计算机三级嵌入式系统开发技术真题带答案.docx
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计算机三级嵌入式系统开发技术真题带答案
操作题
（一）
电动汽车充电桩（示意图
如图3-1所示）
以S3C2410芯片为核心，并外加其他功能电路来进行设计，其基本功能描述如下：
a、充电桩支持2种充电方式，一种是固定金额方式，如：
充300元的电能。
那么，所充电能的金额等于300元后自动停止充电；另一种是随机充电，即：
随时按"停止"键来停止充电，若未按"停止"键，则电池充满后也会自动停止充电。
b、支持现金和IC卡付费。
IC卡是预付费卡，金额不足将报警。
c、能够通过RS-485总线与后台结算服务器连接，传递结算信息。
d、用LCD显示器来显示被充电电池的电量情况，并显示充电时间、金额等信息。
根据上述功能要求的描述，请完善下面的叙述（程序）和回答有关的问题。
（完善程序或回答问题所需的寄存器格式见题后附录）。
1）充电桩控制器设计时，需设计一个键盘，键盘中应包含0~9数字键及"切换"、"启动"、"停止"等3个命令键。
其键盘接口设计成4×4的阵列（按键排列示意如图3-2所示）。
图3-2中的键盘接口电路中选用GPE4~GPE7来输出键盘行扫描信号，选用GPE0~GPE3来输入键盘列信号。
软件设计时设计者自行设计键盘扫描函数，请你补充完善之：
//**KEYOUTPUT是键盘扫描时的输出地址，KEYINPUT是键盘读入时的地址
#defineKEYOUTPUT（*（volatileINT8U*）0x56000044）//0x56000044是GPE端口数据寄存器的地址
#defineKEYINPUT（*（volatileINT8U*）0x56000044）
INT16UScanKey（）
{
INT16Ukey=0xFFFF;
INT16Ui;
INT8Utemp=0xFF,output;
//仅初始化GPE4~GPE7为输出
rGPECON=（（rGPECON&0xFFFF00FF）|
（1））;
//仅初始化GPE0~GPE3为输入
rGPECON=rGPECON&
（2）;//rGPECON是对应GPE端口控制寄存器的变量
for（i=（3）;i<=128;i<<=1）//循环扫描键盘，看是否有按键按下
{
output|=0xFF;
output&=（~i）;//键盘行信号求反
KEYOUTPUT=output;//通过GPE端口数据寄存器输出行信号
temp=KEYINPUT;//通过GPE端口数据寄存器读列信号，该列无键按下时列信号是1
if（（temp&0x0F）!
=（4））//判断是否有键按下
{
key=（~i）;
key<<=8;//变量key中存储键码值，行信号左移到高8位
key|=temp|0xF0;//列信号存于变量key的低8位中，无用位置1
return（key）;//返回键码值
}
}
return0xFFFF;
}
上面的键盘扫描函数返回的是键码值，程序中循环（5）次来扫描所有键盘行，若所有行均无键按下时，返回的键码值应为：
（6）。
若有按键按下，则返回该键对应的键码值。
例如：
若按下的是键盘中"8"键，则函数返回值为：
（7），若按下的是键盘中"启动"键，则函数返回值为：
（8）。
（2）IC卡读写电路设计时，选用IC卡读写模块通过I2C总线接口与S3C2410连接，设计时利用S3C2410芯片内部的专用I2C总线引脚，即GPE端口的（9）引脚和（10）引脚连接到IC卡读写模块的I2C总线引脚SDA和SCL上。
那么，相关驱动程序中需要用语句：
rGPECON=（rGPECON|0xA0000000）&（11）来初始化GPE端口相关引脚为I2C总线功能的引脚。
（3）为了实现与后台结算服务器连接，选择S3C2410内部的UART1部件，并外加电平转换芯片来实现支持RS-485串行通信的接口电路。
下面一段程序是初始化UART1部件（注：
UART1的波特率要求为：
9600bps，数据格式要求为：
8位数据、1位停止位、奇校验，主频为PCLK。
）。
voidUART1_Init（）
{
rGPHCON=（rGPHCON&0xFFFFF0FF）|（12）;//端口H相应引脚功能初始化
rUFCON1=0x0;//FIFOdisable
rUMCON1=0x0;
rULCON1=（（13）<<3）|（0<<2）|（（14））;//设置线路控制寄存器
rUCON1=0x245;//设置控制寄存器
rUBRDIV1=（（int）（PCLK/（15）+0.5）-1）;//设置波特率，小数采用四舍五入
}
（4）充电桩的LCD显示器，由于显示的内容不复杂，因此选用16色LCD屏。
设计LCD屏接口电路时，选用S3C2410芯片的GPC0~GPC7连接到LCD模块的8位数据线上，用来传输显示信息。
在相关驱动程序中，可以用以下语句来初始化GPC0~GPC7为输出：
rGPCCON=（（rGPCCON|0x00005555）&（16））//rGPCCON对应GPC端口的控制寄存器
设计时，选择专用电池电量检测芯片来测量被充电电池的电量。
该芯片能提供被测电池的电量信息，并具有1个电量充满状态的引脚。
若设计时，将该引脚连接到S3C2410芯片的GPF0引脚上，使该引脚有效后产生中断信号，立即执行停止充电程序，防止过充。
在相关驱动程序中，可以用以下语句来初始化GPF0为中断请求信号输入：
rGPFCON=（（rGPFCON&0xFFFFFFFC）|（17））//rGPFCON对应GPF端口的控制寄存器
（5）充电桩的应用软件将在无操作系统环境下进行开发。
若设计者自行设计一个启动引导程序，来引导应用程序。
启动引导程序中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枝指令。
对于S3C2410微处理器来说，其启动引导程序还需要完成禁止（19）部件和禁止中断，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E控制寄存器（GPECON）的格式
符号
位
描述
初始状态
GPE15
[31:
30]
00=输入01=输出10=IICSDA11=保留
00
GPE14
[29:
28]
00=输入01=输出10=IICSCL11=保留
00
GPE13
[27:
26]
00=输入01=输出10=SPICLK11=保留
00
GPE12
[25:
24]
00=输入01=输出10=SPIMOSI011=保留
00
GPE11
[23:
22]
00=输入01=输出10=SPIMISO011=保留
00
GPE10
[21:
20]
00=输入01=输出10=SDDAT311=保留
00
GPE9
[19:
18]
00=输入01=输出10=SDDAT211=保留
00
GPE8
[17:
16]
00=输入01=输出10=SDDAT111=保留
00
GPE7
[15:
14]
00=输入01=输出10=SDDAT011=保留
00
GPE6
[13:
12]
00=输入01=输出10=SDCMD11=保留
00
GPE5
[11:
10]
00=输入01=输出10=SDCLK11=保留
00
GPE4
[9:
8]
00=输入01=输出10=IISSDO11=保留
00
GPE3
[7:
6]
00=输入01=输出10=IISSDI11=保留
00
GPE2
[5:
4]
00=输入01=输出10=CDCLK11=保留
00
GPE1
[3:
2]
00=输入01=输出10=IISSCLK11=保留
00
GPE0
[1:
0]
00=输入01=输出10=IISLRCK11=保留
00
ULCONn寄存器的格式
符号
位
描述
初始状态
Reserved
[7]
保留
0
Infra-RedMode
[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
0
ParityMode
[5:
3]
确定校验类型0xx=无校验100=奇校验101=偶校验
000
StopBit
[2]
确定停止位数0=1位停止位1=2位停止位
0
WordLength
[1:
0]
确定数据位数00=5位01=6位10=7位11=8位
00
GPHCON寄存器的格式
符号
位
描述
初始状态
GPH10
[21:
20]
00=输入01=输出10=CLKOUT111=保留
00
GPH9
[19:
18]
00=输入01=输出10=CLKOUT011=保留
00
GPH8
[17:
16]
00=输入01=输出10=UCLK11=保留
00
GPH7
[15:
14]
00=输入01=输出10=RXD211=nCTS1
00
GPH6
[13:
12]
00=输入01=输出10=TXD211=nRTS1
00
GPH5
[11:
10]
00=输入01=输出10=RXD111=保留
00
GPH4
[9:
8]
00=输入01=输出10=TXD111=保留
00
GPH3
[7:
6]
00=输入01=输出10=RXD011=保留
00
GPH2
[5:
4]
00=输入01=输出10=TXD011=保留
00
GPH1
[3:
2]
00=输入01=输出10=nRTS011=保留
00
GPH0
[1:
0]
00=输入01=输出10=nCTS011=保留
00
GPCCON寄存器的格式
符号
位
描述
初始状态
GPC15
[31:
30]
00=输入01=输出10=VD711=保留
00
GPC14
[29:
28]
00=输入01=输出10=VD611=保留
00
GPC13
[27:
26]
00=输入01=输出10=VD511=保留
00
GPC12
[25:
24]
00=输入01=输出10=VD411=保留
00
GPC11
[23:
22]
00=输入01=输出10=VD311=保留
00
GPC10
[21:
20]
00=输入01=输出10=VD211=保留
00
GPC9
[19:
18]
00=输入01=输出10=VD111=保留
00
GPC8
[17:
16]
00=输入01=输出10=VD011=保留
00
GPC7
[15:
14]
00=输入01=输出10=LCDVF211=保留
00
GPC6
[13:
12]
00=输入01=输出10=LCDVF111=保留
00
GPC5
[11:
10]
00=输入01=输出10=LCDVF011=保留
00
GPC4
[9:
8]
00=输入01=输出10=VM11=保留
00
GPC3
[7:
6]
00=输入01=输出10=VFRAME11=保留
00
GPC2
[5:
4]
00=输入01=输出10=VLINE11=保留
00
GPC1
[3:
2]
00=输入01=输出10=VCLK11=保留
00
GPC0
[1:
0]
00=输入01=输出10=LEND11=保留
00
GPFCON寄存器的格式
符号
位
描述
初始状态
GPF7
[15:
14]
00=输入01=输出10=EINT711=保留
00
GPF6
[13:
12]
00=输入01=输出10=EINT611=保留
00
GPF5
[11:
10]
00=输入01=输出10=EINT511=保留
00
GPF4
[9:
8]
00=输入01=输出10=EINT411=保留
00
GPF3
[7:
6]
00=输入01=输出10=EINT311=保留
00
GPF2
[5:
4]
00=输入01=输出10=EINT211=保留
00
GPF1
[3:
2]
00=输入01=输出10=EINT111=保留
00
GPF0
[1:
0]
00=输入01=输出10=EINT011=保留
00
答案：
第2空答案：
0xFFFFFF00第12空答案：
0x00000A000xA00
第3空答案：
160x10第13空答案：
4
第4空答案：
0x0F第14空答案：
3
第5空答案：
4四第15空答案：
9600×16153600
第6空答案：
0xFFFF第16空答案：
0xFFFF5555
第7空答案：
0xDFF7第17空答案：
0x000000020x2
第8空答案：
0x7FFD第18空答案：
4四
第9空答案：
GPE15第19空答案：
看门狗看门狗定时器看门狗定时WDT
第10空答案：
GPE14第20空答案：
堆栈SP
第11空答案：
0xAFFFFFFF
操作题
（二）
老年人监护系统由一个社区监控中心及若干便携式监护仪组成，便携式监护仪可由老年人随身携带，时刻监测老年人的脉象。
便携式监护仪的基本功能要求如下：
a、通过在老年人手腕上佩戴的压电传感器检测脉搏信号，并根据脉搏信号来测算心脏功能是否异常，若异常，则自动向社区监控中心发出报警信息。
b、报警信息通过3G模块发送给社区监控中心。
c、便携式监护仪具有GPS定位功能，报警信息中包含GPS定位信息。
d、需存储报警前1小时的脉搏信号片段。
e、便携式监护仪上需要"下载"、"人工报警"、"消除报警"等3个按键。
f、报警时，除了向社区监控中心发送消息外，还具有本机上的声光报警。
根据上述功能要求描述，若采用S3C2410芯片为核心来构建便携式监护仪的硬件平台，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）在便携式监护仪硬件平台设计时，除了要设计最小硬件系统外，还必须设计脉搏信号采集电路、GPS接口电路、3G模块接口电路等。
其中，最小硬件系统应该包括：
微处理器、时钟电路、电源电路、
电路、主存储器、调试测试接口等5部分电路。
GPS接口电路设计时，选用一款具有RS-232通信接口的专用GPS模块，该GPS模块可通过RS-232通信接口接收命令并发送定位信息，因此，电路设计时采用S3C2410芯片内部的
部件外加电平转换芯片等来设计与GPS模块的接口。
（2）脉搏信号采集电路的设计时，选用压电传感器来探测脉搏信号，并设计信号放大电路和A/D电路。
由于脉搏信号的谐波频率在0.2Hz到40Hz之间，因此，A/D采样的频率必须大于等于
Hz。
若按所需最小的采样频率进行脉搏信号的采集，每个样本值用8位二进制表示，那么，1小时的脉搏信号片段需要存储容量约为
KB（1KB=1024B）。
（3）声光报警电路设计时，利用GPE0作为输出，控制LED灯工作，GPE1作为输出控制蜂鸣器工作。
那么，相关驱动程序中，初始化GPE0、GPE1引脚功能的语句是：
rGPECON=（（rGPECON|0x00000005）&
）;//rGPECON是端口E的控制寄存器
若GPE0输出"1"时，控制LED灯亮，GPE0输出"0"时，控制LED灯灭，那么，相关驱动程序中，控制LED灯亮和LED灯灭的语句分别可以是：
rGPEDAT=rGPEDAT|
;//rGPEDAT是端口E的数据寄存器
rGPEDAT=rGPEDAT&
;
（4）3G模块的接口电路设计时，选用具有SPI接口的3G模块，因而可采用S3C2410芯片端口E的GPE11~
引脚（注：
可通过题目后面附录中的相关表格来确定）连接到3G模块的相关SPI信号引脚上。
并且，在相关驱动程序中，用下面语句来初始化它们作为SPI引脚使用。
rGPECON=（（rGPECON|
）&0xFABFFFFF）;//rGPECON是端口E的控制寄存器
（5）便携式监护仪需要的实时时间，通过读取S3C2410芯片内部的
部件来获得。
该部件进行读写时，需要先置位"使能位"，然后再进行读写。
读写操作完成后，需要
该位。
在相关驱动程序中，可以用下面一段语句来初始化该部件。
voidRTC_init（void）
{
//初始化相关寄存器
rRTCCON=（rRTCCON|
）;//置位使能位，rRTCCON是控制寄存器变量
rRTCALM=
;//报警功能（即闹钟）全部禁止
rRTCRST=0x00;
rTICNT=
;//时间间隔设置为1s
rRTCCON=（rRTCCON&
）;//RTC读写操作完成后对"使能位"操作
……//省略了其他语句
}
（6）便携式监护仪上所需要的3个按键，其接口电路设计时，将端口E的引脚GPE2、GPE3、GPE4分别连接到3个命令按键：
"下载"、"人工报警"、"消除报警"上。
若按键按下时，对应的GPIO引脚将为"0"，否则为"1"。
那么，在相关驱动程序中，可以用下面一段语句来判断是哪个命令按键被唯一按下。
temp=rGPEDAT&0x001C;//temp是一个16位二进制变量，rGPEDAT是端口E的数据寄存器
switch（temp）
{case
:
//判断是否"下载"按键被唯一按下
……//省略了其他语句
case
:
//判断是否"人工报警"按键被唯一按下
……//省略了其他语句
case
:
//判断是否"消除报警"按键被唯一按下
……//省略了其他语句
}
（7）便携式监护仪上的所有应用程序，可以在无操作系统环境下开发，开发工具可以选用RVDS，利用该开发工具完成应用程序的编辑、编译、
、下载、调试等工作。
应用程序的主函数main（）中，其主体结构应该设计成一个
结构。
在该结构内，完成按键命令的识别及响应，脉搏信号采集及处理等功能。
本题实际上是考查基于S3C2410的嵌入式系统开发综合。
具体涉及到嵌入式最小硬件系统和典型系统；基于UART的外部通信接口；香农定理基础；GPIO接不同外设时引脚驱动程序的初始化设置；RTC控制寄存器功能设置；无操作系统环境下嵌入式系统设计方法。
【参考答案及解析】
（1）【解析】
嵌入式最小硬件系统主要包括嵌入式处理器、时钟电路、电源电路、复位电路、存储器和调试测试接口。
由于设计的是便携式监护仪，具有压电传感器检测脉搏信号、3G通信、GPS定位等功能，故除了最小硬件系统外，还必须设计脉搏信号采集电路、GPS接口电路、3G模块接口电路等。
GPS模块与嵌入式系统的连接有多种，本设计方案中GPS模块通过RS-232接口收发信息，因此需采用S3C2410内部的UART部件外加RS-232电平转换接口来实现。
第1空答案：
复位（RESET）
第2空答案：
UART（异步串行通信）
（2）【解析】
根据香农定理可知，采样频率必须大于等于2*40Hz=80Hz；存储容量=80*3600/1024=281.25KB，可填写近似值。
第3空答案：
80
第4空答案：
281.25（282或281）
（3）【解析】
根据设计，GPE0、GPE1均作为输出，故相应的GPECON端口需置为01，即0x00000005，其余位保持不变，故第5空填0xFFFFFFF5；若GPE0输出"1"时，控制LED灯亮，GPE0输出"0"时，控制LED灯灭，则控制LED亮灭相应的往GPE0口送1和0，故第6空和第7空分别填0x0001,0xFFFE。
第5空答案：
0xFFFFFFF5
第6空答案：
0x0001
第7空答案：
0xFFFE
（4）【解析】
当选用具有SPI接口的3G模块时，查看附录的GPECON格式可知，可采用S3C2410芯片端口E的GPE11~GPE13引脚连接到3G模块的相关SPI引脚上；相应的在进行初始化时，将GPE11~GPE13端口置为10，即0x0A800000。
第8空答案：
GPE13
第9空答案：
0x0A800000
（5）【解析】
便携式监护仪所需要的实时时间可通过读取S3C2410内部的RTC部件来获得；RTC组件的寄存器读/写有一个使能位，在访问RTC寄存器之前需要先打开这个使能位，读写完成后关闭此位，其他时间里此为也是关闭的，这是为了保护系统的实时时钟不受误写；RTCCON共4位，相应的读/写使能位在第0位，故在初始化时需置位1=允许，即0x01；根据RTCALM
格式可知第13个空填0x00；根据TICNT格式可知，第14个空填0xFF或0x7F；第15个空是用来关闭RTC的读/写使能位，即将该位置0=禁止，故应填0xFE或者0x0E。
第10空答案：
RTC（实时时钟）
第11空答案：
关闭
第12空答案：
0x01
第13空答案：
0x00
第14空答案：
0xFF（0x7F）
第15空答案：
0xFE（0x0E）
（6）【解析】
GPE2、GPE3、GPE4分别用来接"下载"、"人工报警"、"消除报警"三个按键，故可通过读引脚的数据来判断哪个按键被唯一按下。
当"下载"被唯一按下的时候，表明三个引脚的值相应为0、1、1，故端口数据是0x0018；当"人工报警"被唯一按下的时候，表明三个引脚的值相应为1、0、1，故端口数据是0x0014；当"消除报警"被唯一按下的时候，表明三个引脚的值相应为1、1、0，故端口数据是0x000C。
第16空答案：
0x0018
第17空答案：
0x0014
第18空答案：
0x000C
（7）【解析】
使用RVDS可以完成应用程序的编辑、编译、连接、下载、调试等工作；主程序不需要操作系统为基础，而是直接采用循环结构，在该结构中完成按键命令的识别及响应，脉搏信号采集及处理等功能。
第19空答案：
连接（链接）
第20空答案：
循环
操作题（三）
1、电梯群控系统由楼层控制器、电梯轿箱控制器、电机房控制器和中央控制子系统组成，其中电梯轿箱控制器的基本功能要求如下：
a、需要若干个对应楼层的按键和开门、关门、紧急呼叫等功能按键，用户可同时按下若干个楼层按键。
需要用7段LED显示器显示电梯所运行到的楼层。
b、需要在电梯轿箱门的两侧安装红外发射、接收探头，门打开后开始监测红外接收电路的信号，当探测到无人再进入电梯时，5秒后电梯门关闭。
若门在关闭时，又有人已经进入门内，门将再自动打开，以防夹到人。
然后重新开始计时5秒，再关门，电梯运行。
c、具备与中央控制子系统的数字语音对讲功能。
若用户遇到紧急情况，可以按下"紧急呼叫"按键，则启动数字语音对讲。
d、具备对轿箱内部的视频监控功能。
中央控制子系统通过电梯轿箱控制器可以查看轿箱内部的监控视频。
根据上述功能要求的描述，若采用S3C2410芯片为核心来构建电梯轿箱控制器的硬件平台，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）电梯轿箱控制器的硬件平台设计时，除了要设计最小硬件系统外，还必须完成按键
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