計算機三級嵌入式系統開發技術真題及答案

　　填空題

1:為提高SoC的設計效率，減少重複開發，通常大多以IP核為基礎，在單個芯片上集成處理器、存儲器和各種接口等組件，組成一個相當完整的計算機系統。按照IC設計文件的類型，IP核通常分為三種：____【1】____核、固核和___【2】____核。

2:目前數碼相機中用於存儲所拍攝相片的大多是____【3】____存儲器，假設一台數碼相機一次可連續拍攝65536色的1024 x 1024的彩色相片80張，數據壓縮比平均是4，則它使用的存儲器容量大約是___【4】____MB。

3:無線局域網(WLAN)是以太網與無線通信技術相結合的產物。它藉助無線電波進行數據傳輸，所採用的通信協議主要是____【5】____，數據傳輸速率可以達到11Mbps、54Mbps、___【6】_____Mbps甚至更高。

4:經典ARM處理器有7種異常：主要包括復位RESET、未定義指令UND、軟件中斷SWI、指令預取中止PABT、數據訪問中止DABT、外部中斷請求IRQ以及___【7】_____，其中優先級最高的異常是____【8】____。

5:ARM處理器Cortex系列包括Cortex嵌入式處理器和Cortex應用處理器，其中Cortex嵌入式處理器包括主要應用於控制領域的___【9】_____系列和麪向實時應用領域的____【10】____系列。

6:Thumb-2指令集提供了專門用於開、關中斷的專用指令，關外部中斷使用的指令為：____【11】____，開外部中斷的指令為：___【12】_____。

7:已知ARM處理器R1=0x12345678, R2=0xFF008899，則執行指令AND R0,R1,R2後，寄存器R0=___【13】___，R1=___【14】_____。

8:某ARM彙編語言程序要調用子程序，子程序名為MySubrutine，則調用該子程序的指令為___【15】_____，子程序返回調用程序的指令為___【16】_____。

9:按照AMBA總線規範，基於ARM內核的嵌入式處理器芯片採用系統總線與___【17】_____總線兩層結構的方式構建片上系統。其中的系統總線主要用於連接____【18】____帶寬快速組件。

10:嵌入式系統的存儲器以半導體存儲器為主。隨着技術的.不斷髮展，新型存儲器不斷出現，主要包括FRAM和MRAM，分別稱為____【19】____存儲器和____【20】____存儲器。

11:半導體存儲器芯片的存儲容量取決於該芯片的____【21】____總線的條數和____【22】____總線的位數。

12:I2C總線被啟動後，多個主機在每發送一個數據位時都要對SDA信號線電平進行檢測，只要檢測的電平與自己發出的電平____【23】____就會繼續佔用總線。總線控制遵循的原則是誰先發送____【24】____電平誰就會掌握對總線的控制權。

13:UART由____【25】____器、____【26】____器、控制單元及波特率發生器等構成。

14: 嵌入式系統與通用計算機系統軟件的相同之處，指的是嵌入式系統通常也具備____【27】____加載程序，外設____【28】____程序，操作系 統，文件系統，網絡協議棧，圖形用户界面，數據庫，以及各種各樣的應用程序等, 這些軟件都是通用計算機所擁有的。

15:數據庫管理系統、圖形用户界面、互聯網瀏覽器、媒體播放器等軟件，如果運行在嵌入式系統上，往往具有內部結構精簡，____【29】____輕量化，佔用存儲資源___【30】_____的特點。

16: 實時系統的主要特徵是能夠及時響應外部發生的隨機任務請求並且能夠在規定的時限內完成任務。任務時限有兩種：____【31】____時間，也就是任務開 始執行時間到任務必須完成的時間間隔。____【32】____時間，或者叫做任務最快完成時間，這是無中斷響應情況下的任務最快執行時間。

17:實時系統對時間約束要求的嚴格性，使____【33】____性成為實時系統的一項重要性能要求，它是指RTOS能夠對外部事件的____【34】____時間和實時任務的執行時間進行判斷，以確定被事件觸發的實時任務能否在規定的時間內完成。

18:一般按響應時間將實時系統分成三類：____【35】____實時系統，其響應時間一般在毫秒級或微秒級;普通實時系統，其響應時間一般在秒級;____【36】____實時系統，其響應時間一般在數十秒級。

19:嵌入式系統的開發過程按順序可以分成____【37】____分析與規格説明、系統設計、____【38】____設計、系統集成與測試等4個階段，測試的目的是驗證模塊/系統的功能和性能，以及發現錯誤。

20: 若以S3C2410為核心的目標機上，已經移植成功Linux操作系統。若要開發該目標機的Linux應用程序，通常使用arm-linux-____ 【39】____交叉編譯器來編譯應用程序。若要對一個應用程序進行調試排錯，則應該在編譯命令中加____【40】____參數對它進行編譯。

　　綜合題

1:1、酒店客房的門鎖系統是由總枱服務器和若干客房指紋鎖組成，其基本功能具體描述如下：

a、客房的指紋鎖與總枱服務器之間通過通信網絡連接。

b、旅客在總枱登記住宿時，錄入其指紋信息，並提取其特徵值存儲在總枱服務器中。同時錄入一個密碼(若干位數字組成)，以備指紋無法開鎖時，用密碼開鎖。

c、旅客在開客房指紋鎖時，把相應手指放在門鎖的指紋採集部件上，採集相應的指紋圖像信息，並傳輸給總枱服務器。

d、總枱服務器接收到某個客房指紋鎖傳輸來的指紋圖像信息後，進行特徵值求取並進行匹配，若匹配正確，則回送開鎖指令給客房指紋鎖。

e、客房指紋鎖收到開鎖指令後，控制開鎖的機械動作，並用綠色LED燈指示開鎖成功。

f、若匹配不正確，總枱服務器回送不開鎖指令給客房指紋鎖。

g、客房指紋鎖收到不開鎖指令後，用紅色LED燈指示開鎖不成功。

h、若指紋無法開鎖，旅客還可以通過客房指紋鎖上的數字按鍵輸入密碼，若密碼匹配正確，也可以控制開鎖的機械動作，並用綠色LED燈指示開鎖成功。

根據上述功能要求的描述，若採用S3C2410芯片為核心來構建客房指紋鎖控制器的硬件平台，請完善下面的敍述和C語言程序(需要使用的控制寄存器的格式見題後説明)。

(1) 若採集的指紋圖像分辨率為320×40，灰度等級為256，則存儲一幅指紋圖像的原始像素信息需要的存儲容量為___【1】 _____KB(1K=1000)。若採用115.2Kbps的異步串行通信網傳輸，一幅指紋圖像的傳輸時間至少需要____【2】____秒，若採用 10Mbps的以太網傳輸，一幅指紋圖像的傳輸時間至少要____【3】____秒，因此，系統中總枱服務器和若干個客房指紋鎖之間選用以太網連接。

(2)硬件構件設計時，以太網接口選用AX88796芯片為核心來設計，若S3C2410芯片的nGCS2引腳連接到該芯片的____【4】____引腳(低電平有效)，那麼，AX88796芯片內部寄存器地址的首地址是：____【5】____。

(3) 若客房指紋鎖紅色LED指示燈的驅動電路由GPIO的GPC0引腳控制，綠色LED指示燈的驅動電路由GPC1引腳控制。GPC0、GPC1引腳各自輸出 “0”時，其對應的LED燈滅，各自輸出“1”時，其對應的LED燈亮。那麼，初始化GPC0、GPC1引腳為輸出功能的語句是：

rGPCCON=((rGPCCON|0x00000005)&___【6】_____); // rGPCCON是端口C的控制寄存器

控制綠色LED燈點亮和熄滅的語句分別是：

rGPCDAT = rGPCDAT |___【7】_____; //rGPCDAT是端口C的數據寄存器

rGPCDAT = rGPCDAT &____【8】____;

紅色LED燈點亮和熄滅的語句分別是：

rGPCDAT = rGPCDAT |___【9】_____;

rGPCDAT =rGPCDAT &____【10】____;

(4) 指紋採集部件由一個攝像芯片和光學鏡頭組成。S3C2410芯片通過I2C總線傳輸控制命令給攝像芯片。硬件設計時，選擇S3C2410芯片的 GPE15、GPE14引腳與攝像芯片的引腳___【11】_____、SCL相連。軟件設計時，需要用下面語句初始化該引腳為I2C功能引腳。

rGPECON=((rGPECON|0xA0000000)&____【12】____); // rGPECON是端口E的控制寄存器

(5)若輸入密碼的鍵盤採用非標準鍵盤，鍵盤接口設計成4?的陣列。若設計時選用了GPE0~GPE3來輸出鍵盤行掃描信號，選用GPD0~GPD2來輸入鍵盤列信號。請補充完善下面的鍵盤掃描函數：

//**keyoutput 是鍵盤掃描時的輸出地址，keyinput是鍵盤讀入時的地址

#define KEYOUTPUT (*(volatile INT8U *)0x56000044) //定義GPE的數據端口

#define KEYINPUT(*(volatile INT8U *)0x56000034) //定義GPD的數據端口

INT16U ScanKey()

{

INT16U key=0xFFFF;

INT16U i;

INT8U temp=0xFF,output;

rGPDCON= rGPDCON &___【13】_____; //初始化GPD0~GPD2為輸入

rGPECON= ((rGPECON &____【14】____)|0x00000055); //初始化GPE0~GPE3為輸出;

for (i=1;(( i<=____【15】____)&&(i>0)); i<<=1)

{

output |= 0xFF;

output &= (~i);

KEYOUTPUT=output;

temp = KEYINPUT;

if ((temp&0x07)!=___【16】_____)

{

key = (~i);

key <<= 8;

key |= ((temp&0x07)|0xF8);

return (key);

}

}

return 0xFFFF;

}

上 面的鍵盤掃描函數返回的是由鍵盤行信號和鍵盤列信號合併而成的一個16位二進制值，根據該函數的返回值，可以判斷是否有按鍵按下，並可確定是哪個按鍵按 下。若返回值為___【17】__時，可知鍵盤中無鍵按下，若返回值為____【18】____時，可知鍵盤中第3行第2列的鍵被按下。(注：以GPE0 對應的鍵盤行為第一行，以GPD0對應的鍵盤列為第一列)

(6)為了便於以太網通信程序的編寫，客房指紋鎖的應用軟件基於霤/OS-II操作系統來設計，客房指紋鎖的應用程序主函數中，需要用OSTaskCreate()函數____【19】____，並用____【20】____函數啟動多任務調度功能。

説明：下面是試題解答時需要用到的寄存器格式及相關説明。

1)端口C的控制寄存器(GPCCON)

引腳GPCCON的位描述

GPC15[31：30]00=輸入，01=輸出，10=VD7，11=保留

GPC14[29：28]00=輸入，01=輸出，10= VD6，11=保留

GPC13[27：26]00=輸入，01=輸出，10= VD5，11=保留

GPC12[25：24]00=輸入，01=輸出，10= VD4，11=保留

GPC11[23：22]00=輸入，01=輸出，10= VD3，11=保留

GPC10[21：20]00=輸入，01=輸出，10= VD2，11=保留

GPC9[19：18]00=輸入，01=輸出，10= VD1，11=保留

GPC8[17：16]00=輸入，01=輸出，10= VD0，11=保留

GPC7[15：14]00=輸入，01=輸出，10=LCDVF2，11=保留

GPC6[13：12]00=輸入，01=輸出，10= LCDVF1，11=保留

GPC5[11：10]00=輸入，01=輸出，10=LCDVF0，11=保留

GPC4[9：8]00=輸入，01=輸出，10=VM，11=IIS數據輸出

GPC3[7：6]00=輸入，01=輸出，10=VFRAME，11= IIS數據輸入

GPC2[5：4]00=輸入，01=輸出，10=VLINE，11=保留

GPC1[3：2]00=輸入，01=輸出，10=VCLK，11=保留

GPC0[1：0]00=輸入，01=輸出，10=LEND，11=保留

2)端口D的控制寄存器(GPDCON)

引腳GPDCON的位描述

GPD15[31：30]00=輸入，01=輸出，10=VD23，11=保留

GPD14[29：28]00=輸入，01=輸出，10= VD22，11=保留

GPD13[27：26]00=輸入，01=輸出，10= VD21，11=保留

GPD12[25：24]00=輸入，01=輸出，10= VD20，11=保留

GPD11[23：22]00=輸入，01=輸出，10= VD19，11=保留

GPD10[21：20]00=輸入，01=輸出，10= VD18，11=保留

GPD9[19：18]00=輸入，01=輸出，10= VD17，11=保留

GPD8[17：16]00=輸入，01=輸出，10= VD16，11=保留

GPD7[15：14]00=輸入，01=輸出，10= VD15，11=保留

GPD6[13：12]00=輸入，01=輸出，10= VD14，11=保留