計算機三級嵌入式系統(tǒng)操作題(到詳細(xì)解答)

1、計算機三級嵌入式系統(tǒng)操作題（到詳細(xì)解答）操作題（一）1、地鐵進出站閘機的控制器以S3C2410芯片為核心，并外加其他功能電路來進行設(shè) 計，其基本功能描述如下：a、閘機能夠識別本地鐵票務(wù)系統(tǒng)出售的IC卡。能識別的IC 卡有2種，一種是可預(yù)付費的市民卡,另一種是地鐵站內(nèi)出售的當(dāng)次卡。b、乘客憑市民卡或當(dāng)次卡刷卡進站。若IC卡合法，則閘機打開，乘客通過后， 閘機立即關(guān)閉；若IC卡不合法，閘機不打開，并進行聲光報警。聲光報警5次后口動停 止。c、進站刷卡時，還需識別IC卡的種類。若是市民卡,在閘機打開之前，需讀取卡 中余額并顯示在閘機的LED顯示器上，II把地鐵站ID、進站時間寫入卡中相應(yīng)區(qū)域。若是

2、當(dāng)次卡,判斷合法后直接打開閘機。d、出站時，乘客需要根據(jù)所用的IC卡種類，來進行不同的操作。若乘客用的是市 民卡，則蠱在閘機的刷卡器上刷卡，若乘客用的是當(dāng)次卡則需要把卡投入閘機的投卡 口中。e、若乘客出站時刷的是市民卡,閘機系統(tǒng)需讀取存儲在卡上的市民卡類別ID （注：市民卡類別分為普通卡、學(xué)生卡、老人卡）、地鐵站ID、進站時間、余額等信息,根據(jù)這些信息來扣除費用，并在閘機的LED顯示器上顯示余額及本次扣費額，若是學(xué)生卡 或老人卡，還要用聲音播報出市民卡類別，然后，打開閘機，乘客通過后立即關(guān)閉閘機。f、若乘客出站時用的是當(dāng)次卡,判斷合法后即把閘機打開，乘客出去后立即關(guān)閉。根據(jù)上述功能要求的描述，

3、請完善下面的敘述（程序）和回答有關(guān)的問題。（注意: 完善程序或回答問題所需的寄存器格式見題后的附錄）（1）閘機控制器的碩件半臺設(shè)計時，除了需要設(shè)計最小硬件系統(tǒng)（包括：微處理器、 【1】電路、時鐘電路、復(fù)位電路、存儲器、JTAG接口電路）外，還必須設(shè)計IC卡 讀寫電路、閘門電機驅(qū)動電路、聲音提示及聲光報警電路、LED顯示接口電路等。若閘門 電機驅(qū)動電路由GPE1引腳控制,GPE1引腳輸出時,控制閘門關(guān)閉,輸出時,控制閘門 打開。那么，初始化GPE1引腳功能的語句是：rGPECON= （rGPECON 0 x00000004）&【2】） ;/ rGPECON 是端口 E 的控制寄存器控制閘門關(guān)閉和

4、打開的語句分別是：rGPEDAT = rGPEDAT & 3 ;/ rGPEDAT 是端口 E 的數(shù)據(jù)寄存器rGPEDAT = rGPEDAT 【4】;IC卡讀寫電路設(shè)計時，選用IC卡讀寫模塊通過異步串行接口與S3C2410連接， 利用S3C2410芯片內(nèi)部的UART1部件實現(xiàn)異步串行接口電路設(shè)計。那么，在UART1的驅(qū)動 程序設(shè)計時，可用下面一段程序來初始化UART1部件(注：UART1的波特率要求為： 115200bps,數(shù)據(jù)格式要求為：8位數(shù)據(jù)、1位停止位、偶校驗，主頻為PCLKo )。void UARTl_Init() rGPHC0N= (rGPHCON&OxFFFFFOFF)【5】;

5、端口 H 相應(yīng)引腳功能初始化rCFCONl二0 x0;/FIFO disablerUMC0Nl=0 x0;rULC0Nl= ( 6 3) I (0 2) I (【7】) ;/設(shè)置線路控制寄存器rUC0Nl= 0 x245;/設(shè)置控制寄存器rUBRDIVl=(int) (PCLK/ 8 )+ 0. 5 - 1) ;/設(shè)置波特率，小數(shù)采用四舍五入 乘客出站時刷的若是市民卡,則需要用聲音來播報卡的類別，即若是學(xué)生卡 則語音播報：學(xué)生卡；若是老人卡則語音播報：老人卡。因此，硬件平臺構(gòu)建時設(shè)計 了一個16位D/A轉(zhuǎn)換器芯片，再加上功率放大電路及揚聲器等所構(gòu)成的語音播報電路， S3C2410芯片通過GPC

6、端口與D/A轉(zhuǎn)換器的16位數(shù)據(jù)線相連。軟件設(shè)計時，可以先行對相 關(guān)的語音波形進行采樣、編碼。設(shè)人的語音頻率范圍是300Hz4000 Hz,因此，對語音波 形采樣時，釆樣頻率至少應(yīng)為 9 _ z,所采得的數(shù)字語音信號才不至于失真。 假設(shè)，播音員讀學(xué)生卡的這段語音波形持續(xù)3秒，采用該采樣頻率進行采樣，數(shù)字語音信號編碼采用16位二進 制數(shù)，那么存儲該段語音信號約需要 10 _KB (1KB二1024B)的存儲容量。語音 回放時，按照采樣頻率要求，定時從所存儲的單元中逐次讀出先行采樣得到的數(shù)字語音信 號，輸出給D/A轉(zhuǎn)換器，然后通過揚聲器播出。因此，在相關(guān)的驅(qū)動程序中，需要用語句: rGPCC0N=

7、11 ;(注：rGPCCON是端口 C的控制寄存器)來初始化GPC端口的引腳功能。然后通過GPC端口的 【12】寄存器定時輸出數(shù)字語音信號。閘門在乘客通過閘機后立即關(guān)閉，因此，碩件平臺構(gòu)建時，可在閘門的后方一 定距離內(nèi)安裝一個紅外感測探頭，并在閘機控制器中設(shè)計相關(guān)接口電路。若釆用GPEO引 腳來輸入紅外感測信號，GPEO引腳為時，表示人體不在感應(yīng)區(qū)內(nèi)，GPEO引腳為時，表 示人體在感應(yīng)區(qū)內(nèi)。那么，初始化GPEO引腳功能的語句是：rGPECON二rGPECON & 【13】 ;/ rGPECON是端口 E的控制寄存器判斷是否人體在感應(yīng)區(qū)內(nèi)的語句可以是：if （rGPEDAT & 0 x0001）

8、 = 14）/判斷出人體在感應(yīng)區(qū)內(nèi)（5）閘機控制器的應(yīng)用軟件將在無操作系統(tǒng)環(huán)境下進行開發(fā)。設(shè)計者可以設(shè)計一個 啟動引導(dǎo)程序，來引導(dǎo)應(yīng)用程序。按照ARM9體系結(jié)構(gòu)中的規(guī)定，啟動引導(dǎo)程序代碼的存 儲單元首址應(yīng)該是 15,它對應(yīng)著復(fù)位異常向量。系統(tǒng)上電/復(fù)位后，ARM9微 處理器處于管理模式，啟動引導(dǎo)程序在引導(dǎo)應(yīng)用程序前，通常需用指令ORR Rl, R0,【16】 OxCO和MSR CPSR.cxsf, R1來使ARM核進入用戶模式（注：RO, R1寄存器的初值設(shè)定為0。CPSR寄存器的格式見題后附錄。），然后再通過指令 【17】來 引導(dǎo)應(yīng)用程序主函數(shù)mainOo啟動引導(dǎo)程序中還需要完成異常向量表的

9、設(shè)置，ARM9體系 結(jié)構(gòu)中規(guī)定異常向量之間各相差【18】個字節(jié)，因此，需要在各異常向量處設(shè) 計一條分支指令。對T S3C2410微處理器來說，其啟動引導(dǎo)程序還需要完成禁止看門狗部 件和禁止 _ 19部件，并設(shè)置各工作模式下的【20】指針。附錄：綜合題中完善程序或回答問題所需的寄存器格式端口 C控制寄存器（GPCCON）的格式 符號位描述初始狀態(tài)GPC15 31:30 00 00二輸入 01二輸出 10二VD711二保留 GPC14 29:28 00 00二輸入 01 二輸出10二VD611 二保留 GPC13 27:26 00 00二輸入 01=輸出 10二VD511二保留GPC12 25:2

10、4 00 00二輸入 01 二輸出 10二VD411 二保留 GPC11 23:22 00 00二輸入 01二輸出 10二VD311 二保留 GPC10 21:20 00 00二輸入 01二輸出 10二VD211二保留 GPC9 19:18 00 00=輸入 01 二輸出 10二VD111二保留 GPC8 17:1600 00二輸入 01 二輸出 10=VD011二保留 GPC7 15:14 00 00二輸入 01=輸出10二LCDVF211 二保留 GPC6 13:12 00 00二輸入 01二輸出 1O=LCDVF111二保留GPC5 11:10 00 00二輸入 01 二輸出 10二LC

11、DVFO 11 二保留 GPC4 9:8 00 00二輸入 01=輸出 10二VM11二保留 GPC3 7:6 00 00=輸入 01 二輸出 10二VFRAME11 二保留 GPC2 5:4 00 00二輸入 01二輸出 10二VLINE11 二保留 GPC1 3:2 0000二輸入 01二輸出 10=VCLK11二保留 GPCO 1:0 00 00=輸入 01二輸出10=LEND11二保留 端口 E控制寄存器（GPECON）的格式符號位描述初始狀態(tài)GPE15 31:30 00 00二輸入01二輸出10二IICSDA 11= 保留 GPE14 29:28 00 00二輸入 01二輸出 10二

12、IICSCL11 二保留 GPE13 27:26 0000二輸入 01 二輸出 10二SPICLK11二保留 GPE12 25:24 00 00=輸入 01 二輸出10二SPIMOSIO 11 二保留 GPE11 23:22 00 00二輸入 01二輸出 10二SPIMISOO 11 二保留 GPE10 21:20 00 00二輸入 01 二輸出 10二SDDAT311 二保留 GPE9 19:18 00 00二輸入 01 二輸出 10二SDDAT211二保留 GPE8 17:16 00 00二輸入 01二輸出 10二SDDAT111 二保留 GPE7 15:14 00 00=輸入 01 二輸

13、出 10二SDDATO11二保留 GPE6 13:1200 00二輸入 01 二輸出 10二SDCMD11 二保留 GPE5 11:10 00 00二輸入 01=輸出10二SDCLK11 二保留 GPE4 9:8 00 00二輸入 01 二輸出 10=IISSD0 11二保留GPE3 7:6 00 00二輸入 01二輸出 10二IISSDI11 二保留 GPE2 5:4 00 00=輸入01=輸出 10二CDCLK11二保留 GPE1 3:2 00 00二輸入 01 二輸出 10二IISSCLK11二保留GPEO 1:0 00 00二輸入01二輸出10二IISLRCK11二保留 端F1H控制寄

14、存器（GPHCON）的格式 符號位描述初始狀態(tài)GPH10 21:20 00二輸入01二輸出10二CLK0UT111 二保留 00 GPH9 19:18 00二輸入01二輸出 10二CLKOUTO11=保留 00 GPH8 17:16 00二輸入01二輸出 10二UCLK11 二保留 00 GPH715:14 00 00二輸入01二輸出 10二RXD2ll=nCTSl GPH6 13:12 00 00=輸入01二輸出 10二TXD211 二nRTSl GPH5 11:10 00二輸入01二輸出10二RXD111 二保留 00 GPH4 9:8 00=輸入01 二輸出 10二TXD111二保留 0

15、0 GPH3 7:6 00二輸入01二輸出 10二RXDO11 二保留 00 GPH2 5:4 00二輸入01二輸出10二TXDO11二保留00 GPH1 3:2 00=輸入01二輸出10二nRTSO11 二保留 00 GPHO 1:0 00=輸入01 二輸出 10二nCTSO11二保留00 ULCONn寄存器的格式 符號位描述初始狀態(tài)Reserved 7 0保留Infra-Red Mode 6確定是否采用紅外模式0二正常操作模式1二紅外0傳輸模式Parity Mode 5:3確定校驗類型Oxx二無校驗100 =奇校驗 101 = 000偶校驗Stop Bit 2 0確定停止位數(shù)0二1位停止位

16、1二2位停止位Word Length 1:0確定數(shù) 據(jù)位數(shù)00二5位 01 = 6位10二7位 11 = 00 8位CPSR寄存器（32位寄存器） 的格式（注：僅給出了最后5位，即工作模式選擇位）M4 M3 M2 Ml M010 0 0 0用戶模式1 0 0 01FIQ模式10 010IRQ模式10 0 11管理模式10 111中止模式1 1 0 1 1未定義模式11111系統(tǒng)模式【解題思路】本題主要考查基于S3C2410的地鐵進出站閘機系統(tǒng)開發(fā)。包括嵌入式最小硬件系統(tǒng)構(gòu) 成，GPIO引腳功能及相應(yīng)初始化設(shè)置，GPC和GPD作為LED顯示器接口引腳，GPE作為輸 入輸出，還考察了香農(nóng)定理，AR

17、M9體系結(jié)構(gòu)中的異常向量等相關(guān)知識?！緟⒖即鸢讣敖馕觥康?空答案：電源；最小硬件系統(tǒng)的組成。第2空答案:0 xFFFFFFF7或0 x00000008）或0 x00000008：和0相與清零,和相與 保持不變。和0相或保持不變，和1相或置1。00為輸入，01為輸出，則初始化GPE1引 腳功能為輸出的語句是：rGPECON= （rGPECON 0 x00000004）&0 xFFFFFFF7）。第3空答案:OxFFFD或0 x0002）或0 x0002： GPE1引腳輸出時,控制閘門關(guān)閉，即 rGPEDAT = rGPEDAT &0 xFFFD。第4空答案:0 x0002： GPE1引腳輸出時,

18、控制閘門打開。即rGPEDAT = rGPEDAT 0 x0002.第 5 空答案：OxOOOOOAOO： GPH5 中 10二RXD1, GPH4 中 10二TXD1。所以端riH 的初始化 語句為先清零、再置一，即 rGPHCON= (rGPHCON&OxFFFFFOFF) OxOOOOOAOOo第6空答案：5； 8位數(shù)據(jù)位、1位停止位、偶校驗。在ULCON中，1:0： 11 = 8位: ：0 = 1位停止位；5:31： 101 =偶校驗：6： 0 =正常操作模式。即rULCONl= (5 3) | (0 2) | 。第7空答案：3；第8空答案：115200*16二1843200：設(shè)置波特

19、率。第9空答案：8：根據(jù)香農(nóng)采樣定理可得。第10空答案：46.873；采樣頻率為8KHz,采樣周期為125us,樣本值用16位二進制 數(shù)進行編碼。則3s的語音片段的存儲容量為：(3*16)/(125蟲*8)二46. 875。第11空答案：0 x53亦5555； 00為輸入，01為輸出，則初始化GPC關(guān)口功能為輸出的 語句是：rGPCCON二 0 x55555555o第12空答案：數(shù)據(jù)：第 13 空答案：OxFFFFFFFC 或00000003 或(0 x00000003)；采用 GPEO 引腳來輸入 紅外感測信號，GPEO引腳為時，表示人體不在感應(yīng)區(qū)內(nèi)，GPEO引腳為時，表示人體在 感應(yīng)區(qū)內(nèi)。

20、則初始化GPEO引腳功能的語句是：rGPECON二rGPECON & OxFFFFFFFC。第14空答案：0 x0000；判斷人體是否在感應(yīng)區(qū)內(nèi)的語句為：辻(rGPEDAT & 0 x0001) =0 x0000),若為真，則表示人體在感應(yīng)區(qū)內(nèi)。第15空答案：0 x00000000或0 x00：對應(yīng)復(fù)位異常向量。第 16 空答案:0 x10 或 0 x00000010 或 16；用戶模式中M4 M3 M2 Ml M0 = l 0 0 0 0o 即 ORR Rl, R0, 0 x10 OxCO。第17空答案:BL .main：第18空答案：4： ARM9體系結(jié)構(gòu)中規(guī)定異常向量之間各相差4個字節(jié)，因此，需耍在 各異常向量處設(shè)計一條分支指令。第19空答案：外部中斷；第20空答案：堆棧操作題(二)1、某食堂的售飯系統(tǒng)由一個后臺數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)及若干個前臺刷卡機組成，其基本功能 具體描述如下：a、刷卡機的硬件組成中，除了必須的最小碩件系統(tǒng)外，還需要IC卡讀寫模塊、8段 LED組成的顯示模塊、鍵盤模塊、蜂鳴器模塊、RS-485通信模塊等。b、客戶需要事先辦理本系統(tǒng)的消費IC卡，預(yù)存若干金額，辦卡信息及預(yù)存金額存儲 在后臺數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中。c、客戶消費時，用IC卡