计算机三级嵌入式系统操作题(到详细解答)

1、计算机三级嵌入式系统操作题（到详细解答）操作题（一）1、地铁进出站闸机的控制器以S3C2410芯片为核心，并外加其他功能电路來进行设 计，其基本功能描述如下：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。若IC卡合法，则闸机打开，乘客通过后， 闸机立即关闭；若IC卡不合法，闸机不打开，并进行声光报警。声光报警5次后口动停 止。c、进站刷卡时，还需识别IC卡的种类。若是市民卡,在闸机打开之前，需读取卡 中余额并显示在闸机的LED显示器上，II把地铁站ID、进站时间写入卡中相应区域。若是

2、当次卡,判断合法后直接打开闸机。d、出站时，乘客需要根据所用的IC卡种类，來进行不同的操作。若乘客用的是市 民卡，则蛊在闸机的刷卡器上刷卡，若乘客用的是当次卡则需要把卡投入闸机的投卡 口中。e、若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,根据这些信息來扣除费用，并在闸机的LED显示器上显示余额及本次扣费额，若是学生卡 或老人卡，还要用声音播报出市民卡类别，然后，打开闸机，乘客通过后立即关闭闸机。f、若乘客出站时用的是当次卡,判断合法后即把闸机打开，乘客出去后立即关闭。根据上述功能要求的描述，

3、请完善下面的叙述（程序）和回答有关的问题。（注意: 完善程序或回答问题所需的寄存器格式见题后的附录）（1）闸机控制器的硕件半台设计时，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、JTAG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。若闸门 电机驱动电路由GPE1引脚控制,GPE1引脚输出时,控制闸门关闭,输出时,控制闸门 打开。那么，初始化GPE1引脚功能的语句是：rGPECON= （rGPECON 0 x00000004）&【2】） ;/ rGPECON 是端口 E 的控制寄存器控制闸门关闭和

4、打开的语句分别是：rGPEDAT = rGPEDAT & 3 ;/ rGPEDAT 是端口 E 的数据寄存器rGPEDAT = rGPEDAT 【4】;IC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，在UART1的驱动 程序设计时，可用下面一段程序来初始化UART1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PCLKo )。void UARTl_Init() rGPHC0N= (rGPHCON&OxFFFFFOFF)【5】;

5、端口 H 相应引脚功能初始化rCFCONl二0 x0;/FIFO disablerUMC0Nl=0 x0;rULC0Nl= ( 6 3) I (0 2) I (【7】) ;/设置线路控制寄存器rUC0Nl= 0 x245;/设置控制寄存器rUBRDIVl=(int) (PCLK/ 8 )+ 0. 5 - 1) ;/设置波特率，小数采用四舍五入 乘客出站时刷的若是市民卡,则需要用声音来播报卡的类别，即若是学生卡 则语音播报：学生卡；若是老人卡则语音播报：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

6、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，釆样频率至少应为 9 _ 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二1024B)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出先行采样得到的数字语音信 号，输出给D/A转换器，然后通过扬声器播出。因此，在相关的驱动程序中，需要用语句: rGPCC0N=

7、11 ;(注：rGPCCON是端口 C的控制寄存器)來初始化GPC端口的引脚功能。然后通过GPC端口的 【12】寄存器定时输出数字语音信号。闸门在乘客通过闸机后立即关闭，因此，硕件平台构建时，可在闸门的后方一 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。若釆用GPEO引 脚來输入红外感测信号，GPEO引脚为时，表示人体不在感应区内，GPEO引脚为时，表 示人体在感应区内。那么，初始化GPEO引脚功能的语句是：rGPECON二rGPECON & 【13】 ;/ rGPECON是端口 E的控制寄存器判断是否人体在感应区内的语句可以是：if （rGPEDAT & 0 x0001）

8、 = 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。设计者可以设计一个 启动引导程序，來引导应用程序。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 Rl, R0,【16】 OxCO和MSR CPSR.cxsf, R1來使ARM核进入用户模式（注：RO, R1寄存器的初值设定为0。CPSR寄存器的格式见题后附录。），然后再通过指令 【17】來 引导应用程序主函数mainOo启动引导程序中还需要完成异常向量表的

9、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T S3C2410微处理器來说，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回答问题所需的寄存器格式端口 C控制寄存器（GPCCON）的格式 符号位描述初始状态GPC15 31:30 00 00二输入 01二输出 10二VD711二保留 GPC14 29:28 00 00二输入 01 二输出10二VD611 二保留 GPC13 27:26 00 00二输入 01=输出 10二VD511二保留GPC12 25:2

10、4 00 00二输入 01 二输出 10二VD411 二保留 GPC11 23:22 00 00二输入 01二输出 10二VD311 二保留 GPC10 21:20 00 00二输入 01二输出 10二VD211二保留 GPC9 19:18 00 00=输入 01 二输出 10二VD111二保留 GPC8 17:1600 00二输入 01 二输出 10=VD011二保留 GPC7 15:14 00 00二输入 01=输出10二LCDVF211 二保留 GPC6 13:12 00 00二输入 01二输出 1O=LCDVF111二保留GPC5 11:10 00 00二输入 01 二输出 10二LC

11、DVFO 11 二保留 GPC4 9:8 00 00二输入 01=输出 10二VM11二保留 GPC3 7:6 00 00=输入 01 二输出 10二VFRAME11 二保留 GPC2 5:4 00 00二输入 01二输出 10二VLINE11 二保留 GPC1 3:2 0000二输入 01二输出 10=VCLK11二保留 GPCO 1:0 00 00=输入 01二输出10=LEND11二保留 端口 E控制寄存器（GPECON）的格式符号位描述初始状态GPE15 31:30 00 00二输入01二输出10二IICSDA 11= 保留 GPE14 29:28 00 00二输入 01二输出 10二

12、IICSCL11 二保留 GPE13 27:26 0000二输入 01 二输出 10二SPICLK11二保留 GPE12 25:24 00 00=输入 01 二输出10二SPIMOSIO 11 二保留 GPE11 23:22 00 00二输入 01二输出 10二SPIMISOO 11 二保留 GPE10 21:20 00 00二输入 01 二输出 10二SDDAT311 二保留 GPE9 19:18 00 00二输入 01 二输出 10二SDDAT211二保留 GPE8 17:16 00 00二输入 01二输出 10二SDDAT111 二保留 GPE7 15:14 00 00=输入 01 二输

13、出 10二SDDATO11二保留 GPE6 13:1200 00二输入 01 二输出 10二SDCMD11 二保留 GPE5 11:10 00 00二输入 01=输出10二SDCLK11 二保留 GPE4 9:8 00 00二输入 01 二输出 10=IISSD0 11二保留GPE3 7:6 00 00二输入 01二输出 10二IISSDI11 二保留 GPE2 5:4 00 00=输入01=输出 10二CDCLK11二保留 GPE1 3:2 00 00二输入 01 二输出 10二IISSCLK11二保留GPEO 1:0 00 00二输入01二输出10二IISLRCK11二保留 端F1H控制寄

14、存器（GPHCON）的格式 符号位描述初始状态GPH10 21:20 00二输入01二输出10二CLK0UT111 二保留 00 GPH9 19:18 00二输入01二输出 10二CLKOUTO11=保留 00 GPH8 17:16 00二输入01二输出 10二UCLK11 二保留 00 GPH715:14 00 00二输入01二输出 10二RXD2ll=nCTSl GPH6 13:12 00 00=输入01二输出 10二TXD211 二nRTSl GPH5 11:10 00二输入01二输出10二RXD111 二保留 00 GPH4 9:8 00=输入01 二输出 10二TXD111二保留 0

15、0 GPH3 7:6 00二输入01二输出 10二RXDO11 二保留 00 GPH2 5:4 00二输入01二输出10二TXDO11二保留00 GPH1 3:2 00=输入01二输出10二nRTSO11 二保留 00 GPHO 1:0 00=输入01 二输出 10二nCTSO11二保留00 ULCONn寄存器的格式 符号位描述初始状态Reserved 7 0保留Infra-Red Mode 6确定是否采用红外模式0二正常操作模式1二红外0传输模式Parity Mode 5:3确定校验类型Oxx二无校验100 =奇校验 101 = 000偶校验Stop Bit 2 0确定停止位数0二1位停止位

16、1二2位停止位Word Length 1:0确定数 据位数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：仅给出了最后5位，即工作模式选择位）M4 M3 M2 Ml M010 0 0 0用户模式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未定义模式11111系统模式【解题思路】本题主要考查基于S3C2410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作为LED显示器接口引脚，GPE作为输 入输出，还考察了香农定理，AR

17、M9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:0 xFFFFFFF7或0 x00000008）或0 x00000008：和0相与清零,和相与 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，则初始化GPE1引 脚功能为输出的语句是：rGPECON= （rGPECON 0 x00000004）&0 xFFFFFFF7）。第3空答案:OxFFFD或0 x0002）或0 x0002： GPE1引脚输出时,控制闸门关闭，即 rGPEDAT = rGPEDAT &0 xFFFD。第4空答案:0 x0002： GPE1引脚输出时,

18、控制闸门打开。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 语句为先清零、再置一，即 rGPHCON= (rGPHCON&OxFFFFFOFF) OxOOOOOAOOo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: ：0 = 1位停止位；5:31： 101 =偶校验：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：设置波特

19、率。第9空答案：8：根据香农采样定理可得。第10空答案：46.873；采样频率为8KHz,采样周期为125us,样本值用16位二进制 数进行编码。则3s的语音片段的存储容量为：(3*16)/(125虫*8)二46. 875。第11空答案：0 x53亦5555； 00为输入，01为输出，则初始化GPC关口功能为输出的 语句是：rGPCCON二 0 x55555555o第12空答案：数据：第 13 空答案：OxFFFFFFFC 或00000003 或(0 x00000003)；采用 GPEO 引脚來输入 红外感测信号，GPEO引脚为时，表示人体不在感应区内，GPEO引脚为时，表示人体在 感应区内。

20、则初始化GPEO引脚功能的语句是：rGPECON二rGPECON & OxFFFFFFFC。第14空答案：0 x0000；判断人体是否在感应区内的语句为：辻(rGPEDAT & 0 x0001) =0 x0000),若为真，则表示人体在感应区内。第15空答案：0 x00000000或0 x00：对应复位异常向量。第 16 空答案:0 x10 或 0 x00000010 或 16；用户模式中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体系结构中规定异常向量之间各相差4个字节，因此，需耍在 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若干个前台刷卡机组成，其基本功能 具体描述如下：a、刷卡机的硬件组成中，除了必须的最小硕件系统外，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，预存若干金额，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