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填空题嵌入式系统开发技术

2017-03-16

JTAG标准是电子行业片上测试技术的一种国际标准，用于芯片和【79】的硬件测试。其中规定的TAP接口使用【80】根信号线。

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答案解析

【79】电路板【80】5
【解析】JTAG的研究成果被接纳为IEEE1149．1-1990规范，成为电子行业片上测试技术的一种国际标准，用于芯片和电路板的测试。其中规定的TAP接口使用5根信号线。

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1 便携式血氧仪采用无创伤的血氧检测方法，通过光电信号检测人体手指内动脉血的周期变化特征，从而计算出动脉血氧饱和度(其外形如图所示)。若便携式血氧仪以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、利用动脉血液中血红蛋白和还原血红蛋白对红光或红外光吸收率的不同，采用光电电路来无创伤检测动脉血氧饱和度，并检测脉率。
b、若动脉血氧饱和度低于90％，需进行声光报警，声光报警的频率与脉搏的频率一致。
c、便携式血氧仪中能保存1个月中所检测的动脉血氧饱和度、脉率等参数，保存参数时需要同时保存相关的检测时间，并可通过按键“→”和按键“←”来查看。
d、采用普通单色液晶LCD作为显示器，显示动脉血氧饱和度、脉率等参数。
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的附录)。
(1)在便携式血氧仪的硬件平台设计时，除了需要设计最小系统所需的时钟电路、复位电路等外，还必须设计光电信号采集电路来采集动脉血对红光或红外光的反射。现选用一个波长660nm的红光LED和一个波长910nm的红外光LED作为光源，其阳极接电源正极，且由GPE15引脚和GPE14引脚分别加同相驱动电路后控制相关LED的阴极使其发光。那么，GPE15或GPE14输出【81】电平时，其控制的LED发光。在相关驱动程序中，初始化GPE15或GPE14引脚功能的语句可以是：
rGPECON=((rGPECONlox50000000)&【82】)；／／rGPECON是端口E的控制寄存器
只控制波长910nm的红外光LED亮(GPE14引脚控制)的语句可以是：
rGPEDAT=rGPEDAT&【83】；／／rGPEDAT是端口E的数据寄存器。
只控制波长660nm的红光LED灭(GPEl5引脚控制)的语句可以是：
rGPEDAT=rGPEDAT|【84】；
(2)硬件平台设计时，还需设计一个光敏电路来接收动脉血对红光或红外光的反射光，将光信号转换成电流。经过放大的光电流信号，必须经过【85】转换电路，变为数字信号后，才可以输入CPU进行处理。由于脉搏波的能量主要分布在0．5～5Hz范围，因此，对脉搏波信号的采样频率至少应该为【86】Hz，所得到的数字脉搏波信号才不至于失真。

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。

通过TCFGO、TCFG1的设置，可以确定预分频器值和分割器值，最终通过下面公式计算定时器计数时钟频率。
定时器计数时钟频率=PCLK／(预分频器值+1)／(分割器值)
预分频器值的范围=0～255
分割器值的取值范围=2，4，8，16

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2 指纹考勤机(如图所示)通常用于在工作日的上班时间，采集员工指纹信息，以确定该员工是否正常上班。其基本功能要求有：

a、能够采集指纹信息，并求取指纹特征，然后与事先预存在指纹特征库中的指纹特征比对。
b、系统中需存储指纹图原始信息和指纹特征信息，这些指纹信息，是预先采集并存储的。每个新员工初来企业工作时，需先采集其指纹图原始信息，并求取指纹特征，然后添加到指纹原始图信息库和指纹特征库中。
c、在新员工指纹信息采集时，需通过键盘输入其员工ID，然后采集其指纹图信息，采集完成后，按“保存”键可保存指纹图信息。若按“取消”键，则可取消本次采集。
d、指纹考勤机上需要一个LCD显示屏，便于显示相关的信息。
e、需要与后台PC机通信，以便把考勤信息传输给后台PC机保存，并可以查询及生成相关统计报表。
根据上述功能要求的描述，若采用S3C2410芯片为核心来构建该指纹考勤机的硬件平台，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的附录)。
(1)在硬件平台构建时，若选用的指纹采集模块的图像芯片分辨率设置为256×360，一幅灰度等级为256的指纹图需要存储单元【81】KB(注：1024B=1KB．。若指纹图信息库中需要存储100幅员工指纹原始图像信息，那么，在设计存储器系统时，至少需要设计容量为【82】MB的存储单元来存储指纹原始图信息。(保留2位小数)
(2)若在设计指纹采集模块的接口电路时，选用GPE端口的GPEl5和GPEl4分别连接指纹采集模块的SDA和SCL引脚，GPE端口的GPE7～GPE0连接指纹采集模块的数据线D7～D0，用于输入原始图像信息。那么，在相关驱动程序中，需用下面语句来初始化GPEl5、GPEl4的引脚功能：
rGPECON=((rGPECON&0x0FFFFFFF)1【83】)／／rGPECON是端口E的控制寄存器
并用下面语句来初始化GPE7～GPE0的引脚功能：
rGPECON=((rGPECON&【84】)
(3)在设计键盘接口电路时，选用GPF0～GPF3来输出键盘行扫描信号，选用GPF4～GPF7来输入键盘列信号(其按键排列示意图如图所示)，即把键盘设计成4×4的阵列形式。
在软件设计时，自行设计了键盘扫描函数，请你补充完善之：

上面的键盘扫描函数返回值是键盘扫描码，通过键盘扫描码我们可以判断是否有按键按下，并确定是哪个按键按下。例如：若返回值为【89】时，可知是键盘中的“8”键按下，若返回值为OxFE7F时，可知是键盘中的【90】键被按下。若无键按下时，返回值应为【91】。
(4)若LCD显示屏的接口电路设计时，选用S3C2410的端口C和端口D来控制LCD屏的相关信号，那么，初始化端口D引脚功能的语句可以编写如下：
rGPDCON=【92】)／／rGPDCON是端口D的控制寄存器
(5)与后台PC机的通信通过串口进行，若硬件设计时选用UART1部件来实现串口，那么，在相关驱动程序中需要用下面一组语句来初始化相关的硬件部件(注：设置波特率为115200bps)。
rGPHCON=(rGPHCON&OxFFFFFOFF)|【93】；／／rGPHCON是端口H的控制寄存器
rUFCONl=0x0：／／FIFOdisable
rUMCONl=Ox0；
rULCONI=(5<<【94】)I(0<<【95】)f(3)；／／设置线路控制寄存器：偶校验，1位停止位，8位数据位
rUCONl=0x245；／／设置控制寄存器
rUBRDIV2=((int)(PCLK／(115200×【96】)+0．5)-1)；／／PCLK是系统主频
(6)若在设计系统启动引导程序时，需要设置系统的异常向量表，因为ARM9体系结构中规定异常向量之间各相差【97】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，启动引导程序还需要完成禁止看门狗部件和禁止【98】，并设置各工作模式下的【99】指针。然后再通过BL指令来引导应用程序的【100】函数。
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。

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3 车载GPS导航仪（示意图如图3-1所示）

用于在汽车行驶过程中定位导航、防盗防劫等。其基本功能要求有：
a 、能够接收GPS 卫星发送的数据，计算出用户的三维位置、方向以及运动速度等信息。
b 、能在LCD 显示屏上显示电子地图，并显示车辆运行状况。
c 、具有语音提醒功能，即能够在转弯、高速公路匝道等处，用语音进行提醒。
d 、具有无线通信功能，可以将车辆的位置及速度等信息传输给监控中心。此功能主要用于车辆的防盗防劫。
根据上述功能要求的描述，若采用S3C2410芯片为核心来构建该GPS导航仪的硬件平台，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的附录）。
（1）若硬件设计时，选用专用的、具有SPI接口的GPS模块，并采用S3C2410芯片GPE端口的【81】引脚（注：通过题目后面附录中相关表格来确定，给出引脚或引脚范围均可）连接到GPS 模块相关SPI信号引脚上，用于传输位置、方向、运动速度等信息。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|0x0A800000)& 【82】);// rGPECON是GPE 端口的控制寄存器
（2）设计时选择彩色LCD作为显示屏，用于显示电子地图及车辆运行状况等。电路设计时，选择S3C2410芯片的专用LCD端口：GPC端口和【83】端口，并外加驱动电路连接彩色LCD 屏。在相关驱动程序中，用下面语句来初始化GPC 端口作为专用LCD 端口使用。
rGPCCON= 【84】; // rGPCCON是GPC 端口的控制寄存器
S3C2410芯片的专用LCD 端口可以方便地设计成真彩色LCD 屏的接口。接口电路中对应传送R 、G 、B 颜色的数据线分别需要【85】根引脚，若LCD 屏的分辨率是1024×768的，那么，一幅满屏显示的地图至少需【86】MB（注：1KB=1024B）的缓存空间。
（3）在设计语音提醒功能时，若采用一个16位D/A转换器芯片，再加上功率放大电路及扬声器等来构成语音播报电路。需播报的语音可以事先进行语音波形采样、编码。因为人的语音频率范围是300Hz~3400 Hz 。因此，对语音波形采样时，采样频率至少为【87】KHz（请取整数频率值），所采得的数字语音信号才不至于失真。假设，播音员读" 前方100米右转" 的这段语音波形持续8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【88】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，用S3C2410芯片中的Timer2部件来产生该定时信号，Timer2部件的初始化函数编写如下，请补充完善。（注：系统主频参数PCLK 为600MHz ，分割器值选择为1/4，预分频器值选择为1，下面程序中所有参数请用十六进制表示）。
void Timer2Int(void)
{
//设置定时器配置寄存器0（TCFG0）
rTCFG0= 【89】; //dead zone=0, Timer2预分频器值设1
//设置定时器配置寄存器1（TCFG1）
rTCFG1=【90】 ; //都工作在中断方式，分割器值，即mux2=1/4
//设置计数常数
rTCNTB2=【91】 ;
//设置控制寄存器TCON
rTCON= 【92】 ; //仅更新TCNTB2和TCMPB2
rTCON= 【93】; //仅Timer2启动
}
（4）设计无线通信接口时，选用3G模块通过I2C总线功能与S3C2410芯片的专用引脚连接，即把3G模块上的SDA和SCL引脚连接到S3C2410芯片的【94】和【95】引脚上。通过I2C总线把需要发送的信息传送给3G模块，再由3G模块发送给后台服务器。
（5）若车载GPS 导航仪的应用程序以Linux 操作系统为软件平台，系统集成时，需要进行软件平台的构建工作。软件平台的构建步骤通常是：首先移植启动引导程序（Bootloader ），然后完成Linux 【96】的移植，随后还需构建【97】文件系统。在启动引导程序中通常完成设置异常向量表、设置堆栈指针、引导操作系统等工作。按照ARM9体系结构的规定，启动引导程序代码的存储单元首址应该是【98】，它对应复位异常向量。各异常向量之间相差【99】个字节。因此，需要在各异常向量处设计一条【100】指令。

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