计算机三级嵌入式系统开发技术真题及答案
填空题
1:为提高SoC的设计效率，减少重复开发，通常大多以IP核为基础，在单个芯片上集成处理器、存储器和各种接口等组件，组成一个相当完整的计算机系统。按照IC设计文件的类型，IP核通常分为三种：____【1】____核、固核和___【2】____核。
2:目前数码相机中用于存储所拍摄相片的大多是____【3】____存储器，假设一台数码相机一次可连续拍摄65536色的1024 x 1024的彩色相片80张，数据压缩比平均是4，则它使用的存储器容量大约是___【4】____MB。
3:无线局域网(WLAN)是以太网与无线通信技术相结合的产物。它借助无线电波进行数据传输，所采用的通信协议主要是____【5】____，数据传输速率可以达到11Mbps、54Mbps、___【6】_____Mbps甚至更高。
4:经典ARM处理器有7种异常：主要包括复位RESET、未定义指令UND、软件中断SWI、指令预取中止PABT、数据访问中止DABT、外部中断请求IRQ以及___【7】_____，其中优先级最高的异常是____【8】____。
5:ARM处理器Cortex系列包括Cortex嵌入式处理器和Cortex应用处理器，其中Cortex嵌入式处理器包括主要应用于控制领域的___【9】_____系列和面向实时应用领域的____【10】____系列。
6:Thumb-2指令集提供了专门用于开、关中断的专用指令，关外部中断使用的指令为：____【11】____，开外部中断的指令为：___【12】_____。
7:已知ARM处理器R1=0x12345678, R2=0xFF008899，则执行指令AND R0,R1,R2后，寄存器R0=___【13】___，R1=___【14】_____。
8:某ARM汇编语言程序要调用子程序，子程序名为MySubrutine，则调用该子程序的指令为___【15】_____，子程序返回调用程序的指令为___【16】_____。
9:按照AMBA总线规范，基于ARM内核的嵌入式处理器芯片采用系统总线与___【17】_____总线两层结构的方式构建片上系统。其中的系统总线主要用于连接____【18】____带宽快速组件。
10:嵌入式系统的存储器以半导体存储器为主。随着技术的不断发展，新型存储器不断出现，主要包括FRAM和MRAM，分别称为____【19】____存储器和____【20】____存储器。
11:半导体存储器芯片的存储容量取决于该芯片的____【21】____总线的条数和____【22】____总线的位数。
12:I2C总线被启动后，多个主机在每发送一个数据位时都要对SDA信号线电平进行检测，只要检测的电平与自己发出的电平____【23】____就会继续占用总线。总线控制遵循的原则是谁先发送____【24】____电平谁就会掌握对总线的控制权。
13:UART由____【25】____器、____【26】____器、控制单元及波特率发生器等构成。
14: 嵌入式系统与通用计算机系统软件的相同之处，指的是嵌入式系统通常也具备____【27】____加载程序，外设____【28】____程序，操作系 统，文件系统，网络协议栈，图形用户界面，数据库，以及各种各样的应用程序等, 这些软件都是通用计算机所拥有的。
15:数据库管理系统、图形用户界面、互联网浏览器、媒体播放器等软件，如果运行在嵌入式系统上，往往具有内部结构精简，____【29】____轻量化，占用存储资源___【30】_____的特点。
16: 实时系统的主要特征是能够及时响应外部发生的随机任务请求并且能够在规定的时限内完成任务。任务时限有两种：____【31】____时间，也就是任务开 始执行时间到任务必须完成的时间间隔。____【32】____时间，或者叫做任务最快完成时间，这是无中断响应情况下的任务最快执行时间。
17:实时系统对时间约束要求的严格性，使____【33】____性成为实时系统的一项重要性能要求，它是指RTOS能够对外部事件的____【34】____时间和实时任务的执行时间进行判断，以确定被事件触发的实时任务能否在规定的时间内完成。
18:一般按响应时间将实时系统分成三类：____【35】____实时系统，其响应时间一般在毫秒级或微秒级;普通实时系统，其响应时间一般在秒级;____【36】____实时系统，其响应时间一般在数十秒级。
19:嵌入式系统的开发过程按顺序可以分成____【37】____分析与规格说明、系统设计、____【38】____设计、系统集成与测试等4个阶段，测试的目的是验证模块/系统的功能和性能，以及发现错误。
20: 若以S3C2410为核心的目标机上，已经移植成功Linux操作系统。若要开发该目标机的Linux应用程序，通常使用arm-linux-____ 【39】____交叉编译器来编译应用程序。若要对一个应用程序进行调试排错，则应该在编译命令中加____【40】____参数对它进行编译。
综合题
1:1、酒店客房的门锁系统是由总台服务器和若干客房指纹锁组成，其基本功能具体描述如下：
a、客房的指纹锁与总台服务器之间通过通信网络连接。
b、旅客在总台登记住宿时，录入其指纹信息，并提取其特征值存储在总台服务器中。同时录入一个密码(若干位数字组成)，以备指纹无法开锁时，用密码开锁。
c、旅客在开客房指纹锁时，把相应手指放在门锁的指纹采集部件上，采集相应的指纹图像信息，并传输给总台服务器。
d、总台服务器接收到某个客房指纹锁传输来的指纹图像信息后，进行特征值求取并进行匹配，若匹配正确，则回送开锁指令给客房指纹锁。
e、客房指纹锁收到开锁指令后，控制开锁的机械动作，并用绿色LED灯指示开锁成功。
f、若匹配不正确，总台服务器回送不开锁指令给客房指纹锁。
g、客房指纹锁收到不开锁指令后，用红色LED灯指示开锁不成功。
h、若指纹无法开锁，旅客还可以通过客房指纹锁上的数字按键输入密码，若密码匹配正确，也可以控制开锁的机械动作，并用绿色LED灯指示开锁成功。
根据上述功能要求的描述，若采用S3C2410芯片为核心来构建客房指纹锁控制器的硬件平台，请完善下面的叙述和C语言程序(需要使用的控制寄存器的格式见题后说明)。
(1) 若采集的指纹图像分辨率为320×40，灰度等级为256，则存储一幅指纹图像的原始像素信息需要的存储容量为___【1】 _____KB(1K=1000)。若采用115.2Kbps的异步串行通信网传输，一幅指纹图像的传输时间至少需要____【2】____秒，若采用 10Mbps的以太网传输，一幅指纹图像的传输时间至少要____【3】____秒，因此，系统中总台服务器和若干个客房指纹锁之间选用以太网连接。
(2)硬件构件设计时，以太网接口选用AX88796芯片为核心来设计，若S3C2410芯片的nGCS2引脚连接到该芯片的____【4】____引脚(低电平有效)，那么，AX88796芯片内部寄存器地址的首地址是：____【5】____。
(3) 若客房指纹锁红色LED指示灯的驱动电路由GPIO的GPC0引脚控制，绿色LED指示灯的驱动电路由GPC1引脚控制。GPC0、GPC1引脚各自输出 “0”时，其对应的LED灯灭，各自输出“1”时，其对应的LED灯亮。那么，初始化GPC0、GPC1引脚为输出功能的语句是：
rGPCCON=((rGPCCON|0x00000005)&___【6】_____); // rGPCCON是端口C的控制寄存器
控制绿色LED灯点亮和熄灭的.语句分别是：
rGPCDAT = rGPCDAT |___【7】_____; //rGPCDAT是端口C的数据寄存器
rGPCDAT = rGPCDAT &____【8】____;
红色LED灯点亮和熄灭的语句分别是：
rGPCDAT = rGPCDAT |___【9】_____;
rGPCDAT =rGPCDAT &____【10】____;
(4) 指纹采集部件由一个摄像芯片和光学镜头组成。S3C2410芯片通过I2C总线传输控制命令给摄像芯片。硬件设计时，选择S3C2410芯片的 GPE15、GPE14引脚与摄像芯片的引脚___【11】_____、SCL相连。软件设计时，需要用下面语句初始化该引脚为I2C功能引脚。
rGPECON=((rGPECON|0xA0000000)&____【12】____); // rGPECON是端口E的控制寄存器
(5)若输入密码的键盘采用非标准键盘，键盘接口设计成4?的阵列。若设计时选用了GPE0~GPE3来输出键盘行扫描信号，选用GPD0~GPD2来输入键盘列信号。请补充完善下面的键盘扫描函数：
//**keyoutput 是键盘扫描时的输出地址，keyinput是键盘读入时的地址
#define KEYOUTPUT (*(volatile INT8U *)0x56000044) //定义GPE的数据端口
#define KEYINPUT(*(volatile INT8U *)0x56000034) //定义GPD的数据端口
INT16U ScanKey()
{
INT16U key=0xFFFF;
INT16U i;
INT8U temp=0xFF,output;
rGPDCON= rGPDCON &___【13】_____; //初始化GPD0~GPD2为输入
rGPECON= ((rGPECON &____【14】____)|0x00000055); //初始化GPE0~GPE3为输出;
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 面的键盘扫描函数返回的是由键盘行信号和键盘列信号合并而成的一个16位二进制值，根据该函数的返回值，可以判断是否有按键按下，并可确定是哪个按键按 下。若返回值为___【17】__时，可知键盘中无键按下，若返回值为____【18】____时，可知键盘中第3行第2列的键被按下。(注：以GPE0 对应的键盘行为第一行，以GPD0对应的键盘列为第一列)
(6)为了便于以太网通信程序的编写，客房指纹锁的应用软件基于霤/OS-II操作系统来设计，客房指纹锁的应用程序主函数中，需要用OSTaskCreate()函数____【19】____，并用____【20】____函数启动多任务调度功能。
说明：下面是试题解答时需要用到的寄存器格式及相关说明。
1)端口C的控制寄存器(GPCCON)
引脚GPCCON的位描述
GPC15[31：30]00=输入，01=输出，10=VD7，11=保留
GPC14[29：28]00=输入，01=输出，10= VD6，11=保留
GPC13[27：26]00=输入，01=输出，10= VD5，11=保留
GPC12[25：24]00=输入，01=输出，10= VD4，11=保留
GPC11[23：22]00=输入，01=输出，10= VD3，11=保留
GPC10[21：20]00=输入，01=输出，10= VD2，11=保留
GPC9[19：18]00=输入，01=输出，10= VD1，11=保留
GPC8[17：16]00=输入，01=输出，10= VD0，11=保留
GPC7[15：14]00=输入，01=输出，10=LCDVF2，11=保留
GPC6[13：12]00=输入，01=输出，10= LCDVF1，11=保留
GPC5[11：10]00=输入，01=输出，10=LCDVF0，11=保留
GPC4[9：8]00=输入，01=输出，10=VM，11=IIS数据输出
GPC3[7：6]00=输入，01=输出，10=VFRAME，11= IIS数据输入
GPC2[5：4]00=输入，01=输出，10=VLINE，11=保留
GPC1[3：2]00=输入，01=输出，10=VCLK，11=保留
GPC0[1：0]00=输入，01=输出，10=LEND，11=保留
2)端口D的控制寄存器(GPDCON)
引脚GPDCON的位描述
GPD15[31：30]00=输入，01=输出，10=VD23，11=保留
GPD14[29：28]00=输入，01=输出，10= VD22，11=保留
GPD13[27：26]00=输入，01=输出，10= VD21，11=保留
GPD12[25：24]00=输入，01=输出，10= VD20，11=保留
GPD11[23：22]00=输入，01=输出，10= VD19，11=保留
GPD10[21：20]00=输入，01=输出，10= VD18，11=保留
GPD9[19：18]00=输入，01=输出，10= VD17，11=保留
GPD8[17：16]00=输入，01=输出，10= VD16，11=保留
GPD7[15：14]00=输入，01=输出，10= VD15，11=保留
GPD6[13：12]00=输入，01=输出，10= VD14，11=保留