计算机三级嵌入式系统操作题(到详细解答)

操作题（一）

1、地铁进出站闸机的控制器以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、闸机能够识别本地铁票务系统出售的IC卡。能识别的IC卡有2种，一种是可预付费的"市民卡"，另一种是地铁站内出售的"当次卡"。

b、乘客凭"市民卡"或"当次卡"刷卡进站。若IC卡合法，则闸机打开，乘客通过后，闸机立即关闭；若IC卡不合法，闸机不打开，并进行声光报警。声光报警5次后自动停止。

c、进站刷卡时，还需识别IC卡的种类。若是"市民卡"，在闸机打开之前，需读取卡中余额并显示在闸机的LED显示器上，且把地铁站ID、进站时间写入卡中相应区域。若是"当次卡"，判断合法后直接打开闸机。

d、出站时，乘客需要根据所用的IC卡种类，来进行不同的操作。若乘客用的是"市民卡"，则需在闸机的刷卡器上刷卡，若乘客用的是"当次卡"则需要把卡投入闸机的投卡口中。

e、若乘客出站时刷的是"市民卡"，闸机系统需读取存储在卡上的"市民卡"类别ID（注："市民卡"类别分为普通卡、学生卡、老人卡）、地铁站ID、进站时间、余额等信息，根据这些信息来扣除费用，并在闸机的LED显示

器上显示余额及本次扣费额，若是学生卡或老人卡，还要用声音播报出"市民卡"类别，然后，打开闸机，乘客通过后立即关闭闸机。

f、若乘客出站时用的是"当次卡"，判断合法后即把闸机打开，乘客出去后立即关闭。

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。

（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）闸机控制器的硬件平台设计时，除了需要设计最小硬件系统（包括：微处理器、___【1】____电路、时钟电路、复位电路、存储器、JTAG 接口电路)外，还必须设计IC卡读写电路、闸门电机驱动电路、声音提示及声光报警电路、LED显示接口电路等。若闸门电机驱动电路由GPE1引脚控制，GPE1引脚输出"0"时，控制闸门关闭，输出"1"时，控制闸门打开。那么，初始化GPE1引脚功能的语句是：

rGPECON=((rGPECON|0x00000004)& ___【2】____); // rGPECON是端口E的控制寄存器

控制闸门关闭和打开的语句分别是：

rGPEDAT = rGPEDAT & ___【3】____; // rGPEDAT是端口E的数据寄存器

rGPEDAT = rGPEDAT | ___【4】____;

（2）IC卡读写电路设计时，选用IC卡读写模块通过异步串行接口与S3C2410连接，利用S3C2410芯片内部的UART1部件实现异步串行接口电路设计。那么，在UART1的驱动程序设计时，可用下面一段程序来初始化UART1部件（注：UART1的波特率要求为：115200bps，数据格式要求为：8位数据、1位停止位、偶校验，主频为PCLK。）。

void UART1_Init()

{

rGPHCON=(rGPHCON&0xFFFFF0FF)| ___【5】____; //端口H相应引脚功能初始化

rUFCON1=0x0; //FIFO disable rUMCON1=0x0;

rULCON1= ( ___【6】____<< 3)|(0 << 2)|( ___【7】____); //设置

线路控制寄存器

rUCON1= 0x245; //设置控制寄存器

rUBRDIV1=((int)(PCLK/ ___【8】____)+ 0.5 - 1); //设置波特率，小数采用四舍五入

}

（3）乘客出站时刷的若是"市民卡"，则需要用声音来播报卡的类别，即若是"学生卡"则语音播报：学生卡；若是"老人卡"则语音播报：老人卡。因此，硬件平台构建时设计了一个16位D/A转换器芯片，再加上功率放大电路及扬声器等所构成的语音播报电路，S3C2410芯片通过GPC端口与D/A转换器的16位数据线相连。软件设计时，可以先行对相关的语音波形进行采样、编码。设人的语音频率范围是300Hz~4000 Hz，因此，对语音波形采样时，采样频率至少应为___【9】____KHz，所采得的数字语音信号才不至于失真。假设，播音员读"学生卡"的这段语音波形持续3秒，采用该采样频率进行采样，数字语音信号编码采用16位二进制数，那么存储该段语音信号约需要____【10】___KB（1KB=1024B）的存储容量。

语音回放时，按照采样频率要求，定时从所存储的单元中逐次读出先行采样得到的数字语音信号，输出给D/A转换器，然后通过扬声器播出。因此，在相关的驱动程序中，需要用语句：rGPCCON= ___【11】____;（注：rGPCCON是端口C的控制寄存器）来初始化GPC端口的引脚功能。然后通过GPC端口的___【12】____寄存器定时输出数字语音信号。

（4）闸门在乘客通过闸机后立即关闭，因此，硬件平台构建时，可在闸门的后方一定距离内安装一个红外感测探头，并在闸机控制器中设计相关接口电路。若采用GPE0引脚来输入红外感测信号，GPE0引脚为"1"时，表示人体不在感应区内，GPE0引脚为"0"时，表示人体在感应区内。那么，初始化GPE0引脚功能的语句是：

rGPECON=rGPECON & ___【13】____ ; // rGPECON是端口E 的控制寄存器

判断是否人体在感应区内的语句可以是：

if ((rGPEDAT & 0x0001) == ___【14】____)

{//判断出人体在感应区内

……

}

（5）闸机控制器的应用软件将在无操作系统环境下进行开发。设计者可以设计一个启动引导程序，来引导应用程序。按照ARM9体系结构中的规定，启动引导程序代码的存储单元首址应该是___【15】____，它对应着复位异常向量。系统上电/复位后，ARM9微处理器处于管理模式，启动引导程序在引导应用程序前，通常需用指令ORR R1,R0, ___【16】____|0xC0和MSR CPSR_cxsf,R1来使ARM核进入用户模式（注：R0，R1寄存器的初值设定为0。CPSR寄存器的格式见题后附录。），然后再通过指令___【17】____来引导应用程序主函数main()。启动引导程序中还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支指令。对于S3C2410微处理器来说，其启动引导程序还需要完成禁止看门狗部件和禁止___【19】____部件，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