计算机三级嵌入式系统操作题(到详细解答)

1、操作题一1、地铁进出站闸机的控制器以 S3C241C芯片为核心，并外加其他功能电路来进行设计，其根本功能描述如下：a、 闸机能够识别本地铁票务系统出售的IC卡。能识别的IC卡有2种，一种是可预付费的"市民卡，另一种是地铁 站内出售的 "当次卡 "。b、 乘客凭"市民卡或"当次卡"刷卡进站。假设IC卡合法，那么闸机翻开，乘客通过后，闸机立即关闭；假设IC卡不合法，闸机不翻开，并进行声光报警。声光报警5次后自动停止。c、 进站刷卡时，还需识别IC卡的种类。假设是"市民卡"，在闸机翻开之前，需读取卡中余额并显示在闸机的L

2、ED显示器上，且把地铁站ID、进站时间写入卡中相应区域。假设是"当次卡"，判断合法后直接翻开闸机。d、 出站时，乘客需要根据所用的IC卡种类，来进行不同的操作。假设乘客用的是"市民卡，那么需在闸机的刷卡 器上刷卡，假设乘客用的是 "当次卡"那么需要把卡投入闸机的投卡口中。e、 假设乘客出站时刷的是"市民卡"，闸机系统需读取存储在卡上的 "市民卡"类别ID注："市民卡"类别分为普 通卡、学生卡、老人卡、地铁站ID进站时间、余额等信息，根据这些信息来扣除费用，并在闸机的LED显示器上显示余

3、额及本次扣费额，假设是学生卡或老人卡，还要用声音播报出"市民卡"类别，然后，翻开闸机，乘客通过后立即关闭闸机。f、假设乘客出站时用的是当次卡，判断合法后即把闸机翻开，乘客出去后立即关闭。 根据上述功能要求的描述，请完善下面的表达程序和答复有关的问题。注意：完善程序或答复以下问题所需的存放器格式见题后的附录1 闸机控制器的硬件平台设计时，除了需要设计最小硬件系统包括：微处理器、_【1】 电路、时钟电路、复位电路、存储器、JTA(接口电路)外，还必须设计IC卡读写电路、闸门电机驱动电路、声音提示及声光报警电路、LED显示接口电路等。假设闸门电机驱动电路由GPE引脚控制，GPE1

4、引脚输出"0"时，控制闸门关闭，输出"1"时，控制闸门翻开。那么，初始化 GPE1引脚功能的语句是：rGPECON=(rGPECON|0x00000004)& _【2】)； rGPECON是端口 E的控制存放器控制闸门关闭和翻开的语句分别是：/ rGPEDAT是端口 E的数据存放器rGPEDAT = rGPEDAT & _【 3】 rGPEDAT = rGPEDAT | _【4】 ；2IC卡读写电路设计时，选用IC卡读写模块通过异步串行接口与 S3C2410连接，利用S3C2410芯片内部的UART1 部件实现异步串行接口电路设计。 那么

5、，在UART1的驱动程序设计时，可用下面一段程序来初始化 UART部件注： UART1的波特率要求为：115200bps，数据格式要求为：8位数据、1位停止位、偶校验，主频为 PCLK。void UART1_Init()rGPHCON=(rGPHCON&OxFFFFFOFF)| _【5】;/ 端口 H相应引脚功能初始化rUFCON1=0x0；/FIFO disablerUMCON1=0x0;rULCON1= ( _【6】 << 3)|(0 << 2)|(_【7】 );/设置线路控制存放器rUCON1= 0x245;/设置控制存放器rUBRDIV1=(int)(P

6、CLK/ _【8】 )+ 0.5 - 1);/设置波特率，小数采用四舍五入3乘客出站时刷的假设是 "市民卡"，那么需要用声音来播报卡的类别，即假设是"学生卡"那么语音播报： 学生卡；假设是"老人卡"那么语音播报：老人卡。因此，硬件平台构建时设计了一个16位D/A转换器芯片，再加上功率放大电路及扬声器等所构成的语音播报电路，S3C2410芯片通过GPC端口与D/A转换器的16位数据线相连。软件设计时，可以先行对相关的语音波形进行采样、编码。设人的语音频率范围是300Hz4000 Hz,因此，对语音波形采样时，采样频率至少应为【9】 KH

7、z,所采得的数字语音信号才不至于失真。假设，播音员读"学生卡"的这段语音波形持续3秒，采用该采样频率进行采样，数字语音信号编码采用16位二进制数，那么存储该段语音信号约需要 【10】 KB 1KB=1024B的存储容量。语音回放时，按照采样频率要求，定时从所存储的单元中逐次读岀先行采样得到的数字语音信号，输岀给D/A转换器，然后通过扬声器播岀。因此，在相关的驱动程序中，需要用语句：rGPCCON= _【11】 ;注：rGPCCON是端口 C的控制存放器来初始化 GPC端口的引脚功能。然后通过 GPC端 口的 【12】 存放器定时输出数字语音信号。4闸门在乘客通过闸机后立即关

8、闭，因此，硬件平台构建时，可在闸门的前方一定距离内安装一个红外感测探头，并在闸机控制器中设计相关接口电路。假设采用GPEC引脚来输入红外感测信号，GPEC引脚为"1"时，表示人体不在感应区内，GPEC引脚为"0"时，表示人体在感应区内。那么，初始化GPEC引脚功能的语句是：rGPECON=rGPECON & _【13】 ;/ rGPECON是端口 E的控制存放器判断是否人体在感应区内的语句可以是：if (rGPEDAT & 0x0001) =_【14】 )/判断出人体在感应区内5闸机控制器的应用软件将在无操作系统环境下进行开发。设计者可以

9、设计一个启动引导程序，来引导应用程序。按照ARM9体系结构中的规定，启动引导程序代码的存储单元首址应该是【15】，它对应着复位异常向量。系统上电/复位后，ARM9微处理器处于管理模式，启动引导程序在引导应用程序前，通常需用指令ORR R1,R0, 【16】 |0xC0和MSR CPSR_cxsf,F来使ARM核进入用户模式注： R0，R1存放器的初值设定为0。CPSF存放器的格式见题后附录。，然后再通过指令【17】来引导应用程序主函数 main()启动引导程序中还需要完成异常向量表的设置，ARM9体系结构中规定异常向量之间各相差【18】个字节，因此，需要在各异常向量处设计一条分支指令。对于S3

10、C2410微处理器来说，其启动引导程序还需要完成禁止看门狗部件和禁止【19】 部件，并设置各工作模式下的【20】 指针。附录：综合题中完善程序或答复以下问题所需的存放器格式端口 C控制存放器GPCCON的格式符号位描述初始状态GPC1531:3000=输入01=输岀10=VD71仁保存00GPC1429:2800=输入01=输岀10=VD61仁保存00GPC1327:2600=输入01=输岀10=VD51仁保存00GPC1225:2400=输入01=输岀10=VD41仁保存00GPC1123:2200=输入01=输岀10=VD31仁保存00GPC1021:2000=输入01=输岀10=VD21

11、仁保存00GPC919:1800=输入01=输岀10=VD11仁保存00GPC817:1600=输入01=输岀10=VD01仁保存00GPC715:1400=输入01=输岀10=LCDVF21仁保存00GPC613:1200=输入01=输岀10=LCDVF11仁保存00GPC511:1000=输入01=输岀10=LCDVF01仁保存00GPC49:800=输入01=输岀10=VM1仁保存00GPC37:600=输入01=输岀10=VFRAME1仁保存00GPC25:400=输入01=输岀10=VLINE1仁保存00GPC13:200=输入01=输岀10=VCLK1仁保存00GPC01:000=

12、输入01=输岀10=LEND1仁保存00端口 E控制存放器GPECON的格式符#位描初始状态GPE1531:3000=输入01=输岀10=IICSDA1仁保存00GPE1429:2800=输入01=输岀10=IICSCL11=保存00GPE1327:2600=输入01=输岀10=SPICLK1仁保存00GPE1225:2400=输入01=输岀10=SPIMOSI01仁保存00GPE1123:2200=输入01=输岀10=SPIMISO011=保 留00GPE1021:2000=输入01=输岀10=SDDAT31仁保存00GPE919:1800=输入01=输岀10=SDDAT21仁保存00GPE

13、817:1600=输入01=输岀10=SDDAT11仁保存00GPE715:1400=输入01=输岀10=SDDAT01仁保存00GPE613:1200=输入01=输岀10=SDCMD1仁保存00GPE511:1000=输入01=输岀10=SDCLK1仁保存00GPE49:800=输入01=输岀10=IISSDO1仁保存00GPE37:600=输入01=输岀10=IISSDI1仁保存00GPE25:400=输入01=输岀10=CDCLK1仁保存00GPE13:200=输入01=输岀10=IISSCLK1仁保存00GPE01:000=输入01=输岀10=IISLRCK11=保 留00端口 H控制

14、存放器GPHCON的格式符号位描述初始状态GPH1021:2000=输入0仁输岀10=CLKOUT11仁保存00GPH919:1800=输入0仁输岀10=CLKOUT01仁保存00GPH817:1600=输入0仁输岀10=UCLK1仁保存00GPH715:1400=输入11=nCTS10仁输岀10=RXD200GPH613:1200=输入11=nRTS10仁输岀10=TXD200GPH511:1000=输入0仁输岀10=RXD11仁保存00GPH49:800=输入0仁输岀10=TXD11仁保存00GPH37:600=输入0仁输岀10=RXD01仁保存00GPH25:400=输入0仁输岀10=T

15、XD01仁保存00GPH13:200=输入0仁输岀10=nRTS01仁保存00GPH01:000=输入0仁输岀10=nCTS01仁保存00ULCONrW存器的格式符号位描述初始状态Reserved：7保存0Infra-Red Mode：6确定是否采用红外模式 0 =正常操作模式 1 =红外 传输模式0Parity Mode5：3确定校验类型 0XX =无校验 100 =奇校验101 =偶校验000Stop Bit2确定停止位数 0 = 1位停止位 1 = 2位停止位0Word Length1：0确定数据位数 00 = 5位01 = 6位 10 = 7位11 =3位00CPS存放器32位存放器的

16、格式注：仅给岀了最后 5位，即工作模式选择位M4 M3 M2 M1 M010000用户模式10 001FIQ模 式10 010IRQ模 式10011管理模式10111中止模式11011未定义模式11111系统模式解题思路】此题主要考查基于S3C241(的地铁进出站闸机系统开发。包括嵌入式最小硬件系统构成，GPIO引脚功能及相应初始化设置，GPC和GPD乍为LED显示器接口引脚，GPE作为输入输出，还考察了香农定理，ARM9体系结构中的异常向量等相关知识。【参考答案及解析】第1空答案：电源；最小硬件系统的组成。第2空答案：OxFFFFFFF或 (0x00000008)或0x00000008 ;和

17、0相与清零，和1相与保持不变。和 0 相或保持不变，和1相或置1。00为输入，01为输出，那么初始化GPE1引脚功能为输出的语句是： rGPEC0N=(rGPEC0N|0x00000004) &0xFFFFFFF7)第3空答案：0xFFFD或(0x0002)或0x0002; GPE1引脚输出"0"时，控制闸门关闭，即 rGPEDAT = rGPEDAT &0xFFFD。第4空答案：0x0002; GPE1引脚输出"1"时，控制闸门翻开。即 rGPEDAT = rGPEDAT | 0x0002。第5空答案：0x00000A00; GPH5中

18、 10=RXD1, GPH4中 10=TXD1。所以端口 H的初始化语句为先清 零、再置一，即 rGPHCON=(rGPHCO N& 0xFFFFF0FF)|0x00000A0Q第6空答案：5; 8位数据位、1位停止位、偶校验。在 ULCON中1:0 : 11 = 8位；2: 0 = 1位停 止位; 5:3： 101 = 偶校验; 6： 0 = 正常操乍模式。即 rULCON1= (5<< 3)|(0 << 2)|(3) 。第7空答案： 3;第8空答案： 115200*16=1843200 ;设置波特率。第9空答案： 8;根据香农采样定理可得。第10空答案：；采

19、样频率为8KHz,采样周期为125us，样本值用16位二进制数进行编码。那么 3s的 语音片段的存储容量为： 。第11空答案：0x55555555 ; 00为输入，01为输出，那么初始化 GPC关口功能为输出的语句是： rGPCCON= 0x55555555。第12空答案：数据；第13空答案：0xFFFFFFF或0x00000003或(0x00000003);采用GPE(引脚来输入红外感测信号， GPE0引脚为"1"时，表示人体不在感应区内， GPE0引脚为"0"时，表示人体在感应区内。那么初始 化 GPE0引脚功能的语句是：rGPECON=rGPECO

20、N & 0xFFFFFFFC第14空答案：0x0000 ;判断人体是否在感应区内的语句为：if (rGPEDAT & 0x0001) = 0x0000),假设为真，那么表示人体在感应区内。第15空答案：0x00000000或0x00;对应复位异常向量。第 16空答案：0x10或0x00000010或 16;用户模式中M4 M3 M2 M1 M0=1 0 0 0 0。即 ORR R1,R0,0x10|0xC0。第17空答案： BL _main;第18空答案：4; ARM9体系结构中规定异常向量之间各相差4个字节，因此，需要在各异常向量处设计一条分支指令。第19空答案：外部中断;第

21、20空答案：堆栈操作题二1、某食堂的售饭系统由一个后台数据库系统及假设干个前台刷卡机组成，其根本功能具体描述如下：a、 刷卡机的硬件组成中，除了必须的最小硬件系统外，还需要IC卡读写模块、8段LED组成的显示模块、键盘模 块、蜂鸣器模块、RS-485通信模块等。b、客户需要事先办理本系统的消费 IC卡，预存假设干金额，办卡信息及预存金额存储在后台数据库系统中。c、 客户消费时，用IC卡在刷卡机上支付。支付时，由售饭员在刷卡机上输入客户缴费金额且在LED显示器上显 示，然后客户刷卡，假设IC卡合法，那么把缴费金额和IC卡信息传输给后台数据库系统。假设 IC卡不合法，用蜂鸣 器发不合法提示音。d、

22、 后台数据库系统接收到刷卡机的信息后，将根据IC卡号查询出该卡的余额，假设余额大于等于应缴费额，那么 进行扣费，再把当前余额及扣费正确信息回传给刷卡机。假设余额小于应缴费额，那么回传扣费不正确信息给刷 卡机。e、 刷卡机接收到回传的信息后，显示回传的余额，且假设是扣费正确信息，那么用蜂鸣器发"扣费正确提示音； 假设是扣费不正确信息，那么用蜂鸣器发 "扣费不正确 "提示音。根据上述功能要求的描述，假设采用S3C2410芯片为核心来构建刷卡机的硬件平台，请完善下面的表达程序和答复有关的问题。1在设计硬件时， 最小的硬件系统是保证系统能正常工作的必要硬件组成。 它包括电

23、源电路、 _【 1 】 复位电路、调试测试接口、以及_【 2 】 。2假设在硬件设计时，选用 8个共阴极的8段LED其排列如图1所示组成2组显示器1组4个8段LED，用 于显示当前消费金额和余额。假设采用GPC0GPC6GPC矽卜接同向驱动后，分别连接到显示消费金额的LED显示器段信号线af、dp上, 采用GPD0GPD外接同向驱动后分别控制该组显示器中低数据位高数据位的4个8段LED位信号线。另外采用GPC8GPC14 GPC15外接同向驱动后，分别连接到显示 "余额"的LED显示器段信号线af、dp上, 采用GPD4GPD外接同向驱动后分别控制该组显示器中低数据位高数据

24、位的4个8段LED位信号线。dp那么，GPCOGPC1引脚的功能为：【3】 , GPDOGPD引脚的功能为：【4】 。初始化GPCOGPC1引脚功能的语句可以是：/rGPCCON是端口 C的控制存放器，其格式见后面附录rGPCCON = _【5】 ;初始化GPD0GPD引脚功能的语句可以是/rGPDCON是端口 D的控制存放器，其格式见后面附录rGPDCON=(rGPDCON|0x00005555)& _【6】 );假设只在"余额"LED显示器中的次高数据位LED上显示字符"3"，相关驱动程序中可用下面语句实现。rGPCDAT =【71;/输岀&

25、quot;3"的段信号rGPDDAT =【81;/输岀次高数据位被点亮的控制信号3刷卡机上输入客户缴费金额的键盘，在设计时采用非标准键盘组成，键盘接口设计成4X4勺阵列其按键排列示意图如图2所示。键盘接口电路中选用 GPE0GPE来输出键盘行扫描信号，选用 GPE4GPE来输入键盘 列信号。软件设计时设计者自行设计了键盘扫描函数，请你补充完善之：GPEOA确认y1i11GPE11 i11 IiiGPE3yI i i t|1 I i i1 | ii jGPE4 GUES GPE6 GPE 比J图2按键排列示意图屮#define KEYOUTPUT (*(volatile INT8U *

26、)0x56000044)#define KEYINPUT (*(volatile INT8U *)0x56000044)INT16U ScanKey()INT16U key=0xFFFF;INT16U i;INT8U temp=0xFF,output;/rGPECON是端口 E勺控制存放器，其格式见后面附录rGPECON= (rGPECON &0xFFFFFFOO) |_【9】 ); / 初始化 GPE0GPE为输出rGPECON= rGPECON &_【10】 ; / 初始化 GPE4GPE为输入/ 下面判断键盘中是否有键按下for (i=1;( i<= 8)&

27、&(i>0);_【11】 )output |= 0xFF;output &= (i);KEYOUTPUT=output;temp = KEYINPUT;if (temp&0xF0)!=_【12】 )/ 判断列信号是否为全 "1"key = (i);key <<= 8;key |= (temp&0xF0)|0x0F); / 求得按键勺返回值return (key);/ 函数返回按键对应的值return 0xFFFF;应用程序中可根据上面的键盘扫描函数的返回值，来判断是否有按键按下，并确定是哪个按键按下。例如：假 设返回值为：

28、_【13】时，可知是键盘中的 "6" 键按下，假设返回值为： _【14】时，可知是键盘中的 "确认 "键被按下。假设无键按下时，返回值应为：【15】。4刷卡机与后台数据库系统通信采用RS-485总线。因此在硬件设计时，需要采用S3C241C芯片内部的 【16】部件外加电平转换芯片等来实现。假设在软件设计时，其初始化程序中波特率设置为 9600bps,数据格式设置为：8位数据位、无校验、 1位停止位。那么， 1秒时间内最多能传输 _【17】 字节的信息。5刷卡机上的应用软件是在无操作系统环境下开发的。设计者可以自行设计系统的启动引导程序，在该程序中完成异常

29、向量设置、堆栈指针设置以及必要的硬件初始化。ARM9体系结构中规定的复位异常所对应的异常向量地址为 【18】。系统上电/复位后，将从该地址处开始执行程序，因为ARM9体系结构中规定的各异常向量地址之间间隔通常为 _【19】 个字节。因此，复位异常向量地址处通常存储一条_【20】指令的代码。【解题思路】此题主要考查基于S3C241的食堂售饭系统开发。 包括嵌入式最小硬件系统构成；GPIO引脚功能及相应初始化设置：GPC和GPD乍为LED显示器接口引脚，GPE乍为输入输出，还可作为I2C、I2S、SD卡等串行总线的引脚在题中用来接非标准键盘；基于UART的RS-485接口通信设置；无操作系统的嵌入式系统如何构建其启动引导程序。参考答案及解析】1 】 时钟电路；硬件最小系统包括电源电路、时钟电路、复位电路、调