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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)
admin
2021-07-07
67
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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本试题收录于:
三级嵌入式系统开发技术题库NCRE全国计算机三级分类
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三级嵌入式系统开发技术
NCRE全国计算机三级
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