2013年下半年嵌入式系统设计师下午试卷案例考试真题答案解析

王工在实验室负责自动电梯模拟控制系统的设计，自动电梯模拟控制系统需要完成电梯运行控带法、输入界面和输出界面三项主要任务。系统结构图如图1-1所示。
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根据电梯运行的流程，把电梯划分为停止状态、运行状态、开门状态和关门状态4种控制状态。停止状态是指电梯在没有任何请求的情况下静止状态，而不是指电梯在运行过程中开门前的停顿状况，本题忽略停顿状况，把电梯从运行状态直接迁移为开门状态。电梯根据控制状态的迁移规则进行状态迁移，系统初始时，电梯处于停止状态。

问题：1.1 电梯根据控制状态的迁移规则进行迁移，其状态迁移图如图1-2所示。请根据下面状态转移的条件，完成状态迁移图，将解答填入答题纸的对应栏中。
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可供选择的状态转移条件：
a.其他楼层有呼叫请求；
b.无呼叫请求；
c.乘客进入电梯或等待一段时间后；
d.到达请求楼层；
e.电梯所在楼层有呼叫请求。

问题：1.2 电梯运行处理程序的流程图如图1-3所示。请完成该流程图，将答案填写在答题纸的对应栏中。
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问题：1.3 系统采用多级优先级中断结构，如图1-4所示。它要求CPU在执行完当前指令时转而对中断请求进行服务。设备A连接于最高优先级，设备B次之，设备C又次之。IRQx为中断请求信号，INTx为CPU发出的中断响应信号。
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现假设：T_DC为硬件中断周期时间；Tm为一个指令执行周期时间；T_A、T_B、T_C分别为A、B、C的中断服务程序执行时间；T_S、T_R保护现场和恢复现场所需的时间。图1-5是中断处理过程示意图。
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当三个设备同时发出中断请求时，依次处理设备A、B、C的时间是多少？这种结构下中断饱和时间是多少？请将答案填写在答题纸的对应栏中。

在某嵌入式系统设计中，需要使用嵌入式主处理器对外围模拟视频信号进行采集、编码、存储和网络传输。图2-1为李工设计的该嵌入式系统的原理框图：釆用两片TVP5146芯片进行两路模拟视频数据采集，在该处理器外围采用MAX3232芯片进行串口扩展，以方便系统调试，同时在该原理图中还设计了相应的Flash存储器接口，DDR存储器，网络及电源等电路。
在该电路设计中，视频采集芯片TVP5146需要主处理器通过I²C接口进行采集模式、亮度、对比度、增益等参数的调节，但是主处理器只有一个I²C接口，因此需要将两个TVP5146挂载的同一个I²C总线上，如图2-2所示。TVP5146的I²C芯片地址选择如表2.1所示，当进行I²C读时，I²C地址的最低位是1，当进行写操作时，I²C地址最低位是0，A0由外围电路的高低电平决定，高电平为1，低电平为0。
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问题：2.1 （1）0xB9（2）0xB8（3）OxBB（4）OxBA

根据图2-2及表2.1所示，对图2-2中的TVP5146（1）和TVP5146（2）俩个芯片分别进行I²C读写操作时，其对应的地址依次是：
TVP5146（1）读操作时的I²C地址：（1）
TVP5146（1）写操作时的I²C地址：（2）
TVP5146（2）读操作时的I²C地址：（3）
TVP5146（2）写操作时的I²C地址：（4）

问题：2.2 在图2-2原理图设计中，主处理器的串口控制器的时钟为27M，在进行串口调试时，李工需要将串口配置为9600bps的波特率，需要对串口控制器的DLL（Divisor Latches Low寄存器）和DLH（Divisor Latches High寄存器）进行配置，DLL和DLH的寄存器分别如图2-3和图2-4所示。
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根据以上信息，DLL和DLH寄存器应该分别被配置为：
DLL：（1）
DLH：（2）

问题：2.3 在李工对TVP5146进行配置时，需要编写I²C的读写函数，在进行I²C的读写操作时，需要对I²C的控制寄存器、数据寄存器以及状态寄存器进行配置和查询。具体的写操作流程为：先配置控制寄存器为写模式，再检查状态寄存器，如果准备就绪，则向数据寄存器写数据，写完之后进行状态寄存器查询状态，根据状态退出写操作。具体的读操作流程为：先配置控制寄存器为读模式，再检查状态寄存器，如果准备就绪，则从数据寄存器中读出，然后退出。李工所选用的处理器对应的I²c控制寄存器、数据寄存器、状态寄存器各自的定义如表2.2、表2.3和表2.4所示。
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李工所编写的I²C读写函数如下所示:
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请将空（1）〜（4）处空缺的代码补充完整。

使用在汽车、飞机中的嵌入式软件，由于直接影响人的生命及财产安全，测试要求更为严格。语句覆盖、判定覆盖、条件覆盖和MC/DC覆盖是通常对这类软件的要求。
以下是一段C语言代码，请仔细阅读，并回答相关问题：
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问题：3.1 请根据测试要求，简要说明语句覆盖、判定覆盖、条件覆盖和MC/DC覆盖的含义。将答案填写在答题纸的对应栏中。

问题：3.2

画出以上代码的流程图，将答案填写在答题纸的对应栏中。

问题：3.3 请根据【说明】中的C语言代码，计算满足MC/DC覆盖要求的用例数量及条件取值范围，将答案填写在答题纸的对应栏中。

某公司负责研制一个嵌入式计算机系统，如图4-1所示。该系统以PowerPC处理器为核心，通过AD进行实时数据采集，并将采集来的数据进行预处理后，通过RS422总线发送给后端计算中心。
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同时为了提高产品的安全性和可靠性，设计实现了机内自测试（Built_In_Test，BIT）。BIT依靠自身电路和程序完成对计算机平台硬件的功能检查、故障诊断与隔离。

问题：4.1 王工负责对该系统进行故障模式分析，识别出了该系统可能出现的故障模式，如表4.1所示。请将属于CPU和RAM的故障填写在答题纸的对应栏中。
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问题：4.2 王工设计了三种BIT测试程序，分别是上电BIT、周期BIT、维护BIT。运行流程如图4-2所示。
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请回答下面三个问题，将答案填写在答题纸的对应栏中。
(1)请问不影响和破坏任务正常运行的是哪一种BIT?
(2)请问具有最完备的测试用例集合，可用于故障隔离和定位的是哪一种BIT?
(3)请问确保设备单元在使用前都被测试的是哪一种BIT?

问题：4.3 李工负责设计CPU单元的BIT测试算法，通过对每组指令分别设计一组测试用例，定义不同的操作数、操作码和预期值，在指令运行后比较结果与预期值。由于该系统选用的处理器集成了多级Cache（高速缓存），并且指令缓存和数据缓存是分开K，执行指令功能测试前需要刷新指令Cache，以保证与内存中的测试代码一致。每个测试项的测试结果正确为0，故障为1。
以32位字比较指令cmpw测试为例，cmpw将寄存器rA和rB内数据比较的结果（大于、小于、等于）放入条件寄存器cdc，其操作码为0x7C000000，测试用例数据如表4.2所示。

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cmpw指令功能测试的算法流程示意如图4-3所示。请补全流程图4-3中的执行操作，将答案填写在答题纸的对应栏中。

在某嵌入式处理器上，编写以下两段程序（编译选项中，存储采用4字节对齐方式）。
程序段1:
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程序段2:

汉诺塔问题说明：有n个盘子在A处，盘子从小到大，最上面的盘子最小，程序要把这n个盘子从A处搬到C处，可以在B处暂存，但任何时候都不能出现大的盘子压在小的盘子上面的情况。
下列是一段求解汉诺塔问题的C语言程序。
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问题：5.1 C语言函数的一般格式为：
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简答下述问题，将答案填写在答题纸中对应栏目。
(1)<函数类型>的含义是什么？
(2)<参数列表>的含义是什么？
(3)C语言函数之间的参数如何传递？

问题：5.2 回答问题，将答案填写在答题纸中对应栏目。
(1)sizeof（struct student1）结果是多少？
(2)sizeof（union student2）结果是多少？
(3)变量a2在程序段2中定义，写出执行以下语句后的输出结果。
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问题：5.3 仔细阅读求解汉诺塔问题的C语言程序，完成其中（1）〜（4）空白填空，将答案填入答题纸的对应栏内。
运行结果为：
Step1：Disk1 A→C
Step2：（1）
Step3：Disk1 C→B
Step4：（2）
Step5：（3）
Step6：Disk2 B→C
Step7：（4）