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  3. 车载GPS导航仪(示意图如下图所示)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

车载GPS导航仪(示意图如下图所示)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

admin2020-11-20  75
问题 车载GPS导航仪(示意图如下图所示)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～3400Hz。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lOO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。
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E控制寄存器(GPECON)的格式

2)GPCCON寄存器的格式

3)GPDCON寄存器的格式

4)TCFG0寄存器的格式

5)TCFG1寄存器的格式

通过TCFG0、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
6)TCON寄存器的格式
选项
答案(1)【81】GPE11、GPE12、GPE13【82】0xFABFFFFF (2)【83】GPD【84】0xAAAAAAAA【85】8【86】2．25 (3)【87】8【88】125【89】0x00000100【90】0x00000100【91】0x249F【92】0x002000【93】0x001000 (4)【94】GPE15【95】GPE14 (5)【96】内核【97】根【98】0x00000000(0x0)【99】4【100】分支(转移无条件转移)　　
解析 车载GPS导航仪是在当前城市生活中已经非常普及，是嵌入式系统的典型应用。可以通过S3C2410外加功能电路来实现在汽车行驶过程中定位导航、防盗防劫等实用功能。S3C2410是基于ARM9内核的典型ARM芯片，采用ARM920T核，属于中高档32位嵌入式微处理器。本题主要考查基于S3C2410的嵌入式系统开发。涉及到无线通信与数据传输，数字信号处理，通用I／O接口GPIO、串行外设接口SPI、集成电路互连总线接口I2C的典型应用及相关应用的驱动程序设计以及系统集成等。
(1)GPS是嵌入式系统中常用的无线通信接口，本题使用基于SPI接口的GPS模块，采用S3C2410芯片GPE端口的GPE11～GPE13引脚。初始化为GPE11～GPE13共6位进行赋值，按照寄存器格式为10，则端口值为0xFABFFFFF。
(2)LCD显示屏自身不带控制器，没有驱动电路；本系统中主要利用GPIO口设计驱动电路来进行控制，主要利用GPC和GPD端口。真彩色图像由R、G、B三基色组成，且3个分量中的像素位数都是8位。图像数据量=图像水平分辨率×图像垂直分辨率×像素深度／8。
(3)按照采样定理，取样频率不应低于声音信号最高频率的两倍才不产生失真；所以此处频率可以取8KHz；波形声音的码率=取样频率×量化位数×声道数(单位：b／s)；定时器计数脉冲周期=1／(PCLK／(预分频值+1)／分频系数)。对配置寄存器以及控制寄存器的设置即按照寄存器格式对相应位进行赋值。
(4)I2C总线只有数据线SDA和时钟线SCL两条信号线。连接无线通信模块时分别连接到S3C2410芯片的GPE15和GPE14引脚上。   
(5)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内核的移植，随后还需构建根文件系统。基于ARM9核的处理器，启动引导程序代码的存储单元首址应该是0x00000000，它对应复位异常向量。各异常向量之间相差4个字节。因此，需要在各异常向量处设计一条无条件转移指令。
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