2. 计算机
  3. 某机械设备的控制器，其基本功能要求有： 需要有8个数字量输入，用于采集设备的状态信息；且需要8个数字量输出，用于控制设备动作。 具备一个RS-232接口，可以和上位机连接，接收上位机发送的命令及参数。 需要提供一个基准定时信号，定时时间间隔为0．01秒：

某机械设备的控制器，其基本功能要求有： 需要有8个数字量输入，用于采集设备的状态信息；且需要8个数字量输出，用于控制设备动作。 具备一个RS-232接口，可以和上位机连接，接收上位机发送的命令及参数。 需要提供一个基准定时信号，定时时间间隔为0．01秒：

admin2021-07-07  79
问题 某机械设备的控制器，其基本功能要求有：
需要有8个数字量输入，用于采集设备的状态信息；且需要8个数字量输出，用于控制设备动作。
具备一个RS-232接口，可以和上位机连接，接收上位机发送的命令及参数。
需要提供一个基准定时信号，定时时间间隔为0．01秒：
需要彩色LCD显示器，用于显示状态信息等。
根据上述功能要求的描述，若采用S3C2410芯片为核心来构建该机械设备控制器的硬件平台，请完善下面的叙述和C语言程序(需要使用的控制寄存器的格式见题后说明)：
(1)若硬件设计时采用GPIO端口E的GPE0～GPE7引脚作为8个数字量输出，那么软件设计时其初始化语句是：rGPECON=(rGPECON｜0x00005555)&__________【81】。若软件设计时需要通过GPE5引脚输出“1”来驱动执行机构动作，那么语句是：rGPEDAT=rGPEDAT｜__________【82】。(注：rGPECON是端口E的控制寄存器所对应的变量，rGPEDAT是端口E的数据寄存器所对应的变量)
(2)硬件设计时，选用UART0来完成RS-232接口电路设计。在软件没计时，其初始化程序中波特率设置为9600bps，数据格式设置为：8位数据位、奇校验、1位停止位。请补充完善下面的UART0初始化函数(注：主频参数为PCLK)：
  void UART0_Init()
  ｛
    rGPHCON=(rGPHcON&0xFFFFFF00)｜__________【83】；／／端口H相应引脚功能初始化
    rUFCON0=0x0；／／FIFO不使能
    rUMCON0=0x0；
    rULCON0=__________【84】；／／设置线路控制寄存器
    rUCON0=0x145；／／设置控制寄存器
    rUBRDIV0=((int)(PCLK／__________【85】)－1)；／／设置波特率，小数采用四舍五入
  ｝
(3)按照上面UART0初始化函数所设置的通信速率，每秒钟最多能传输__________【86】个字节的信息。若上位机有大小为4KB的初始参数需要下载到控制器中，那么，约需传输__________【87】秒才能完成下载(1K=1024，精确到小数点后面1位数字)。
(4)系统中所需要的0．01秒基准定时时间选用S3C2410芯片内部的Timer0部件来产生。若系统的主频参数PCLK为264MHz，分频器值选择为16，预分频系数选择为3，那么，Timer0的计数常数为__________【88】。软件设计时，设计了如下的Timer0初始化函数，请补充完善。(注：下面程序中⑨、⑩、(12)用8位十六进制数表示，(11)用4位十六进制数表示)
  void Timer0 Int(void)
  {
    ／／设置定时器配置寄存器0(TCFG0)
    rTCFG0=__________【89】；／／Timer0预分频系数选择为3，该寄存器中其它无关位均为0
    ／／设置定时器配置寄存器1(TCFG1)
    rTCFG1=__________【90】；／／Timer0分频器值为16，该寄存器中其它无关位均为0
／／设置计数常数
    rTCNTB0=__________【91】；
    ／／设置控制寄存器TCON
    rTCON=__________【92】；／／更新TCNTB0和TCMPB0，该寄存器中其它无关位均为0
    rTCON=0x00000009；／／设置Timet0自动装载，并启动
  }
(5)彩色LCD显示屏的硬件接口电路由S3C2410的专用GPI0端口__________【93】和端口__________【94】相关引脚配以驱动电路来设计。软件设计时，需要通过设置它们控制寄存器的值分别为__________【95】和__________【96】来确定它们的引脚功能。
(6)系统的软件可以设计为在无操作系统的环境下运行。设计者自行设计系统的启动引导程序，在该程序中完成异常向量设置、堆栈指针设置以及必要的硬件初始化。ARM9体系结构中规定的IRQ异常所对应的异常向量地址为__________【97】。Timer0部件所产生的0．01秒基准时间到时将引起IRQ异常。由于IRQ异常向量地址与下一个异常向量地址之间间隔为__________【98】个字节，因此，通常在IRQ异常向量地址处设计一条转移指令。堆栈指针的设置需按工作模式来进行。设置IRQ模式下的堆栈指针，需在R0“清0”后用指令ORRR1，R0，#0x12｜__________【99】和MSRCPSR_CXSF，R1来使CPU核进入IRQ模式，然后再给SP寄存器赋值作为该模式下的堆栈指针。这些初始化工作完成后，即可通过指令__________【100】来引导应用程序的主函数main()。
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C的控制寄存器(GPCCON)

2)端口D的控制寄存器(GPDCON)

3)端口E的控制寄存器(GPECON)

4)端口H的控制制寄存器(GPHCON)

5)UART线路控制寄存器(ULCONn n可以是0、1、2)

6)TCFGO寄存器

7)TCFGl寄存器

说明：设置TCFGO、TCFG1可以确定预分频器系数、分频器值，如：通过设置TCFG0为0x0000001F，Timer0的预分频器系数选择为31，设置TCFG1为00x00000001，Timer0的分频器值选择为4。通过下面公式计算定时器的计数常数：
定时器输入时钟频率=PCLK／(预分频系数+1)／分频器值
计数常数=定时时间间隔／(1／定时器输入时钟频率)
预分频系数的范围为0～255，分频器值的取值范围为2、4、8、16。
8)TCON寄存器(注：此处不用的位被省略，其值默认为0x0000000)
选项
答案(1)【81】0xFFFF5555【82】0x0020 (2)【83】0x000000AA【84】0x23【85】(9600×16)+0．5 (3)【86】872【87】4．7 (4)【88】41250【89】0x00000003【90】0x00000003【91】0xA122【92】0x00000002 (5)【93】C【94】D【95】0xAAAAAAAA【96】0xAAAAAAAA (6)【97】0x00000018【98】4【99】0xC0【100】BL_main
解析 本题考查以S3C2410为背景的嵌入式应用系统开发。题中应用为机械设备的控制器系统开发。包括通用I／O口GPIO的使用及相应的初始化编程。其中，GPC和GPD作为LCD显示器接口引脚，GPE作为输入输出；基于UART的RS一232接口电路设计及相应的初始化编程设置；UART的通信控制；内部定时器和计数器的设置及使用；基于S3C2410的无操作系统的嵌入式系统如何构建其启动引导程序。
(1)和0相与清零，和1相与保持不变。和0相或保持不变，和1相或置1。00为输入，01为输出，则初始化GPIO端口E的GPE0～GPE7引脚功能为输出的语句是：rGPECON=(rGPECON｜0x00005555)&0xFFFF5555，空【81】为0xFFFF5555；通过GPE5引脚输出“1”来驱动执行机构动作，则将第6位置1，即rGPEDAT=rGPEDAT｜0x0020，则空【82】为0x0020。
(2)0x000000AA；8位数据位、1位停止位、奇校验。在ULCON中，[1：0]：11=8位；[2]：0=1位停止位；[5：3]：100=奇校验；[6]：0=正常操作模式。即rGPHCON=(rGPHCON&0xFFFFFF00)｜0x000000AA，则空【83】为0x000000AA。空【84】此处对线路控制寄存器进行相应设置。空【85】对所需的波特率进行设置。
(3)按照上面UARTO初始化函数所设置的通信速率，每秒钟最多能传输9600／(8+3)=872个字节的信息。若上位机有大小为4KB的初始参数需要下载到控制器中，那么，约需传输4×1024／872=4．7秒。
(4)定时器输入时钟频率=PCLK／(预分频系数+1)／分割器值，计数常数：定时时间间隔／(1／定时器输入时钟频率)，即可得本题空【88】答案。TCFG0中[7：0]位确定Timer0的预分频系数，题设为3，则空【89】为0x00000003；TCFG1中[3：0]位确定Timer0的分频器值，题设为16，则空【90】为0x00000003。空【91】处设置的计数常数为0xA122；更新TCNTB0和TCMPB0设置空【92】为0x00000002。
(5)GPC和GPD作为LCD液晶屏接口引脚，空【93】为C，空【94】为D；00为输入，01为输出，将端口C和D均设置为输出，空【95】【96】均为0xAAAAAAAA。
(6)ARM9体系结构中规定的IRQ异常所对应的异常向量地址为0x00000018。IRQ异常向量地址与下一个异常向量地址之间间隔为4个字节。R0“清0”后用指令ORR R1，R0，#0x12｜0xC0和MSR CPSR_CXSF，R1来使CPU核进入IRQ模式。可通过指令BL_main来引导应用程序的主函数main()。
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三级嵌入式系统开发技术

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