ARM嵌入式整理

时间：2023-03-08 17:49:31

填空

1指令含义

列出文件列表的ls命令

切换目录的cd命令

创建目录的mkdir命令

删除目录的rmdir命令

复制文件的cp命令

删除文件或目录的rm命令

让显示画面暂停的more命令

连接文件的cat命令

移动或更换文件，目录名称的mv命令

显示当前所在目录的pwd命令

2 做移植操作系统的三步：下载bootloader，下载内核，下载文件

3 ARM7TDMI各个字母的含义：支持32位寻址范围，并弥补了ARM6不能在低于5V电源电压下工作的不足

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考点：

  1. 1.       vi编辑器模式

命令模式（command mode）—执行命令：在该模式中，可以输入命令来执行许多种功能。控制屏幕光标的移动，字符、字或行的删除，移动复制某区段及进入Insert mode下，或者到 last line mode。

输入模式（Insert mode）—输入文本：vi被运行时，通常处在命令模式下，键入以下命令 可以使vi退出命令模式，进入输入模式：I（i）、A（a）、O（o）。

末行模式（last line mode）—执行待定命令：将文件保存或退出vi，也可以设置编辑环境，如寻找字符串、列出行号……等。不过一般我们在使用时把vi简化成两个模式，就是将末行模式（last line mode）也算入命令行模式command mode）。

  1. 2.       判读一个数是否合法？

#immed_8r——常数表达式

该常数必须对应8位位图，即必须是一个8位的常数通过循环右移偶数位可以得到的数。

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例如：

MOV         R0,#1

AND          R1,R2,#0x0F

MOV         R1,#0xC000      ;0xC000可由0x03循环右移16位得到

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3． PC指令算法(考PC的值)

q  三级流水线

正常操作过程中，在执行一条指令的同时对下一条指令进行译码，并将第三条指令从存储器中取出。这三条指令之间的位置关系如下表所示：

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当处理器处于ARM状态时，每条指令长为4字节，所以PC的值为正在执行的指令地址加8字节，即： PC值=当前程序执行位置+8字节

当处理器处于Thumb状态时，每条指令长为4字节，所以PC的值为正在执行的指令地址加8字节，即： PC值=当前程序执行位置+4节

PC的读取程序

0x4000              ADD PC , PC , #4    ;正在被执行的指令，将地址值PC+4写到PC

0x4004              …                                  ;正在被译码的指令

0x4008              …                                  ;在被取指的指令，PC=0x4008

0x400C              …                                  ;PC+4=0x400C

程序解析：假设地址0x000上的ADD指令时处理器“正在执行”的第一条指令，该指令的功能是把PC+4的值放到寄存器里，由于PC总是指向第三条指令，即0x4008就是“正在指令”的地址，从而得到地址：PC+4=0x4008+4=0x400C，于是将地址写入PC寄存器

4．7种处理器模式

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5. CPSR模式位值表(P39)

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6. 读取SWI立即数

在SWI异常中断处理程序中，读取SWI立即数的步骤为：首先，确定引起软件中断的SWI指令是ARM指令还是Thumb指令，这可通过对SPSR访问得到，然后，取得该SWI指令的地址，这可通过访问LR寄存器得到，最后，读出指令，分解出立即数，如下：

T_bit        EQU          0x20

SWI_Handler

STNFD      SP!,{R0-R3,R12,LR}           ;现场保护

MRS          R0,SPSR;读取SPSR

STMFD     SP!,{R0}:保存SPSR

TST            R0,#T_bit

LDRNEH   R0,[LR,#-2];若是Thunb指令，读取指令码(16位)

BICNE       R0,#0XFF00:取得Thunb指令的８位立即数

LDREQ      R0,[LR,#-4];若是ARM指令，读取指令码(32位)

BICEQ       R0,#0XFF000000;取得ＡＲＭ指令的24位立即数

．．．．

LDMFD     SP!,{R0-R3,R12,PC}^；SWI异常中断返回

7. 锁相环  设置MSEL位，PSEL……………….（计算）

PLL的作用。寄存器名称与功能，频率计算方法与寄存器设置？

答：作用：由晶体振荡器输出的时钟信号，通过PLL升频，可以获得更高的系统时钟（CCLK）。PLL接受的输入时钟频率范围为10～25MHz，通过一个电流控制振荡器（CCO）倍增到10～60MHz。 寄存器：

1.PLL配置寄存器(PLLCFG)：

①、MSEL[4:0]：PLL倍频器值，在PLL频率计算中其值为(M-1)； ②、PSEL[1:0]：PLL分频器值，在PLL频率计算中其值为P 。 2.PLL状态寄存器(PLLSETA)：

1）、MSEL[4:0]、PSEL[1:0]、PLLE、PLLC：读出反映这几个参数的设置值，写入无效

2）、PLOCK：反映PLL的锁定状态。为0时，PLL未锁定；为1时，PLL锁定到指定频率。

频率计算：回路锁定后：FOSC = FCCO / (2P × M)                         FCLK = FOSC × M 必须满足的条件：

FOSC范围：10MHz～25MHz；    FCCLK范围：10MHz～60MHz；     FCCO范围：156MHz～320MHz 计算流程：

1.选择处理器的工作频率(CCLK)-----2.选择振荡器频率(FOSC)----3.计算M值 配置MSEL位------4.计算P值配置PSEL位

根据处理器的整体要求、UART波特率的支持等因素来决定。外围器件的时钟频率可以低于处理器频率CCLK 必须为FOSC的整数倍。   M = CCLK / FOSC，取值范围1～32。写入MSEL的值为(M-1)。    选择合适的P值，使FCCO在限制范围内。P只能取1、2、4或8。写入PSEL的值为P。

锁相环（PLL）计算实例： 

系统要求：FOSC＝10MHz、CCLK＝ 60MHz 1.计算M值：M＝ CCLK  / FOSC ＝6 ； 2.设置MSEL位：写入值为（M－1）＝5； 3. 设置PSEL位：P＝FCCO/(CCLK×2)

＝（156～320）/120＝1.3～2.67        所以P取整数2，PSEL写入值为2。

8．中断延迟

最大中断时延：

当FIQ使能时，最坏情况是正在执行一条装载所有寄存器的指令“LDM”（它耗时最长），同时发生了FIQ和数据中止异常，在响应FIQ中断之前要先把正在执行的指令完成，然后先进入数据中止异常，再马上跳转到FIQ异常入口，所以延迟时间包含：

Tsyncmax，请求通过同步器的最长时间。为2个处理器周期（由内核决定）；

Tldm，最长的指令执行需要的时间。Tldm在零等待状态系统中的执行时间为20个周期。注意，是在零等待状态系统中。一般的基于ARM7核的芯片的存储器系统比内核速度慢，造成其不是零等待的；

Texc，数据中止入口的时间。Texc为3个周期（由内核决定）；

Tfiq，FIQ入口的时间。Tfiq为2个周期（由内核决定）。

FIQ总的延迟时间=Tsyncmax +Tldm +Texc +Tfiq=27个周期

在40MHz处理器时钟时，最大延迟时间略少于0.7us。在此时间结束后，ARM7TDMI执行位于0x1C处的指令。

最大的IRQ延迟时间与之相似，但必须考虑到这样一种情况，当更高优先级的FIQ和IRQ同时申请时，IRQ要延迟到FIQ处理程序允许IRQ中断时才处理（可能需要对中断控制器进行相应的操作）。IRQ延迟时间也要相应增加。

最小中断延迟：

FIQ或IRQ的最小中断延迟是请求通过同步器的时间Tsyncmin加上Tfiq(共4个处理器周期)

简答

  1. 1.       配置环境变量的三种方法

修改/etc/profile文件

修改/etc/profile文件

直接在shell下设置变量

  1. 2.       什么是bootloader以及作用？

在嵌入式操作系统中，BootLoader是在操作系统内核运行之前运行。可以初始化硬件设备、建立内存空间映射图，从而将系统的软硬件环境带到一个合适状态，以便为最终调用操作系统内核准备好正确的环境。在嵌入式系统中，通常并没有像BIOS那样的固件程序（注，有的嵌入式CPU也会内嵌一段短小的启动程序），因此整个系统的加载启动任务就完全由BootLoader来完成。在一个基于ARM7TDMI core的嵌入式系统中，系统在上电或复位时通常都从地址0x00000000处开始执行，而在这个地址处安排的通常就是系统的BootLoader程序。

作用如下：

初始化硬件；引导Linux；烧写Linux内核映像和文件系统

引导加载程序是系统加电后运行的第一段软件代码，BootLoader的主要运行任务就是将内核映象从硬盘上读到 RAM 中，然后跳转到内核的入口点去运行，也即开始启动操作系统。

  1. 3.     互斥信号量以及优先级反转问题

二值信号量可以实现对共享资源的独占式处理，所以叫做互斥信号量。互斥信号量也称为mutex，专用于资源同步。互斥信号量具有一些特性：占用一个空闲优先级，以便解决优先级反转问题。

当低优先级任务占有某个共享资源而高优先级任务又要使用时，就会发生优先级反转。内核可以先将低优先级提升到不低于哪个高优先级任务的优先级，知道低优先级的任务使用完占用的内核资源。

解决优先级反转一般要求内核支持同优先级下的多任务，也可以说能防止优先级反转的信号量就是互斥信号量，在嵌入式系统中，经常使用互斥信号量访问共享资源来实现资源同步。

  1. 4.     实现资源同步的三种方法：

l  使用关中断：通过调用禁止中断函数OS_ENTER_CRITICAL()和允许中断函数OS_EXIT_CRITICAL()实现的。

l  使用关调度：通过调用禁止任务调度函数OSSchedLock()和允许任务调度函数OSSchedUnlock()实现的，因为禁止调度违背了多任务的初衷，所以不建议用户使用。

l  使用信号量与互斥信号量：通过等待信号量和发送信号量实现共享资源的独享。

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  1. 5.     代码临界区

代码的临界区也称临界区，指处理时不可分割的代码，运行这些代码不允许被打断，一旦这部分代码开始执行，则不允许任何中断打算，为确保临界区代码的执行，在进入临界区之前要关中断，而临界区代码执行完成以后要立即开中断。

  1. 6.     “BX”与“MSR”实现状态切换的区别

“BX”指令是在程序跳转的同时进行状态切换，在程序发生跳转时候流水线会被清空，所有ＢＸ指令进行状态切换后，流水线按原来处理器状态进行取值和译码的指令会被清除，也就不会英气处理器的错误

“MSR”---写状态寄存器指令，可以直接修改PSR寄存器，通过它俩修改Ｔ位可以实现状态切换，但是不会清空流水线。

  1. 7.     指出生活当中有关嵌入式操作系统并解释为什么是嵌入式系统？

MP3、手机、可视电话、数码相机、网络电视、打印机

  1. 8.     计算机有哪几种主要的架构(区别是什么？

冯·诺依曼结构：把代码作为一种特殊的数据来操作，指令总线和数据总线及其存储区域是一致的

哈佛结构：指令总线和数据总线及其存储区域是相互独立的

程序分析

C或汇编，指出作用或者代码意思

程序设计

1 makefile三种写法

2 LED任务(行为+资源同步)、(事件、消息、信号量、邮箱等)

要求：划分任务、定义优先级、画流程图、写程序

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