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  3. 老年人监护系统由一个社区监控中心及若干便携式监护仪组成，便携式监护仪可由老年人随身携带，时刻监测老年人的脉象。便携式监护仪的基本功能要求如下： a、通过在老年人手腕上佩戴的压电传感器检测脉搏信号，并根据脉搏信号来测算心脏功能是否异常，若异常，则自动

老年人监护系统由一个社区监控中心及若干便携式监护仪组成，便携式监护仪可由老年人随身携带，时刻监测老年人的脉象。便携式监护仪的基本功能要求如下： a、通过在老年人手腕上佩戴的压电传感器检测脉搏信号，并根据脉搏信号来测算心脏功能是否异常，若异常，则自动

admin2018-06-19  60
问题 老年人监护系统由一个社区监控中心及若干便携式监护仪组成，便携式监护仪可由老年人随身携带，时刻监测老年人的脉象。便携式监护仪的基本功能要求如下：
    a、通过在老年人手腕上佩戴的压电传感器检测脉搏信号，并根据脉搏信号来测算心脏功能是否异常，若异常，则自动向社区监控中心发出报警信息。
    b、报警信息通过3G模块发送给社区监控中心。
    c、便携式监护仪具有GPS定位功能，报警信息中包含GPS定位信息。
    d、需存储报警前1小时的脉搏信号片段。
    e、便携式监护仪上需要“下载”、“人工报警”、“消除报警”等3个按键。
    f、报警时，除了向社区监控中心发送消息外，还具有本机上的声光报警。
    根据上述功能要求描述，若采用S3C2410芯片为核心来构建便携式监护仪的硬件平台，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)在便携式监护仪硬件平台设计时，除了要设计最小硬件系统外，还必须设计脉搏信号：采集电路、GPS接口电路、3G模块接口电路等。其中，最小硬件系统应该包括：微处理器、时钟电路、电源电路、【81】电路、主存储器、调试测试接口等6部分电路。GPS接口电路设计时，选用一款具有RS一232通信接口的专用GPS模块，该GPS模块可通过RS一232通信接口接收命令并发送定位信息，因此，电路设计时采用S3C2410芯片内部的【82】部件外加电平转换芯片等来设计与GPS模块的接口。
    (2)脉搏信号采集电路的设计时，选用压电传感器来探测脉搏信号，并设计信号放大电路和A／D电路。由于脉搏信号的谐波频率在0．2Hz到40Hz之间，因此，A／D采样的频率必须大于等于【83】Hz。若按所需最小的采样频率进行脉搏信号的采集，每个样本值用8位二进制表示，那么，1小时的脉搏信号片段需要存储容量约为【84】KB(1KB=1024B)。
    (3)声光报警电路设计时，利用GPE0作为输出，控制LED灯工作，GPE1作为输出控制蜂鸣器工作。那么，相关驱动程序中，初始化GPE0、GPE1引脚功能的语句是：
    rGPECON=((rGPECON｜0x00000005)&【85】)；／／rGPECON是端口E的控制寄存器
    若GPE0输出“1”时，控制LED灯亮，GPE0输出“0”时，控制LED灯灭，那么，相关驱动程序中，控制LED灯亮和LED灯灭的语句分别可以是：
    rGPEDAT=rGPEDAT｜【86】；／／rGPEDAT是端口E的数据寄存器
    rGPEDAT=rGPEDAT&【87】；
    (4)3G模块的接口电路设计时，选用具有SPI接口的3G模块，因而可采用S3C2410芯片端口E的GPE11～【88】引脚(注：可通过题目后面附录中的相关表格来确定)连接到3G模块的相关SPI信号引脚上。并且，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｜【89】)&0xFABFFFFF)；／／rGPECON是端口E的控制寄存器
    (5)便携式监护仪需要的实时时间，通过读取S3C2410芯片内部的【90】部件来获得。该部件进行读写时，需要先置位“使能位”，然后再进行读写。读写操作完成后，需要【91】该位。在相关驱动程序中，可以用下面一段语句来初始化该部件。
    void RTC_init(void)
    {
    ／／初始化相关寄存器
    rRTCCON=(rRTCCON｜【92】)；／／置位使能位，rRTCCON是控制寄存器变量
    rRTCALM=【93】；／／报警功能(即闹钟)全部禁止
    rRTCRST=0x00；
    rTICNT=【94】；／／时间间隔设置为1s
    rRTCCON=(rRTCCON&【95】)；／／RTC读写操作完成后对“使能位”操作
    ……／／省略了其他语句
    }
(6)便携式监护仪上所需要的3个按键，其接口电路设计时，将端口E的引脚GPE2、GPE3、GPFA分别连接到3个命令按键：“下载”、“人工报警”、“消除报警”上。若按键按下时，对应的GPIO引脚将为“0”，否则为“1”。那么，在相关驱动程序中，可以用下面一段语句来判断是哪个命令按键被唯一按下。temp=rGPEDAT&0x001C／／temp是一个16位二进制变量，rGPEDAT是端口E的数据寄存器
    switch(temp)
    {case【96】：／／判断是否“下载”按键被唯一按下
    ……／／省略了其他语句
    case【97】：／／判断是否“人工报警”按键被唯一按下
    ……／／省略了其他语句
    case【98】：／／判断是否“消除报警”按键被唯一按下
    ……／／省略了其他语句
    }
    (7)便携式监护仪上的所有应用程序，可以在无操作系统环境下开发，开发工具可以选用RVDS，利用该开发工具完成应用程序的编辑、编译、【99】、下载、调试等工作。应用程序的主函数main()中，其主体结构应该设计成一个【100】结构。在该结构内，完成按键命令的识别及响应，脉搏信号采集及处理等功能。
    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E控制寄存器(GPECON)的格式

2)RTCCON寄存器的格式

    3)TICNT寄存器的格式

    4)RTCALM寄存器的格式
选项
答案(1)【81】复位(RESET)【82】UART(异步串行通信) (2)【83】80 【84】281．25(282或281) (3)【85】0xFFFFFFF5【86】0x0001 【87】0xFFFE (4)【88】GPE13【89】0x0A800000 (5)【90】RTC(实时时钟)【91】关闭【92】0x01【93】0x00【94】0xFF(0x7F)【95】0xFE(0x0E) (6)【96】0x0018【97】0x0014【98】0x000C (7)【99】连接(链接)【100】循环
解析 本题实际上是考查基于S3C2410的嵌入式系统开发综合。具体涉及到嵌入式最小硬件系统和典型系统；基于UART的外部通信接口；香农定理基础；GPIO接不同外设时引脚驱动程序的初始化设置；RTC控制寄存器功能设置；无操作系统环境下嵌入式系统设计方法。
(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。由于设计的是便携式监护仪，具有压电传感器检测脉搏信号、3G通信、GPS定位等功能，故除了最小硬件系统外，还必须设计脉搏信号采集电路、GPS接口电路、3G模块接口电路等。GPS模块与嵌入式系统的连接有多种，本设计方案中GPS模块通过RS一232接口收发信息，因此需采用S3C2410内部的UART部件外加RS一232电平转换接口来实现。
(2)根据香农定理可知，采样频率必须大于等于2×40Hz=80Hz；存储容量=80×3600／1024=281．25KB，可填写近似值。
(3)根据设计，GPE0、GPE1均作为输出，故相应的GPECON端口需置为01，即0x00000005，其余位保持不变，故第5空填0xFFFFFFF5；若GPE0输出“1”时，控制LED灯亮，GPE0输出“0”时，控制LED灯灭，则控制LED亮灭相应的往GPE0口送1和0，故第6空和第7空分别填0x0001，0xFFFE。
(4)当选用具有SPI接口的3G模块时，查看附录的GPECON格式可知，可采用S3C2410芯片端口E的GPE11～GPE13引脚连接到3G模块的相关SPI引脚上；相应的在进行初始化时，将GPEⅡ～GPE13端口置为10，即0x0A800000。
(5)便携式监护仪所需要的实时时间可通过读取S3C2410内部的RTC部件来获得；RTC组件的寄存器读／写有一个使能位，在访问RTC寄存器之前需要先打开这个使能位，读写完成后关闭此位，其他时间里此位也是关闭的，这是为了保护系统的实时时钟不受误写；RTCCON共4位，相应的读／写使能位在第0位，故在初始化时需置位1=允许，即0x01；根据RTCALM格式可知第13个空填0x00；根据TICNT格式可知，第14个空填0xFF或0x7F；第15个空是用来关闭RTC的读／写使能位，即将该位置0=禁止，故应填0xFE或者0x0E。
(6)GPE2、GPE3、GPE4分别用来接“下载”、“人工报警”、“消除报警”三个按键，故可通过读引脚的数据来判断哪个按键被唯一按下。当“下载”被唯一按下的时候，表明三个引脚的值相应为0、1、1，故端口数据是0x0018；当“人工报警”被唯一按下的时候，表明三个引脚的值相应为1、0、1，故端口数据是0x0014；当“消除报警”被唯一按下的时候，表明三个引脚的值相应为1、1、0，故端口数据是0x000C。
(7)使用RVDS可以完成应用程序的编辑、编译、连接、下载、调试等工作；主程序不需要操作系统为基础，而是直接采用循环结构，在该结构中完成按键命令的识别及响应，脉搏信号采集及处理等功能。
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