2020嵌入式軟考案例題 下午

【2022】硬件工程師培訓(xùn)計(jì)劃綱領(lǐng)硬件工程師培訓(xùn)計(jì)劃綱領(lǐng)機(jī)密

機(jī)密2020

【問(wèn)題】

王工在紅外熱像儀系統(tǒng)設(shè)計(jì)中負(fù)責(zé)軟件模塊，其核心功能在于進(jìn)行人臉檢測(cè)，調(diào)取溫度檢測(cè)模塊獲取檢測(cè)到人的體溫，將檢測(cè)到的人臉信息及體溫通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給平臺(tái)進(jìn)行存儲(chǔ)，軟件采用C語(yǔ)言編寫。

【問(wèn)題1】(3分)

請(qǐng)說(shuō)明在C語(yǔ)言中下列宏定義的含義。

(1)#definef(a,b)a##b

(2)_LINE

(3)_DATE_

【問(wèn)題2】(3分)

王工在利用網(wǎng)絡(luò)發(fā)送所檢測(cè)到的人臉及對(duì)應(yīng)的體溫信息時(shí)定義了對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)FaceTemp_info，內(nèi)容依次包括:檢測(cè)到人臉框的左上角像素坐標(biāo)(橫向坐標(biāo)Face_x，縱向坐標(biāo)Face_Y)，人臉框的像素大小(橫向?qū)挾菷ace_w，縱向高度Face_H)，以及人體溫度信息Temp。假設(shè)人臉框坐標(biāo)信息、人臉框的像素大小都用unsignedshort來(lái)表示，人體溫度信息用float來(lái)表示。請(qǐng)給出FaceTemp_info數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義。

【問(wèn)題3】(9分)

在紅外熱像儀的圖像信息處理中，王工設(shè)計(jì)了如下人臉檢測(cè)、溫度檢測(cè)及信息發(fā)送程序，當(dāng)檢測(cè)到溫度大于等于37.3C時(shí)，需要報(bào)警提示。請(qǐng)補(bǔ)全程序中的(1)~(6)。

【程序】【問(wèn)題1】

(1)C語(yǔ)言的宏定義中，#是連接a、b兩端的內(nèi)容的意思，它是宏定義中的關(guān)鍵字，表示將前后數(shù)據(jù)連接起來(lái)。

(2)當(dāng)前行號(hào)。

(3)當(dāng)前日期。

【問(wèn)題2】

StructFACETEMP_STRUCT

unsignedshortFace_X；

unsignedshortFace_Y；

unsignedshortFace_W；

unsignedshortFace_H；

floatTemp；

}FaceTemp_info；

或

TypedefstructFACETEMP_STRUCT

unsignedshortFace_X;

unsignedshortFace_Y;

unsignedshortFace_W;

unsignedshortFace_H;

floatTemp;

}FaceTemp_info_TPYE;

FaceTemp__info_TPYEFaceTemp_info;

【問(wèn)題3】

(1)temp>=37.3或spanp-37.3>0.00001或temp-37.3>10E-6

(2)facetemp_info.Face__X=face_x

(3)facetemp_info.Face_Y=face_y

(4)facetemp_jinfo.Face_W=face_w

(5)facetemp_info.Face_H=face_h

(6)&facetemp__info

(其中(2)~(5)順序可互換)

所屬知識(shí)點(diǎn)：無(wú)答案解析：【問(wèn)題1】

(1)C語(yǔ)言的宏定義中，#是連接a、b兩端的內(nèi)容的意思，它是宏定義中的關(guān)鍵字，表示將前后數(shù)據(jù)連接起來(lái)。

(2)當(dāng)前行號(hào)。

(3)當(dāng)前日期。

【問(wèn)題2】

StructFACETEMP_STRUCT

unsignedshortFace_X；

unsignedshortFace_Y；

unsignedshortFace_W；

unsignedshortFace_H；

floatTemp；

}FaceTemp_info；

或

TypedefstructFACETEMP_STRUCT

unsignedshortFace_X;

unsignedshortFace_Y;

unsignedshortFace_W;

unsignedshortFace_H;

floatTemp;

}FaceTemp_info_TPYE;

FaceTemp__info_TPYEFaceTemp_info;

【問(wèn)題3】

(1)temp>=37.3或spanp-37.3>0.00001或temp-37.3>10E-6

(2)facetemp_info.Face__X=face_x

(3)facetemp_info.Face_Y=face_y

(4)facetemp_jinfo.Face_W=face_w

(5)facetemp_info.Face_H=face_h

(6)&facetemp__info

(其中(2)~(5)順序可互換)【問(wèn)題】

某溫度采集系統(tǒng)以處理器為核心，采用PC總線連接嵌入式鍵盤和多個(gè)溫度傳感器，溫度傳感器負(fù)責(zé)采集溫度，鍵盤可以輸入字符和數(shù)字信息，并通過(guò)RS232總線連接上位機(jī)。

I2C(InterIntegratedCircuit)總線是一種2線式串行總線，用于連接控制器及其外圍設(shè)備。I2C總線最主要的優(yōu)點(diǎn)是其簡(jiǎn)單性和有效性。它支持多主控(multimastering)，其中任何能夠進(jìn)行發(fā)送和接收的設(shè)備都可以成為主總線。一個(gè)主控能夠控制信號(hào)的傳輸和時(shí)鐘頻率。但在任何時(shí)間點(diǎn)上只能有一個(gè)主控。PC的這些特點(diǎn)使其在許多設(shè)計(jì)中備受青睞，本系統(tǒng)中采用I2C總線連接嵌入式鍵盤和多個(gè)溫度傳感器，如圖4-1所示。

【問(wèn)題1】(4分)

I2C總線上傳送的信號(hào)是廣義的，既包括地址信號(hào)，又包括數(shù)據(jù)信號(hào)。在起始信號(hào)后必須傳送一個(gè)從機(jī)的地址、數(shù)據(jù)的傳送方向。每次數(shù)據(jù)傳送總是由主機(jī)產(chǎn)生的終止信號(hào)結(jié)束。但是，若主機(jī)希望繼續(xù)占用總線進(jìn)行新的數(shù)據(jù)傳送，則可以不產(chǎn)生終止信號(hào)，馬上再次發(fā)出起始信號(hào)對(duì)另一從機(jī)進(jìn)行尋址。

I2C總線協(xié)議規(guī)定：尋址字節(jié)由從機(jī)地址(D7~D1位)、數(shù)據(jù)傳送方向位(D0位：“0”表示主機(jī)向從機(jī)寫數(shù)據(jù)，“1”表示從從機(jī)讀取數(shù)據(jù))組成，如圖4-2所示。主機(jī)發(fā)送地址時(shí)，總線上的每個(gè)從機(jī)都將這7位地址碼與自己的地址進(jìn)行比較，如果相同，則認(rèn)為自己正被主機(jī)尋址，根據(jù)D0位將自己確定為發(fā)送器或接收器。

圖4-2尋址字節(jié)位定義

該系統(tǒng)中用I2C總線連接了多個(gè)同樣的溫度傳感器，用于實(shí)時(shí)采集溫度值。該傳感器的從機(jī)地址由固定位和可編程位組成，7位地址位前4位(即D7~D4)是固定位，后3位(即D3~D1)是可編程位。

該系統(tǒng)中最多可連接（1）個(gè)本型號(hào)的溫度傳感器。

該溫度傳感器從機(jī)地址中固定位是0xA，傳感器1的可編程位是0、傳感器2的可編程位是....以此.類推。當(dāng)主機(jī)讀取傳感器4的數(shù)據(jù)時(shí)，總線命令序列中的尋址字節(jié)值是（2）。

【問(wèn)題2】(6分)

本系統(tǒng)通過(guò)1路RS232總線將采集的溫度值傳給上位機(jī)進(jìn)行處理。RS232采用異步通信方式傳送ASCII碼，數(shù)據(jù)位8位，奇校驗(yàn)1位，停止位1位。當(dāng)RS232的波特率設(shè)置為4800時(shí)，字符傳送的速率是（1）字符1秒，每個(gè)數(shù)據(jù)位的時(shí)間長(zhǎng)度是（2）毫秒，數(shù)據(jù)位的傳送速率是（3）位/秒。

【問(wèn)題3】(5分)

同時(shí)，本系統(tǒng)通過(guò)I2C總線連接了嵌入式鍵盤，用于人機(jī)交互。頻繁按鍵會(huì)導(dǎo)致連續(xù)使用I2C總線讀取數(shù)據(jù)，由于I2C總線操作是一個(gè)應(yīng)答式的命令序列，所以防止2次讀寫之間的干擾(即在一次讀寫沒(méi)有完成之前，另一次讀寫操作也占用I2C總線，兩次的數(shù)據(jù)會(huì)造成紊亂)是一個(gè)重要的問(wèn)題。

(1)為防止多次頻繁按鍵，導(dǎo)致總線訪問(wèn)錯(cuò)誤，需要采取什么機(jī)制，保證每次只允許一個(gè)讀寫操作占用總線?

(2)在執(zhí)行讀寫操作命令序列時(shí)，如何使用該機(jī)制?【問(wèn)題1】

(1)8個(gè)

(2)0xA7

【問(wèn)題2】

(1)480

(2)0.208

(3)3840

【問(wèn)題3】

(1)互斥機(jī)制。

(2)讀寫操作開(kāi)始之前，等待互斥鎖進(jìn)行互斥；讀寫操作完畢后，釋放互斥鎖。

【問(wèn)題】

人體的紅外輻射特性與它的表面溫度有著十分密切的關(guān)系，門式測(cè)溫儀通過(guò)對(duì)人體自身輻射紅外能量的測(cè)量，便能準(zhǔn)確地測(cè)定人體表面溫度。由于門式測(cè)溫儀最大的優(yōu)點(diǎn)是非接觸、快速測(cè)量，一般小于1秒鐘，所以被廣泛應(yīng)用于機(jī)場(chǎng)、車站、碼頭、學(xué)校等人流量大的地方。

該設(shè)備中軟件主要完成A/D數(shù)據(jù)采集，并通過(guò)數(shù)學(xué)運(yùn)算將紅外數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為溫度值,自動(dòng)將額頭表面溫度結(jié)果換算為人體腋下溫度，在顯示終端顯示。軟件主要包括主程序模塊、紅外測(cè)溫程序模塊、溫度轉(zhuǎn)換模塊、顯示程序模塊、報(bào)警程序模塊、環(huán)境溫度補(bǔ)償模塊等。

程序的主要功能說(shuō)明如下：

(1)如果按下“高溫報(bào)警設(shè)置”鍵，則通過(guò)“+”鍵每次增加0.1"C或通過(guò)“-”鍵每次減少0.1"C，設(shè)置最高溫度報(bào)警值(默認(rèn)值為40C)，按下“確認(rèn)”鍵進(jìn)行確認(rèn)；

(2)如果按下“低溫報(bào)警設(shè)置”鍵，則通過(guò)“+”鍵每次增加0.1"C或通過(guò)“-”鍵每次減少0.1"C，設(shè)置最低溫度報(bào)警值(默認(rèn)值為35"C)，按下“確認(rèn)”鍵進(jìn)行確認(rèn)；

(3)主程序模塊判斷是否在30厘米范圍內(nèi)存在紅外能量，如果沒(méi)有，繼續(xù)執(zhí)行(3)；否則執(zhí)行(4)；

(4)讀取紅外測(cè)溫程序模塊送回的目標(biāo)表面溫度信息，并調(diào)用溫度轉(zhuǎn)換模塊和環(huán)境溫度補(bǔ)償模塊進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換和補(bǔ)償，并形成最終人體溫度；

(5)將讀取的溫度信息與設(shè)定的最大值與最小值比較，如果大于等于最大值或小于等于最小值，則執(zhí)行(6)；否則向顯示程序模塊發(fā)送顯示的溫度值，并執(zhí)行(7)；

(6)調(diào)用報(bào)警處理程序，發(fā)出蜂鳴聲提醒檢測(cè)人員，并向顯示程序模塊發(fā)送報(bào)警信息；

(7)顯示程序模塊顯示高溫報(bào)警或低溫報(bào)警或者溫度信息?！締?wèn)題1】(7分)

為了測(cè)試軟件功能，測(cè)試人員設(shè)計(jì)了表3-1所示的測(cè)試用例，請(qǐng)?zhí)顚懺摫碇械目瞻?1)~(7)。

【問(wèn)題2】(6分)

軟件的結(jié)構(gòu)覆蓋率是度量測(cè)試充分性和有效性的一種手段。在嵌入式軟件白盒測(cè)試過(guò)程中，通常以語(yǔ)句覆蓋率、分支覆蓋率和MC/DC覆蓋率作為度量指標(biāo)。

采用以下處理過(guò)程實(shí)現(xiàn)“判斷溫度是否在正常范圍”的功能：

if((目標(biāo)物體溫度<高溫報(bào)警值)&&(目標(biāo)物體溫度>低溫報(bào)警值))<br>顯示目標(biāo)物體溫度；<br>else<br>{<br>if(目標(biāo)物體溫度≥高溫報(bào)警值)<br>{<br>顯示高溫報(bào)警信息；<br>}<br>else<br>{

顯示低溫報(bào)警信息；

}

發(fā)出蜂鳴報(bào)警聲音；

}

針對(duì)上述處理過(guò)程：

(1)若要求達(dá)到100%的語(yǔ)句覆蓋，則所需的最少用例數(shù)是多少?

(2)若要求達(dá)到100%的分支覆蓋，則所需的最少用例數(shù)是多少?

(3)若要求達(dá)到100%的MC/DC覆蓋，則所需的最少用例數(shù)是多少?

【問(wèn)題3】(2分)

常見(jiàn)的黑盒測(cè)試的測(cè)試用例設(shè)計(jì)方法包括:①等價(jià)類劃分；②邊界值分析；③因果圖；

④決策表等。測(cè)試人員在表3-1中針對(duì)本題設(shè)計(jì)測(cè)試用例時(shí)，使用了其中的哪種方法?【問(wèn)題1】

(1)37.5℃

(2)35.5℃

(3)被測(cè)目標(biāo)物體溫度為37.4℃或37.℃

(4)高溫報(bào)警信息

(5)大于等于37.5℃或大于37.℃

(6)35.6℃

(7)低溫報(bào)警信息

【問(wèn)題2】

(1)3

(2)3

(3)3

【問(wèn)題3】

邊界值分析法或②【問(wèn)題】

電子體溫計(jì)可以快速、準(zhǔn)確地進(jìn)行體溫測(cè)量，第一時(shí)間排查發(fā)熱病人。李工通過(guò)AD模塊設(shè)計(jì)體溫采集電路，如圖2-1所示，AD采集芯片使用ADC0809，單片機(jī)采用AT89S52。

對(duì)應(yīng)的電路連接描述如下：

(1)ADC0809的D0~D7端口連接到AT89S52的P0口;

(2)ADC0809的A、B、C為AD輸入IN0~IN7選擇端，A為最高位，C為最低位;

(3)ADC0809的AD轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)(EOC)連接到AT89S52的P3.2;

(4)ADC0809的AD轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)(ST)受AT89S52的P1.4管腳控制;.

(5)ADC0809的AD轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出使能(OE)受AT89S52的P3.1管腳控制;

(6)ADC0809的時(shí)鐘通過(guò)AT89S52的ALE輸出控制，經(jīng)過(guò)2個(gè)D觸發(fā)器來(lái)生成;

(7)ADC0809的輸入模擬電壓范圍是0~5V;.

(8)AT89S52的P3.0管腳用來(lái)控制LED。

對(duì)于ADC0809而言，啟動(dòng)一次AD轉(zhuǎn)換時(shí)，需要給ST一個(gè)短時(shí)的高電平。在AD轉(zhuǎn)換過(guò)程中，EOC為低電平，當(dāng)AD轉(zhuǎn)換完畢后，EOC會(huì)變?yōu)楦唠娖?。在AD轉(zhuǎn)換結(jié)束后，需要給OE一個(gè)短時(shí)高電平，在該期間內(nèi)從D0~D7讀取AD轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)。

【問(wèn)題1】(3分)

AT89S52和ADC0809之間的連接線中,對(duì)ADC0809而言，下列信號(hào)中哪些為輸入信號(hào)?

A.ST

B.EOC

C.OE

D.AE.B

F.C

【問(wèn)題2】(2分)

當(dāng)外圍的溫度傳感器模擬電壓為1.2V時(shí)，ADC0809的輸出值是多少?

【問(wèn)題3】(2分)

若單片機(jī)AT89S52的ALE輸出為2M的時(shí)鐘頻率，那么ADC0809的時(shí)鐘是多少?

【問(wèn)題4】(8分)

李工按照該電路的工作原理設(shè)計(jì)了如下程序，該程序以查詢方式實(shí)現(xiàn)AD轉(zhuǎn)換，讀取

AD轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)。

請(qǐng)根據(jù)邏輯，在下面A到O中選擇正確答案，完成(1)~(8)填空。

A.LED=0

B.LED=1

C.OE=0

D.OE=1

E.ST=0

F.ST=1

G.P0=0xF8

H.PO=0xFC

I.while(EOC==0)

J.while(EOC==1)

K.ADdata=P0

L.P0=ADdata

M.if(ADdata>128)

N.if(ADdata<128)<br>0.LED=1<br>我的回答：答案；【問(wèn)題1】

A、C、D、E、F

【問(wèn)題2】

61或者0x3D

【問(wèn)題3】

500kHz

【問(wèn)題4】

(1)E

(2)F

(3)J

(4)C

(5)K

(6)D

(7)M

(8)A【問(wèn)題】

2019年12月以來(lái)，新型冠狀病毒首先在國(guó)內(nèi)蔓延，現(xiàn)在又肆虐全球，我國(guó)政府全力以赴，抗擊疫情，全國(guó)人民積極響應(yīng)，短短幾個(gè)月來(lái)，疫情得到很好的控制。在抗疫戰(zhàn)斗中，相關(guān)醫(yī)療設(shè)備起到了至關(guān)重要的作用。某公司生產(chǎn)的紅外熱成像系統(tǒng)(測(cè)溫儀)已被廣泛使用，可以檢測(cè)發(fā)熱癥狀，排查受感人群。

該紅外熱成像系統(tǒng)如圖1-1所示，主要由紅外光學(xué)系統(tǒng)、紅外探測(cè)器、驅(qū)動(dòng)采集電路、圖像處理電路、顯示與存儲(chǔ)電路組成。

圖1-1紅外熱成像系統(tǒng)圖

在該系統(tǒng)中，光學(xué)系統(tǒng)主要指專門紅外鏡頭，與普通光學(xué)鏡頭不同，光學(xué)材料針對(duì)相應(yīng)波段的紅外光線，實(shí)現(xiàn)濾光和對(duì)焦。紅外探測(cè)器是完成紅外熱輻射到電信號(hào)的轉(zhuǎn)換。驅(qū)動(dòng)采集電路完成圖像信號(hào)的輸出與采集。紅外圖像處理電路在系統(tǒng)中不僅要對(duì)紅外圖像進(jìn)行非均勻校正、盲元補(bǔ)償處理，還要對(duì)圖像的溫度漂移、圖像增強(qiáng)以及溫度測(cè)量信息進(jìn)行處理。最后，紅外圖像需要設(shè)置不同的輸出方式以匹配不同的顯示器，或者采用文件系統(tǒng)將紅外圖像及信息進(jìn)行存儲(chǔ)。

紅外熱成像系統(tǒng)具體的系統(tǒng)架構(gòu)如圖1-2所示，主處理器采用ARM，紅外探測(cè)器采用320X240非制冷長(zhǎng)波紅外探測(cè)器，系統(tǒng)電路包括偏置電壓電路、溫控電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、基于FPGA的實(shí)時(shí)紅外圖像信號(hào)采集電路、基于ARM的系統(tǒng)控制電路以及LCD顯示模塊電路。實(shí)現(xiàn)了紅外探測(cè)器的驅(qū)動(dòng)、紅外圖像信號(hào)的采集和處理、紅外圖像的輸出顯示以及一些外設(shè)輔助功能。

圖1-2紅外熱成像系統(tǒng)的系統(tǒng)框架圖

【問(wèn)題1】(4分)

系統(tǒng)采用4片IS61LV51216SRAM來(lái)做數(shù)據(jù)緩存，請(qǐng)問(wèn)：

(1)下列關(guān)于SRAM、DRAM和ROM的論述中，哪些是正確的?

A.SRAM的中文名稱為“靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器”

B.存放在SRAM中的信息不會(huì)因去掉供電電源而丟失

C.SRAM的靜態(tài)存儲(chǔ)單元是在靜態(tài)觸發(fā)器的基礎(chǔ).上附加門控管而構(gòu)成的

D.SRAM必須定時(shí)不斷刷新，以保證所存儲(chǔ)的信息不會(huì)丟失

E.SRAM將每個(gè)位存儲(chǔ)在一一個(gè)雙穩(wěn)態(tài)存儲(chǔ)器單元

F.SRAM的功耗較大，集成度不能做得很高

G.ROM所存數(shù)據(jù)穩(wěn)定，斷電后所存數(shù)據(jù)也不會(huì)改變

H.SRAM需要刷新電路才保存它內(nèi)部存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)

I.SRAM的優(yōu)點(diǎn)是集成度較低，功耗較DRAM小

J.DRAM每隔一-段時(shí)間要刷新充電一次，否則內(nèi)部的數(shù)據(jù)即會(huì)消失

(2)SRAM的容量為512KX16位，那么SRAM的地址線和數(shù)據(jù)線數(shù)目分別為多少?

【問(wèn)題2】(7分)

在紅外熱像儀系統(tǒng)中，F(xiàn)PGA完成紅外圖像