第十七屆山東省職業(yè)院校技能大賽嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)賽項(xiàng)樣題第三套

2024年山東省職業(yè)院校技能大賽（高職組）嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)賽項(xiàng)第一競(jìng)賽模塊競(jìng)賽注意事項(xiàng)1.選手競(jìng)賽過(guò)程中，各參賽選手應(yīng)注意設(shè)備用電安全，禁止帶電插拔設(shè)備2.競(jìng)賽期間選手不得做出影響他人的動(dòng)作，或者發(fā)出噪音干擾其他參賽選3.所有參賽選手進(jìn)入賽場(chǎng)后，直到比賽結(jié)束之前，禁止向賽場(chǎng)任何人透露4.參賽選手要注意及時(shí)保存電腦資料，由于操作不當(dāng)導(dǎo)致文件丟失、損壞5.競(jìng)賽第一模塊下發(fā)的功能電路板含有故障，選手裝聯(lián)過(guò)程中需要進(jìn)行調(diào)6.參賽選手應(yīng)在第一模塊競(jìng)賽測(cè)評(píng)開始前，完成程序下載、固化，第一模7.本模塊競(jìng)賽結(jié)束后，參賽選手應(yīng)將現(xiàn)場(chǎng)下發(fā)的所有資料整理并交給現(xiàn)場(chǎng)3第一模塊嵌入式系統(tǒng)硬件制作與驅(qū)動(dòng)開發(fā)競(jìng)賽任務(wù)書本競(jìng)賽模塊要求使用競(jìng)賽現(xiàn)場(chǎng)下發(fā)的嵌入式系統(tǒng)功能電路板完成硬件制作和驅(qū)動(dòng)程序開1向均應(yīng)符合工藝要求；電路板上插件位置正確4122.通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)對(duì)板載蜂鳴器的開啟與關(guān)閉控制，35452.要求當(dāng)按下觸摸按鈕時(shí)對(duì)應(yīng)音頻播放，松開按鈕661.示例UI界面如右圖所示，具體UI界面自行設(shè)計(jì)，能展3.競(jìng)賽測(cè)評(píng)結(jié)束后，參賽選手將功能電路板粘貼72024年山東省職業(yè)院校技能大賽（高職組）“嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)”賽項(xiàng)第二競(jìng)賽模塊8競(jìng)賽注意事項(xiàng)2.競(jìng)賽期間選手不得做出影響他人的動(dòng)作4.參賽選手要注意及時(shí)保存電腦資料，由于操作不當(dāng)8.競(jìng)賽結(jié)束后，參賽選手應(yīng)將現(xiàn)場(chǎng)下發(fā)所有資912345678——9——--1B7→B6→B4→B2→D2→D4→F4→F6→D2.競(jìng)賽平臺(tái)（A）應(yīng)全自動(dòng)完成所有任務(wù)與路23務(wù)1.超聲波測(cè)距值記為M01范圍200mm-6042.車牌圖片中包含不同顏色及不同車型的車輛，每輛車輛上都有車牌號(hào)，選56RFID卡片，并讀取出RFID卡片有效數(shù)據(jù)塊的信息。2.有效RFID卡片有效數(shù)據(jù)塊為第x扇區(qū)中第將其N2字符串中前兩位數(shù)據(jù)和N3字符串中最后一位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)成十六進(jìn)制得到數(shù)據(jù)70xAF,0x06,0xXX,0x02,0x00,0x00,0x08待競(jìng)賽平臺(tái)（B）完成所有任務(wù)后，競(jìng)賽平臺(tái)（A）繼93.二維碼（三）中識(shí)別出的有效信息，將數(shù)息拆分，其中第一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)記為x，第二個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)記為y，第三個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)記為z，并通過(guò)公式x*y+z計(jì)算出結(jié)果。3.無(wú)線充電開啟碼為任務(wù)五中RFID卡片中獲取的的有效信息計(jì)算后得到。數(shù)據(jù)處理方法—AES加密一、AES加密概述密碼學(xué)中的高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)（AdvancedEncryptionStandard，AES又稱Rijndael加密法。該算法為比利時(shí)密碼學(xué)家JoanDaemen和VincentRijmen所設(shè)計(jì)，結(jié)合兩位作者的名字，以Rijdael之名命之。此密碼是美國(guó)聯(lián)邦政府采用的一種區(qū)塊加密標(biāo)準(zhǔn)。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)用來(lái)替代原先的DES（DataEncryptionStandard已經(jīng)被多方分析且廣為全世界所使用。經(jīng)過(guò)五年的甄選流程，高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)由美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）于2001年11月26日發(fā)布于FIPSPUB197，并在2002年5月26日成為有效的標(biāo)準(zhǔn)。2006年，高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)已然成為對(duì)稱密鑰加密中最流行的算法之一。二、AES加密過(guò)程AES加密的基本原理就是把明文分成若干組，每組長(zhǎng)度相等，每次加密一組數(shù)據(jù)，直到加密完所有明文。1.根據(jù)二維碼中提取的有效文本信息（以下簡(jiǎn)稱明文將明文用字節(jié)為單位的正方形矩陣進(jìn)行表示（以下簡(jiǎn)稱狀態(tài)矩陣）。狀態(tài)矩陣中字節(jié)排列按照從上到下、從左至右的方式依次排列。2.如果明文二進(jìn)制位數(shù)長(zhǎng)度（以下簡(jiǎn)稱明文位長(zhǎng)）不足128，則需要進(jìn)行字節(jié)填充。填充規(guī)則：需要填充的字節(jié)長(zhǎng)度=（128–明文位長(zhǎng)）÷8，使用需要填充字節(jié)的長(zhǎng)度對(duì)所有空缺位進(jìn)行補(bǔ)全（如明文=0123456789ABCDE，明文長(zhǎng)度為120，缺少1個(gè)字節(jié)，則空缺位補(bǔ)0x01）。4.字節(jié)替換。狀態(tài)矩陣中的元素按照指定方式映射為一個(gè)新的字節(jié)。映射方式：把該字節(jié)的高4位作為行值，低4位作為列值，取出S盒中對(duì)應(yīng)的行的元素作為輸出。5.行移位。行移位是一個(gè)簡(jiǎn)單的循環(huán)左移操作。當(dāng)密鑰長(zhǎng)度為128(bit)時(shí)，狀態(tài)矩陣的第0行左移0字節(jié)，第1行左移1字節(jié)，第2行左移2字節(jié)，第3行左移3字節(jié)。6.列混淆。列混淆變換是通過(guò)求和來(lái)實(shí)現(xiàn)的，經(jīng)過(guò)行移位后的狀態(tài)矩陣與固定矩陣相加求和，得到混淆后的狀態(tài)矩陣，固定矩陣見(jiàn)附件3。7.輪密鑰加。輪密鑰加是將128位輪密鑰Ki與狀態(tài)矩陣中的數(shù)據(jù)進(jìn)行逐位異或操作。第一輪密鑰矩陣為W[4i]~W[7i],狀態(tài)矩陣第一列與W[4i]分別進(jìn)行按位異或操作（長(zhǎng)度均為4字節(jié)第二列與W[4i+1]，以此類推。8.將步驟7之后產(chǎn)生的狀態(tài)矩陣進(jìn)行重復(fù)加密（循環(huán)步驟4、5、6、7直至加密十輪后得到混淆后的狀態(tài)矩陣，狀態(tài)矩陣共16位字節(jié)。9.狀態(tài)矩陣進(jìn)行每一列的字節(jié)求和，完成求和后取結(jié)果低八位，以此類推。分別取出后，S盒中（0，0）和（F，F(xiàn)）中的值分別作為六字節(jié)紅外報(bào)警碼的第1、2字節(jié)，然后將4列之和按順序放入，最終完成排列，得到六字節(jié)紅外報(bào)警碼。三、AES加密示例1.設(shè)二維碼有效數(shù)據(jù)為“0123456789ABCDE”。由于數(shù)據(jù)長(zhǎng)度不夠128(bit),故進(jìn)行填充，填充長(zhǎng)度為1位，填充數(shù)據(jù)為0x01。填充完成后排列出狀態(tài)矩陣：2.根據(jù)步驟2可計(jì)算出密鑰K中的值，如：W[0]=“abcd”=0x61626364W[2]=“ijkl”=0x696A6B6CW[1]=“efgh”=0x65666768W[3]=“mnop”=0x6D6E6F70W[n-4田s[(w[n-1]<<<8)]田rcon[(n/4)-1]]可知計(jì)算過(guò)程，計(jì)算步驟如下：1）W[3]的元素循環(huán)左移8位W[4-1]<<<8）=0x6E6F706D;4）將W[0]與0x9ea8513c進(jìn)行異或運(yùn)算，（2）再根據(jù)不是4的倍數(shù)的擴(kuò)展公式:W[n-4]田W[n-1]得到W[5]=0x9AAC5530，W[6]3.把狀態(tài)矩陣的第1個(gè)字節(jié)的高4位作為行值，低4位作為列值，取出S盒中對(duì)應(yīng)的元素作為輸出,然后進(jìn)行逐步替換，經(jīng)替換后新的狀態(tài)矩陣如下：4.把狀態(tài)矩陣按順序進(jìn)行循環(huán)移位，經(jīng)移位后新的狀態(tài)矩陣如下：5.把狀態(tài)矩陣與固定矩陣進(jìn)行列混淆操作，經(jīng)混淆后新的狀態(tài)矩陣如下：6.把狀態(tài)矩陣與第一輪密鑰矩陣進(jìn)行逐位異或運(yùn)算。狀態(tài)矩陣第一列為0x12、0xA1、0x90、0x85,密鑰矩陣W[4]=0xFF、0xCA、0x32、0x58，兩者進(jìn)行異或運(yùn)算得到新的狀態(tài)矩陣第一列，以此類推，經(jīng)過(guò)輪密鑰加后新的狀態(tài)矩陣如下：7.通過(guò)步驟3、4、5、6后