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