計(jì)算機(jī)三級嵌入式系統(tǒng)操作題(到詳細(xì)解答)

計(jì)算機(jī)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(jìn)出站閘機(jī)的控制器以S3C2410芯片為核心，并外加其他功能電路來進(jìn)行設(shè)計(jì)，其基本功能描述如下：a、閘機(jī)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(fèi)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(jìn)站。若IC卡合法，則閘機(jī)打開，乘客通過后，閘機(jī)立即關(guān)閉；若IC卡不合法，閘機(jī)不打開，并進(jìn)行聲光報(bào)警。聲光報(bào)警5次后自動(dòng)停止。c、進(jìn)站刷卡時(shí)，還需識別IC卡的種類。若是"市民卡"，在閘機(jī)打開之前，需讀取卡中余額并顯示在閘機(jī)的LED顯示器上，且把地鐵站ID、進(jìn)站時(shí)間寫入卡中相應(yīng)區(qū)域。若是"當(dāng)次卡"，判斷合法后直接打開閘機(jī)。d、出站時(shí)，乘客需要根據(jù)所用的IC卡種類，來進(jìn)行不同的操作。若乘客用的是"市民卡"，則需在閘機(jī)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(jī)的投卡口中。e、若乘客出站時(shí)刷的是"市民卡"，閘機(jī)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(jìn)站時(shí)間、余額等信息，根據(jù)這些信息來扣除費(fèi)用，并在閘機(jī)的LED顯示器上顯示余額及本次扣費(fèi)額，若是學(xué)生卡或老人卡，還要用聲音播報(bào)出"市民卡"類別，然后，打開閘機(jī)，乘客通過后立即關(guān)閉閘機(jī)。f、若乘客出站時(shí)用的是"當(dāng)次卡"，判斷合法后即把閘機(jī)打開，乘客出去后立即關(guān)閉。根據(jù)上述功能要求的描述，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(jī)控制器的硬件平臺設(shè)計(jì)時(shí)，除了需要設(shè)計(jì)最小硬件系統(tǒng)（包括：微處理器、___【1】____電路、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、存儲器、JTAG接口電路)外，還必須設(shè)計(jì)IC卡讀寫電路、閘門電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、聲音提示及聲光報(bào)警電路、LED顯示接口電路等。若閘門電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路由GPE1引腳控制，GPE1引腳輸出"0"時(shí)，控制閘門關(guān)閉，輸出"1"時(shí)，控制閘門打開。那么，初始化GPE1引腳功能的語句是：rGPECON=((rGPECON|0x00000004)&___【2】____);//rGPECON是端口E的控制寄存器控制閘門關(guān)閉和打開的語句分別是：rGPEDAT=rGPEDAT&___【3】____;//rGPEDAT是端口E的數(shù)據(jù)寄存器rGPEDAT=rGPEDAT|___【4】____;（2）IC卡讀寫電路設(shè)計(jì)時(shí)，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(shí)現(xiàn)異步串行接口電路設(shè)計(jì)。那么，在UART1的驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)時(shí)，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(yàn)，主頻為PCLK。）。voidUART1_Init(){rGPHCON=(rGPHCON&0xFFFFF0FF)|___【5】____;//端口H相應(yīng)引腳功能初始化rUFCON1=0x0;//FIFOdisablerUMCON1=0x0;rULCON1=(___【6】____<<3)|(0<<2)|(___【7】____);//設(shè)置線路控制寄存器rUCON1=0x245;//設(shè)置控制寄存器rUBRDIV1=((int)(PCLK/___【8】____)+0.5-1);//設(shè)置波特率，小數(shù)采用四舍五入~0x00000008；和0相與清零，和1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|0x00000004)&0xFFFFFFF7)。第3空答案：0xFFFD或(~0x0002)或~0x0002；GPE1引腳輸出"0"時(shí)，控制閘門關(guān)閉，即rGPEDAT=rGPEDAT&0xFFFD。第4空答案：0x0002；GPE1引腳輸出"1"時(shí)，控制閘門打開。即rGPEDAT=rGPEDAT|0x0002。第5空答案：0x00000A00；GPH5中10=RXD1，GPH4中10=TXD1。所以端口H的初始化語句為先清零、再置一，即rGPHCON=(rGPHCON&0xFFFFF0FF)|0x00000A00。第6空答案：5；8位數(shù)據(jù)位、1位停止位、偶校驗(yàn)。在ULCON中，[1:0]：11=8位；[2]：0=1位停止位；[5:3]：101=偶校驗(yàn)；[6]：0=正常操作模式。即rULCON1=(5<<3)|(0<<2)|(3)。第7空答案：3；第8空答案：115200*16=1843200；設(shè)置波特率。第9空答案：8；根據(jù)香農(nóng)采樣定理可得。第10空答案：46.875；采樣頻率為8KHz，采樣周期為125us，樣本值用16位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行編碼。則3s的語音片段的存儲容量為：(3*16)/(125us*8)=46.875。第11空答案：0x55555555；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=0x55555555。第12空答案：數(shù)據(jù)；第13空答案：0xFFFFFFFC或~0x00000003或(~0x00000003)；采用GPE0引腳來輸入紅外感測信號，GPE0引腳為"1"時(shí)，表示人體不在感應(yīng)區(qū)內(nèi)，GPE0引腳為"0"時(shí)，表示人體在感應(yīng)區(qū)內(nèi)。則初始化GPE0引腳功能的語句是：rGPECON=rGPECON&0xFFFFFFFC。第14空答案：0x0000；判斷人體是否在感應(yīng)區(qū)內(nèi)的語句為：if((rGPEDAT&0x0001)==0x0000)，若為真，則表示人體在感應(yīng)區(qū)內(nèi)。第15空答案：0x00000000或0x00；對應(yīng)復(fù)位異常向量。第16空答案：0x10或0x00000010或16；用戶模式中[M4M3M2M1M0]=[10000]。即ORRR1,R0,0x10|0xC0。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(gè)字節(jié)，因此，需要在各異常向量處設(shè)計(jì)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(gè)后臺數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)及若干個(gè)前臺刷卡機(jī)組成，其基本功能具體描述如下：a、刷卡機(jī)的硬件組成中，除了必須的最小硬件系統(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(fèi)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(fèi)時(shí)，用IC卡在刷卡機(jī)上支付。支付時(shí)，由售飯員在刷卡機(jī)上輸入客戶繳費(fèi)金額且在LED顯示器上顯示，然后客戶刷卡，若IC卡合法，則把繳費(fèi)金額和IC卡信息傳輸給后臺數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。若IC卡不合法，用蜂鳴器發(fā)不合法提示音。d、后臺數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)接收到刷卡機(jī)的信息后，將根據(jù)IC卡號查詢出該卡的余額，若余額大于等于應(yīng)繳費(fèi)額，則進(jìn)行扣費(fèi)，再把當(dāng)前余額及扣費(fèi)正確信息回傳給刷卡機(jī)。若余額小于應(yīng)繳費(fèi)額，則回傳扣費(fèi)不正確信息給刷卡機(jī)。e、刷卡機(jī)接收到回傳的信息后，顯示回傳的余額，且若是扣費(fèi)正確信息，則用蜂鳴器發(fā)"扣費(fèi)正確"提示音；若是扣費(fèi)不正確信息，則用蜂鳴器發(fā)"扣費(fèi)不正確"提示音。根據(jù)上述功能要求的描述，若采用S3C2410芯片為核心來構(gòu)建刷卡機(jī)的硬件平臺，請完善下面的敘述（程序）和回答有關(guān)的問題。（1）在設(shè)計(jì)硬件時(shí)，最小的硬件系統(tǒng)是保證系統(tǒng)能正常工作的必要硬件組成。它包括電源電路、___【1】____、復(fù)位電路、調(diào)試測試接口、以及___【2】____。（2）若在硬件設(shè)計(jì)時(shí)，選用8個(gè)共陰極的8段LED（其排列如圖1所示）組成2組顯示器（1組4個(gè)8段LED），用于顯示當(dāng)前消費(fèi)金額和余額。若采用GPC0~GPC6、GPC7外接同向驅(qū)動(dòng)后，分別連接到顯示"消費(fèi)金額"的LED顯示器段信號線a~f、dp上，采用GPD0~GPD3外接同向驅(qū)動(dòng)后分別控制該組顯示器中低數(shù)據(jù)位~高數(shù)據(jù)位的4個(gè)8段LED位信號線。另外采用GPC8~GPC14、GPC15外接同向驅(qū)動(dòng)后，分別連接到顯示"余額"的LED顯示器段信號線a~f、dp上，采用GPD4~GPD7外接同向驅(qū)動(dòng)后分別控制該組顯示器中低數(shù)據(jù)位~高數(shù)據(jù)位的4個(gè)8段LED位信號線。那么，GPC0~GPC15引腳的功能為：___【3】____，GPD0~GPD7引腳的功能為：___【4】____。初始化GPC0~GPC15引腳功能的語句可以是：//rGPCCON是端口C的控制寄存器，其格式見后面附錄rGPCCON=___【5】____;初始化GPD0~GPD7引腳功能的語句可以是//rGPDCON是端口D的控制寄存器，其格式見后面附錄rGPDCON=((rGPDCON|0x00005555)&___【6】____);若只在"余額"LED顯示器中的次高數(shù)據(jù)位LED上顯示字符"3"，相關(guān)驅(qū)動(dòng)程序中可用下面語句實(shí)現(xiàn)。rGPCDAT=___【7】____;//輸出"3"的段信號rGPDDAT=___【8】____;//輸出次高數(shù)據(jù)位被點(diǎn)亮的控制信號（3）刷卡機(jī)上輸入客戶繳費(fèi)金額的鍵盤，在設(shè)計(jì)時(shí)采用非標(biāo)準(zhǔn)鍵盤組成，鍵盤接口設(shè)計(jì)成4×4的陣列（其按鍵排列示意圖如圖2所示）。鍵盤接口電路中選用GPE0~GPE3來輸出鍵盤行掃描信號，選用GPE4~GPE7來輸入鍵盤列信號。軟件設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)者自行設(shè)計(jì)了鍵盤掃描函數(shù)，請你補(bǔ)充完善之：//*KEYOUTPUT是鍵盤掃描時(shí)的輸出地址，KEYINPUT是鍵盤讀入時(shí)的地址#defineKEYOUTPUT(*(volatileINT8U*)0x56000044)#defineKEYINPUT(*(volatileINT8U*)0x56000044)INT16UScanKey(){INT16Ukey=0xFFFF;INT16Ui;INT8Utemp=0xFF,output;//rGPECON是端口E的控制寄存器，其格式見后面附錄rGPECON=((rGPECON&0xFFFFFF00)|___【9】____);//初始化GPE0~GPE3為輸出rGPECON=rGPECON&___【10】____;//初始化GPE4~GPE7為輸入//下面判斷鍵盤中是否有鍵按下for(i=1;((i<=8)&&(i>0));___【11】____){output|=0xFF;output&=(~i);KEYOUTPUT=output;temp=KEYINPUT;if((temp&0xF0)!=___【12】____)//判斷列信號是否為全"1"{key=(~i);key<<=8;key|=((temp&0xF0)|0x0F);//求得按鍵的返回值return(key);//函數(shù)返回按鍵對應(yīng)的值}}return0xFFFF;}應(yīng)用程序中可根據(jù)上面的鍵盤掃描函數(shù)的返回值，來判斷是否有按鍵按下，并確定是哪個(gè)按鍵按下。例如：若返回值為：___【13】____時(shí)，可知是鍵盤中的"6"鍵按下，若返回值為：___【14】____時(shí)，可知是鍵盤中的"確認(rèn)"鍵被按下。若無鍵按下時(shí)，返回值應(yīng)為：___【15】____。（4）刷卡機(jī)與后臺數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)通信采用RS-485總線。因此在硬件設(shè)計(jì)時(shí)，需要采用S3C2410芯片內(nèi)部的___【16】____部件外加電平轉(zhuǎn)換芯片等來實(shí)現(xiàn)。若在軟件設(shè)計(jì)時(shí)，其初始化程序中波特率設(shè)置為9600bps，數(shù)據(jù)格式設(shè)置為：8位數(shù)據(jù)位、無校驗(yàn)、1位停止位。那么，1秒時(shí)間內(nèi)最多能傳輸__【17】_____字節(jié)的信息。（5）刷卡機(jī)上的應(yīng)用軟件是在無操作系統(tǒng)環(huán)境下開發(fā)的。設(shè)計(jì)者可以自行設(shè)計(jì)系統(tǒng)的啟動(dòng)引導(dǎo)程序，在該程序中完成異常向量設(shè)置、堆棧指針設(shè)置以及必要的硬件初始化。ARM9體系結(jié)構(gòu)中規(guī)定的復(fù)位異常所對應(yīng)的異常向量地址為____【18】___。系統(tǒng)上電/復(fù)位后，將從該地址處開始執(zhí)行程序，因?yàn)锳RM9體系結(jié)構(gòu)中規(guī)定的各異常向量地址之間間隔通常為__【19】_____個(gè)字節(jié)。因此，復(fù)位異常向量地址處通常存儲一條___【20】____指令的代碼?！窘忸}思路】本題主要考查基于S3C2410的食堂售飯系統(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，還可作為I2C、I2S、SD卡等串行總線的引腳（在題中用來接非標(biāo)準(zhǔn)鍵盤）；基于UART的RS-485接口通信設(shè)置；無操作系統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)如何構(gòu)建其啟動(dòng)引導(dǎo)程序。【參考答案及解析】【1】 時(shí)鐘電路；硬件最小系統(tǒng)包括電源電路、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、調(diào)試測試接口、以及存儲器。【2】 存儲器；【3】 輸出；GPC0~GPC15引腳為LED段選輸出?！?】 輸出；GPD0~GPD7引腳為LED位選輸出。【5】 0x55555555；00為輸入，01為輸出，則初始化GPC0~GPC15引腳功能為輸出的語句是：rGPCCON=0x55555555?！?】 0xFFFF5555；初始化GPD0~GPD7引腳功能為輸出的語句是：rGPDCON=((rGPDCON|0x00005555)&0xFFFF5555)?！?】 0x4F00