计算机三级 嵌入式 大题

家庭服务网关是智能家庭中的关键设备，是家庭内部智能设备与外部网络（如因特网）连接的桥梁。

现需要设计的家庭服务网关基本功能具体描述如下：a、家庭服务网关具有一个以太网接口（对外连接），一个WiFi通信接口（对内连接），一个RS-485总线接口（对内连接）。

b、具备一个SD卡接口，利用SD卡存储家庭服务网关的日志信息。

c、具有三个状态指示灯，分别指示："工作"、"报警"、"远程控制"。

d、具有实时日历功能。

e、客户可以远程通过因特网控制家中智能设备。

根据上述功能要求的描述，若采用S3C2410芯片为核心来构建家庭服务网关的硬件平台，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）WiFi模块接口电路、RS-485接口电路、SD卡接口电路、指示灯接口电路等。

若选用的WiFi模块具有UART接口，设计时采用S3C2410芯片的UART2RS-485接口电路时，则宜采用S3C2410485电平转换芯片来实现。

（2）设计以太网接口电路时，选用以太网控制器芯片AX88796为核心来设计，其CS（片选信号，低电平有效）引脚连到上，那么，AX88796S3C2410芯片外部可扩展的存储容量为1GB，分成了8块，每块128MB，分别由nGCS0~nGCS7选择，卡接口电路设计时，采用S3C2410芯片端口E过题目后面附录中的相关表格来确定）。

（3）指示灯接口电路设计时，分别用GPE0、GPE1、GPE2外加驱动电路来控制三个LED灯，分别指示"工作"、"报警"、"远程控制"三个状态。

那么，相关驱动程序中，初始化GPE0、GPE1、GPE2是端口E的控制寄存器(32位)若GPE2输出"1"时，控制"远程控制"LED灯亮，GPE2输出"0"时，控制"远程控制"LED灯灭，那么，相关驱动程序中，控制"远程控制"LED灯亮和"远程控制"LED灯灭的语句分别可以是：rGPEDAT = rGPEDAT | 控制"远程控制"LED灯亮，rGPEDAT是端口E的数据寄存器(16位控制"远程控制"LED灯灭。

（4）S3C2410芯片通过UART2部件相关的引脚与WiFi模块连接，客户从远程发出的命令，通过因特网传输到家庭服务网关后，再由UART2部件所对应的串行接口传输给WiFi模块，最后通过WiFi模块传输给相关的智能家庭设备。

那么，在设计UART2的驱动程序时，可用下面一段程序来初始化UART2部件（注：UART2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。

）。

void UART2_Init(){rGPHCON=(rGPHCON& //端口H相应引脚功能初始化，rGPHCON是端口H的控制寄存器rUFCON2=0x0; //FIFOdisable设置线路控制寄存器，确定数据格式rUCON2=0x245; //设置波特率，小数采用四舍五入}（5）家庭服务网关中所需实时日历功能，宜采用S3C2410部件来实现。

相关驱动程序设计时，在读/写相关时间寄存器时，先需要用下面语句进行允许读/是控制寄存器变量，时间读//写:这样可保证时间寄存器中的数值安全。

（6）若要支持客户通过因特网远程操控家庭服务网关及家庭智能设备，那么，在硬WEB操作系统内核、软件平台构建好后，家庭服务网关上的应用程序主要包括应用网页设计和2大部分。

来进行编程。

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；外加以太网控制器的以太网接口连接设置；GPIO接LED的相关引脚驱动程序；UART的波特率设置；RTC控制寄存器功能设置；嵌入式Web服务器环境的构建。

【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。

由于设计的是家庭服务网关，需要具有以太网接口，WiFi通信接口，RS-485接口，SD 卡接口及指示灯等，故除了最小硬件系统外，还必须设计相应的以太网接口电路、WiFi模块接口电路、RS-485接口电路、SD卡接口电路和指示灯接口电路等。

S3C2410有三个UART接口，UART0~UART2，UART2接口与WiFi模块连接，则RS-485电平转换芯片可与UART0或UART1相连接。

第1空答案：以太网（网络、网络通信）第2空答案：UART0（UART1）（2）【解析】AX88796是一款以太网控制器芯片，其片选信号CS引脚连到S3C2410芯片的nGCS2上，因此读/写AX88796芯片内部寄存器的地址范围是0x10000000~0x100003FF，即首地址是0x10000000。

通过附录中端口E控制寄存器的格式可知，SD卡接口电路设计时，采用S3C2410芯片端口E的引脚GPE5到GPE10。

第3空答案：0x10000000第4空答案：GPE5（GPE10）第5空答案：GPE10（GPE5）（3）【解析】GPE0、GPE1和GPE2分别控制"工作"、"报警"和"远程控制"三个LED指示灯，通过对GPECON的相应位设置进行初始化。

GPE0~GPE2对应的GPECON位从0到5，三个口都输出驱动指示灯，故都置01，即0x00000015，其它位保持不变，故第6个空填0xFFFFFFD5；"远程控制"LED灯亮即GPE2输出"1"，故对GPE2口数据为1，其余位不变，故第7个空填0x0004；"远程控制"LED灯灭即GPE2输出"0"，故对GPE2口数据为0，其余位不变，故第8个空填0xFFFB；第6空答案：0xFFFFFFD5第7空答案：0x0004第8空答案：0xFFFB（4）【解析】对应H口的初始化将GPH6、GPH7口置01=输出，其余位不变，故第9空应填0x0000A000；ULCON是UART线路控制寄存器，用于确定传输帧的格式，题中数据位数是8位，一位停止位，且是奇校验，参考附录中的ULCON寄存器格式，可知第10、11空分别填4,3；UBRDIVn=INT(UCLK/(波特率*16))-1，此处UCLK是PCLK，波特率是9600，故第12空填9600×16或者153600。

第9空答案：0x0000A000第10空答案：4第11空答案：3第12空答案：9600×16（153600）（5）【解析】所设计嵌入式系统中所需实现的实时日历功能，可通过ARM芯片内部的RTC（实时时钟）部件来实现。

实时时钟控制寄存器RTCCON共4位，可确定是否允许RTC读/写，通过查看附录的RTC寄存器格式可知，读/写使能是RTCCON的第0位，0表示禁止，1表示允许，其余位不变，则第14空填0x01；第15空填0xFE或0x0E。

第13空答案：RTC（实时时钟）第14空答案：0x01第15空答案：0xFE （0x0E）（6）【解析】在完成硬件构件设计之后，软件构件的设计包括三部分：嵌入式Web服务器环境构建，应用网页设计和GCI接口程序设计。

在构建软件平台时，首先要移植系统启动引导程序（Bootloader）再移植Linux操作系统并建立其根文件系统，最后移植嵌入式Web服务器。

网页设计时通常采用HTML 语言来进行编程。

第16空答案：启动引导（引导，Bootloader，引导加载）第17空答案：根第18空答案：Web第19空答案：CGI第20空答案：HTML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其中，最小硬件系统应该包括：微处理器、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-232S3C2410芯片内部的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/D0.2Hz到40Hz之间，因此，A/D采样的频率必须大。

8位二进制表示，那么，1（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作为输出控制蜂引脚功能的语句是：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灯亮和是端口E的数据寄存器（4）3G SPI接口的3G模块，因而可采用S3C2410芯片端口E的到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| 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"使能位"，然后再进行读写。

读写操作完成后，需voidRTC_init(void){//初始化相关寄存器置位使能位，rRTCCON是控制寄存器变量报警功能（即闹钟）全部禁止时间间隔设置为1s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。