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  3. 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）

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）

admin2021-07-07  84
问题 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）
（1）在设计家庭服务网关硬件时，除了设计最小硬件系统外，还必须设计【81】接口电路、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UART2部件的引脚与其相关信号连接，同时，设计RS-485接口电路时，则宜采用S3C2410芯片的【82】部件外加485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S3C2410芯片的nGCS2上，那么，AX88796芯片内部寄存器读写地址的首地址应该为：【83】（注：S3C2410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，整个外部存储空间的首地址为：0x00000000）。SD卡接口电路设计时，采用S3C2410芯片端口E的引脚【84】到【85】来设计（注：写出引脚范围，可通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引脚功能的语句是：
rGPECON=((rGPECON|0x00000015) & 【86】】)；// rGPECON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 | 【87】；／／控制“远程控制”LED灯亮，rGPEDAT是端口E的数据寄存器(16位)。
rGPEDAT = rGPEDAT & 【88】；／／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 & 0xFFFF0FFF)|【89】；／／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
rUMCON2=0x0；
rULCON2= (【90】|＜＜3|(0＜＜2))|(【91】)；／／设置线路控制寄存器，确定数据格式
rUCON2=0x245；／／设置控制寄存器
rUBRDIV2=((int)(PCLK/【92】)+0.5 - 1)；／／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芯片内部的【93】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/写（即使能）：
rRTCCON = (rRTCCON|【94】)；／／rRTCCON是控制寄存器变量，
时间读/写完成后需要用下面语句进行禁止读/写:
rRTCCON = (rRTCCON&【95】)；
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，在硬件平台构建好后，需要构建一个能支持WEB功能的软件平台。在构建软件平台时，首先需移植【96】程序、再移植Linux操作系统内核、并建立其【97】文件系统，然后移植嵌入式【98】服务器。
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【99】接口程序设计2大部分。其应用网页设计时通常采用【100】语言来进行编程。
    说明：下面是试题解答时需要用到的寄存格式及相关说明。
    1)端口E控制寄存器(GPECON)的格式

2)端口H控制寄存器(GPHCON)的格式

4)RTCCON寄存器的格式
选项
答案（1）【81】以太网（网络、网络通信）【82】UART0（UART1） （2）【83】0x10000000 【84】GPE5（GPE10） 【85】GPE10（GPE5） （3）【86】0xFFFFFFD5 【87】0x0004 【88】0xFFFB （4）【89】0x0000A000 【90】4 【91】3 【92】9600×16（153600） （5）【93】RTC（实时时钟） 【94】0x01 【95】0xFE （0x0E） （6）【96】启动引导【97】根 【98】Web 【99】CGI【100】HTML
解析 （1）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。
（2）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。
（3）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。
（4）对应H端口的初始化将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。
（5）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。
（6）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。
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