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  • ARM嵌入式整理

    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

     

    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。

     

    例如:

    MOV         R0,#1
    
    AND          R1,R2,#0x0F
    
    MOV         R1,#0xC000      ;0xC000可由0x03循环右移16位得到
    
     
    

    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:

     

    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

     

    5. CPSR模式位值表(P39)

     

    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。

     

    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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