01与0x
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