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Albert Hofmeister
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1 Name : Klasse : Punkte : Note : Zeit: bis Es dürfen alle Unterlagen verwendet werden. Die Aufgaben sind möglichst direkt auf den Blättern zu lösen (Antworten bitte in ganzen Sätzen!), bei Bedarf die Rückseite verwenden. Aufgabe 1 : Auslesen von Daten aus einem FIFO Ein Datenerfassungsgerät speist Daten in ein FIFO (First in First out). Daten werden jeweils an der steigenden Flanke von WRITE_N in das FIFO eingeschrieben. Sobald das erste Byte im FIFO eingeschrieben ist, ändert sich sein Signal FIFO_EMPTY von 1 nach 0 und signalisiert mit der externen Interrupt Leitung (EINT) dem LPC2138 dass Daten zum Auslesen aus dem FIFO vorhanden sind. Um ein Byte auszulesen setzt der Prozessor GPIO P0.8 auf 0. Dies betätigt die READ_N Leitung des FIFOs und das FIFO stellt das Byte auf DATA_OUT zur Verfügung. Der Prozessor liest das Byte über die GPIO Ports P0.0 bis P0.7 ein und setzt danach P0.8 wieder auf 1. Sobald der Prozessor P0.8 (READ_N) erneut auf 0 setzt, gibt das FIFO das zweite Byte auf P0.0 bis P0.7 aus, usw. Dies geschieht so lange wie Daten im FIFO vorhanden sind. FIFO_EMPTY bleibt so lange auf 0 wie gültige Daten im FIFO vorhanden sind. Erst wenn alle Daten aus dem FIFO ausgelesen sind, wechselt FIFO_EMPTY wieder auf 1. Dies geschieht fifokurz nachdem READ_N zum lesen des letzten Bytes auf 0 gesetzt wurde. Werden in ein leeres FIFO neue Daten eingeschrieben, so wechselt FIFO_EMPTY sofort wieder von 1 nach 0. LPC2138 FIFO GPIO P GPIO P0.8 EINT P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 P0.8 P0.x DATA_OUT 7..0 DATA_IN 7..0 zeitverlauf READ_N WRITE_N FIFO_FULL FIFO_EMPTY Data_in 7..0 Datenerfassungsgerät FIFO_EMPTY WRITE_N DATA_IN READ_N DATA_OUT

2 a) Schreiben Sie eine C-Routine welche GPIO P0.0 bis P0.7 als Eingänge zum Lesen der FIFO Daten initialisiert. GPIO0.8 soll als Ausgang für Signal READ_N initialisiert werden. [2] b) Welchen noch freien IO-PIN können sie als externe Interruptleitung benutzen? [1] c) Initialisieren Sie die EXTINT Register der in b) gewählten externen Interrupt Leitung. [2] d) Schreiben Sie eine Initialisierungsroutine für den Vectored Interrupt Controller. Es soll der Fast Interrupt (FIQ) des ARM benutzt werden. Der Interrupt Vector soll direkt aus der Exception Vektor Tabelle bezogen werden und nicht aus dem VIC (siehe Aufgabe e). [2] 2

3 e) Gesucht ist die vollständige Exception Vektor Tabelle für einen LPC2138, wenn sich die FIQ Interrupt Subroutine an der Adresse: FIFO_RD_FIQ befindet und die IRQ Interrupts die Vektoren vom Vektored Interrupt Controller beziehen. [4] f) Schreiben Sie eine Interruptroutine für FIQs, die das Auslesen der Daten aus dem FIFO in ein Array steuert. Das Auslesen von Daten aus dem FIFO soll nur dann erfolgen, wenn sich gültige Daten im FIFO befinden. (Schwerpunkt sollte beim Behandeln der FIFO Steuersignale liegen, das Array ist Nebensache) [5] 3

4 Aufgabe 2 : Prorammieren von Interrupts Intexit Der Vectored Interrupt Controller(VIC) ist so programmiert, dass alle Interrupts Vectored IRQ Interrupts sind. Während der ARM im Hauptprogram im User Mode läuft, wird dieses durch einen Interrupt unterbrochen. Nach ausführen des Unterprogrammes wird das Hauptprogramm wieder fortgesetzt. a) Füllen Sie die dick umrahmten Kästen in der Tabelle mit den entsprechenden Hexadezimalwerten aus. Gegeben sind die Werte während der Ausführung der Interruptroutine. Gesucht sind die Werte nach dem Rücksprung ins Hauptprogramm.[4] Zeitpunkt VicVectAddr0 R14(LR) R15(PC) CPSR SPSR Letzte Assembler Zeile der Interruptroutine b8c Erste Assembler Zeile nach Rückkehr ins Hauptprogramm irrelevant b) Erklären Sie die Veränderungen der Bits im CPSR und SPSR während und nach der Ausführung der Interruptroutine. [2] c) In welcher Situation und warum sollte man EXTINT nach dem initialisieren und vor dem aktivieren der Interrupts immer löschen [2] 4

5 Aufgabe 3 : Speicherbereichsaufteilung Unten gezeigt ist der Memory MAP des LPC2138. Speicherbereich 4.0 GB 3.75 GB 3.5 GB AHB Peripherals VPB Peripherals FFFF FFFF F E GB External Memory C GB 1.0 GB 0.0 GB Boot Block Reserved for On-Chip Memory On-Chip Static RAM Reserved for Special Registers On Chip non Volatile Memory Exception Vektor Tabelle FFF FFF C boot_lsg a) In welchem Speicherbereich des LPC2138 erfolgen folgende Zugriffe: [4] Von Bis Erste Anweisung nach Reset Vektor Adressen Register des Vectored Interrupt Controllers wenn dieser an den AHB-Bus angeschlossen ist I2C Controller wenn dieser an den VPB-Bus angeschlossen ist Flash Speicher Flüchtiger Speicher ROM Einsprungadresse wenn ein unbekannter Befehl in der Dekodierstufe der Pipeline angelangt ist b) Beschreiben sie kurz was beim LPC2138 nach Reset abläuft falls der Flashspeicher nicht mit sinnvoller Information geladen ist. [3] 5

6 Aufgabe 4 : ARM und Thumb Instruction Set a) Nennen sie 2 Gründe warum Thumb Anweisungen weniger Leistungsfähig als ARM Anweisungen sind. [2] b) Handelt es sich bei den unten beschriebenen Befehlen um ARM oder Thumb Assembly Befehle. Beschreiben Sie zwei Merkmale. [2] E 4806 LDR R0,[PC,#0018] LDRB R0,[R0,#00] CMP R0,# D1FB BNE E c) Bei einem Branch muss die gesamte Instruktionspipeline gelöscht und danach wieder neu geladen werden bevor die Befehle nach dem Branch zur Ausführung kommen. Dies hat negative Auswirkungen auf die Prozessorleistung. Nennen sie eine Vorkehrung in der ARM Architektur um diesen Nachteil zu verringern. [2] 6

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