计算机三级嵌入式系统操作题(到详细解答).doc

### 嵌入式系统操作题解析 #### 题目背景 本题目涉及一个具体的嵌入式系统应用案例——地铁进出站闸机系统。该系统以S3C2410芯片为核心，并通过外加的功能电路实现了对本地铁票务系统发行的IC卡进行识别与管理的功能。 #### 功能描述 1. **IC卡识别**: 闸机能够识别两种类型的IC卡，分别是预付费“市民卡”与“当次卡”。 2. **合法卡处理**: - 合法卡刷卡后，闸机会打开供乘客通过。 - 如果卡片合法，则闸机会立即关闭。 - 如果卡片不合法，则闸机不会打开，并触发声光报警，报警5次后自动停止。 3. **进站处理**: - 使用“市民卡”时，需要读取卡片余额并在LED显示屏上显示，同时将地铁站ID和进站时间写入卡中。 - 使用“当次卡”时，直接验证合法性后打开闸机。 4. **出站处理**: - “市民卡”用户需要刷卡，系统会读取卡片中的余额、类别ID、地铁站ID以及进站时间等信息，并扣除相应的费用。 - “当次卡”用户需要将卡投入闸机的投卡口。 5. **额外功能**: - 对于“学生卡”或“老人卡”，系统还会播报卡的类型。 #### 硬件平台设计 1. **硬件组件**: - 微处理器、电源电路、时钟电路、复位电路、存储器、JTAG接口电路。 - IC卡读写电路、闸门电机驱动电路、声音提示及声光报警电路、LED显示接口电路。 2. **硬件控制**: - GPE1引脚用于控制闸门电机，输出“0”控制关闭，输出“1”控制打开。 - 初始化GPE1引脚的语句： ```c rGPECON = ((rGPECON | 0x00000004) & ~0x00000004); ``` - 控制闸门关闭的语句： ```c rGPEDAT = rGPEDAT & ~0x00000004; ``` - 控制闸门打开的语句： ```c rGPEDAT = rGPEDAT | 0x00000004; ``` #### IC卡读写电路设计 1. **IC卡读写模块**: - 通过异步串行接口与S3C2410连接，利用UART1部件实现设计。 - UART1的波特率为115200bps，数据格式为8位数据、1位停止位、偶校验。 - 初始化UART1部件的代码示例： ```c void UART1_Init() { rGPHCON = (rGPHCON & 0xFFFFF0FF) | 0x00000010; // 端口H相应引脚功能初始化 rUFCON1 = 0x0; // FIFO disable rUMCON1 = 0x0; rULCON1 = (0x00 << 3) | (0x01 << 2) | (0x01); // 设置线路控制存放器 rUCON1 = 0x245; // 设置控制存放器 rUBRDIV1 = ((int)(PCLK / (16 * 115200)) + 0.5 - 1); // 设置波特率，小数采用四舍五入 } ``` #### 语音播报电路设计 1. **语音播报电路**: - 包括16位D/A转换器芯片、功率放大电路及扬声器。 - S3C2410芯片通过GPC端口与D/A转换器的16位数据线相连。 2. **采样与编码**: - 为了不失真地采集语音波形，采样频率至少为8kHz（语音频率范围为300Hz~4000Hz）。 - 播放“学生卡”的语音波形持续3秒，采用8kHz采样频率进行采样，数字语音信号编码采用16位二进制数，所需存储容量计算如下： - 单个样本占用的存储空间 = 16位 = 2字节 - 总样本数 = 采样频率 × 时间 = 8000样本/秒 × 3秒 = 24000样本 - 存储容量 = 总样本数 × 单个样本占用的存储空间 = 24000样本 × 2字节/样本 = 48000字节 ≈ 46.875KB 这个嵌入式系统的案例详细介绍了地铁闸机的设计原理和技术实现细节，包括硬件平台的选择、IC卡读写模块的配置、以及语音播报电路的设计等方面。这些技术细节对于理解嵌入式系统的开发流程具有重要意义。