三、綜合題

　　31[簡答題]

　　某機械設(shè)備的控制器，其基本功能要求有：

　　需要有8個數(shù)字量輸入，用于采集設(shè)備的狀態(tài)信息;且需要8個數(shù)字量輸出，用于控制設(shè)備動作。

　　具備一個RS-232接口，可以和上位機連接，接收上位機發(fā)送的命令及參數(shù)。

　　需要提供一個基準定時信號，定時時間間隔為0.01秒。

　　需要彩色LCD顯示器，用于顯示狀態(tài)信息等。

　　根據(jù)上述功能要求的描述，若采用S3C2410芯片為核心來構(gòu)建該機械設(shè)備控制器的硬件平臺，請完善下面的敘述和c語言程序(需要使用的控制寄存器的格式見題后說明)。

　　(5)彩色LCD顯示屏的硬件接口電路由S3C2410的專用GPTO端口【93】和端口【94】相關(guān)引腳配以驅(qū)動電路來設(shè)計。軟件設(shè)計時，需要通過設(shè)置它們控制寄存器的值分別為【95】和【96】來確定它們的引腳功能。

　　(6)系統(tǒng)的軟件可以設(shè)計為在無操作系統(tǒng)的環(huán)境下運行。設(shè)計者自行設(shè)計系統(tǒng)的啟動引導程序，在該程序中完成異常向量設(shè)置、堆棧指針設(shè)置以及必要的硬件初始化。ARM9體系結(jié)構(gòu)中規(guī)定的IRQ異常所對應(yīng)的異常向量地址為【97】。Timed3部件所產(chǎn)生的0.01秒基準時問到時將引起IRQ異常。由于IRQ異常向量地址與下一個異常向量地址之間間隔為【98】個字節(jié)，因此，通常在IRQ異常向量地址處設(shè)計一條轉(zhuǎn)移指令。堆棧指針的設(shè)置需按工作模式來進行。設(shè)置IRQ模式下的堆棧指針，需在R0“清0”后用指令ORRR1，R0，#0x12|【99】和MSRCPSR_CXSF，R1來使CPU核進入IRQ模式，然后再給sP寄存器賦值作為該模式下的堆棧指針。這些初始化工作完成后，即可通過指令【100】來引導應(yīng)用程序的主函數(shù)main()。

　　說明：下面是試題解答時需要用到的寄存器格式及相關(guān)說明。

　　說明：設(shè)置TCFGO、TCFGI可以確定預分頻器系數(shù)、分頻器值，如：通過設(shè)置TCFGO為0x0000001F，TimerO的預分頻器系數(shù)選擇為31，設(shè)置TCFGI為0x00000001，Timer0的分頻器值選擇為4。通過下面公式計算定時器的計數(shù)常數(shù)：

　　定時器輸入時鐘頻率=PCLK/(預分頻系數(shù)+1)/分頻器值

　　計數(shù)常數(shù)=定時時間間隔/(1/定時器輸人時鐘頻率)

　　預分頻系數(shù)的范圍為0～255，分頻器值的取值范圍為2、4、8、l6。

　　8)TCON寄存器(注：此處不用的位被省略，其值默認為0x0000000)

　　參考解析：【解題思路】 本題考查以S3C2410為背景的嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)。題中應(yīng)用為機械設(shè)備的控制器系統(tǒng)開發(fā)。包括通用I/O口GPIO的使用及相應(yīng)的初始化編程。其中，GPC和GPD作為LCD顯示器接口引腳，GPE作為輸入輸出;基于UART的RS-232接口電路設(shè)計及相應(yīng)的初始化編程設(shè)置;UART的通信控制;內(nèi)部定時器和計數(shù)器的設(shè)置及使用;基于S3C2410的無操作系統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)如何構(gòu)建其啟動引導程序。

　　【參考答案及解析】

　　(1)【81】0x FFFF5555【82】0x0020

　　【解析】和0相與清零，和1相與保持不變。和0相或保持不變，和1相或置1。00為輸入，01為輸出，則初始化GPIO端口E的GPE0～GPE7引腳功能為輸出的語句是：rGPECON=(rGPECON | 0x00005555)&0x FFFF5555，空【81】為0xFFFF5555;通過GPE5引腳輸出“1”來驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)動作，則將第6位置1，即rGPEDAT=rGPEDAT I0x 0020，則空【82】為0x0020。

　　(2)【83】0x000000AA【84】0x23【85】(9600 × 16)+0.5

　　【解析]0x000000AA;8位數(shù)據(jù)位、1位停止位、奇校驗。在ULCON中，[1：0]：11=8位;[2]：0=1位停止位;[5：3]：100=奇校驗;[6]：0=正常操作模式。即rGPHCON=(rGPH-coN&0xFFFFFF00)| 0x OOOOOOAA，則空【83】為0x000000AA。空【84】此處對線路控制寄存器進行相應(yīng)設(shè)置。空【85】對所需的波特率進行設(shè)置。

　　(3)【86】872【87】4.7

　　【解析】按照上面UART0初始化函數(shù)所設(shè)置的通信速率，每秒鐘最多能傳輸9600/(8+3)=872個字節(jié)的信息。若上位機有大小為4KB的初始參數(shù)需要下載到控制器中，那么，約需傳輸4×1024/872=4.7秒。

　　(4)【88】41250【89】0x 00000003【90]0x 00000003【91】0xA122【92】0x00000002

　　【解析】定時器輸入時鐘頻率=PCLK/(預分頻系數(shù)+1)/分割器值，計數(shù)常數(shù)=定時時間間隔/(1/定時器輸入時鐘頻率)，即可得本題空【88】答案。TCFG0中[7：o]位確定Timer0的預分頻系數(shù)，題設(shè)為3，則空【89】為0x00000003;TCFGl中[3：0]位確定Timer0的分頻器值，題設(shè)為16，則空【90】為0x00000003。空【91】處設(shè)置的計數(shù)常數(shù)為0xAl22;更新TCNTB0和TC-MPB0設(shè)置空【92】為0x00000002。

　　(5)【93】C【94】D【95】0xAAAAAAAA【96】0xAAAAAAAA

　　【解析】GPC和GPD作為LCD液晶屏接口引腳，空【93】為C，空【94】為D;00為輸入，01為輸出，將端口C和D均設(shè)置為輸出，空【95】【96】均為0xAAAAAAAA。

　　(6)【97】0x00000018【98】4【99】0xC0【100】BL_main

　　【解析】ARM9體系結(jié)構(gòu)中規(guī)定的IRQ異常所對應(yīng)的異常向量地址為0x00000018。IRQ異常向量地址與下一個異常向量地址之間間隔為4個字節(jié)。R0“清0”后用指令ORR R1，R0，#0x12|0x C0和MSR CPSR_CXSF，R1來使CPU核進人IRQ模式。可通過指令BL-main來引導應(yīng)用程序的主函數(shù)main()。

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