GZ030 嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)賽項賽題第1套-2023年全國職業(yè)院校技能大賽賽項試題

全國職業(yè)院校技能大賽嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)賽項競賽任務(wù)書（第1套）競賽模塊：模塊一

競賽注意事項1.選手競賽過程中，各參賽選手應(yīng)注意設(shè)備用電安全，禁止帶電插拔設(shè)備的組件和模塊，設(shè)備工作期間務(wù)必遠(yuǎn)離洗板水、飲用水等非絕緣性液體。若因操作不當(dāng)導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)問題應(yīng)及時向現(xiàn)場裁判報告，由現(xiàn)場裁判處理。2.競賽期間選手不得做出影響他人的動作，或者發(fā)出噪音干擾其他參賽選手正常競賽。3.所有參賽選手進(jìn)入賽場后，直到比賽結(jié)束之前，禁止向賽場任何人透露任何關(guān)于個人身份的任何信息。比賽結(jié)束前需參賽選手簽字確認(rèn)的所有文件，只填寫競賽當(dāng)天的賽位號，填寫其他信息均視為無效并需要重新簽字。4.參賽選手要注意及時保存電腦資料，由于操作不當(dāng)導(dǎo)致文件丟失、損壞的，由參賽選手自行負(fù)責(zé)。5.競賽第一模塊下發(fā)的功能電路板含有故障，選手裝聯(lián)過程中需要進(jìn)行調(diào)試，使其能夠正常工作。期間若發(fā)現(xiàn)物料缺失、損壞等，應(yīng)在規(guī)定時間內(nèi)補(bǔ)領(lǐng)或更換，申領(lǐng)器件不得超過標(biāo)準(zhǔn)用量，請仔細(xì)檢查，不得惡意補(bǔ)領(lǐng)器件，超過規(guī)定時間之后補(bǔ)領(lǐng)元器件按規(guī)程扣除相應(yīng)分?jǐn)?shù)。選手因裝接不當(dāng)造成的故障不在考查范圍之內(nèi)，但屬于選手應(yīng)當(dāng)掌握的核心專業(yè)技術(shù)技能，由選手自行處理解決。6.參賽選手應(yīng)在第一模塊競賽測評開始前，完成程序下載、固化，第一模塊競賽測評階段開始后，禁止再次更新功能電路核心板程序。7.本模塊競賽結(jié)束后，參賽選手應(yīng)將現(xiàn)場下發(fā)的所有資料整理并交給現(xiàn)場裁判，不得將現(xiàn)場下發(fā)的任何材料帶離競賽現(xiàn)場。8.競賽現(xiàn)場為各賽位下發(fā)1塊標(biāo)準(zhǔn)功能電路板，用于各參賽選隊測試和固化程序，若競賽測評需要使用標(biāo)準(zhǔn)板進(jìn)行測評，則根據(jù)規(guī)程扣除相應(yīng)分?jǐn)?shù)，標(biāo)準(zhǔn)功能電路板在本模塊競賽結(jié)束后回收，不得損壞或帶離賽場，否則按照違紀(jì)處理。9.本題僅為樣題，正式賽題以競賽日現(xiàn)場拆封下發(fā)的題目為準(zhǔn)。三、標(biāo)志物擺放位置表序號設(shè)備名稱擺放位置備注01智能道閘C5抬桿朝向C3處02智能公交站F1喇叭朝向F2處03多功能信息顯示（A）G2顯示屏朝向F2處04多功能信息顯示（B）E5顯示屏朝向E4處05智能報警臺A7紅外朝向B6處06智能交通信號燈（A）A2信號燈朝向C2處07智能交通信號燈（B）C3信號燈朝向C1處08智能交通信號燈（C）E3信號燈朝向G3處09智能交通信號燈（D）A5信號燈朝向C5處10智能顯示D1顯示屏朝向D2處11智能立體顯示G5正面朝向F4處12靜態(tài)標(biāo)志物（A）D3靜態(tài)數(shù)據(jù)源朝向D2標(biāo)志物位置根據(jù)賽題需要微調(diào)13靜態(tài)標(biāo)志物（B）A4靜態(tài)數(shù)據(jù)源朝向B4標(biāo)志物位置根據(jù)賽題需要微調(diào)

四、競賽平臺位置示意圖

數(shù)據(jù)處理方法（LFSR）一、線性反饋移位寄存器（LFSR）編碼概述線性反饋移位寄存器（LFSR）：通常由移位寄存器和異或門邏輯組成。其主要應(yīng)用在：偽隨機(jī)數(shù)，偽噪聲序列，計數(shù)器，BIST，數(shù)據(jù)的加密和CRC校驗等。一個反饋移位寄存器（feedbackshiftregister）由兩部分組成：移位寄存器和反饋函數(shù)（feedbackfunction）。移位寄存器是位序列，具有n位長的移位寄存器稱為n位移位寄存器。每次輸出一位，移位寄存器中所有位右移一個位。新的最左端的位根據(jù)寄存器中其他位計算得到。移位寄存器輸出的一個位常常是最低有效的位。移位寄存器的周期是指輸出序列從開始到重復(fù)時的長度。圖1反饋移位寄存器密碼設(shè)計者喜歡用移位寄存器構(gòu)造序列密碼，因為這容易通過數(shù)字硬件實現(xiàn)。最簡單的反饋移位寄存器是線性反饋移位寄存器（LinearFeedbackShiftRegister,LFSR）。反饋函數(shù)跟寄存器中某些位簡單異或，這些位叫做抽頭序列（tapsequence），有時也叫Fibonacci配置（Fibonacciconfiguration）。因為這是一個簡單的反饋序列，因此大量的數(shù)學(xué)理論都能用于分析LFSR。密碼設(shè)計者喜歡分析序列確保它們是隨機(jī)并充分安全的。二、線性反饋移位寄存器（LFSR）編碼過程LFSR的反饋函數(shù)就是簡單地對移位寄存器中的某些位進(jìn)行異或，并將異或的結(jié)果填充到LFSR的最左端。對于LFSR中每一位的數(shù)據(jù)，可以參與異或，也可以不參與異或。其中，我們把參與異或的位稱為抽頭。如下圖所示，如果移位寄存器中的值為{b1,b2,,bn}，則第n+1位的值可以表示為bn+1=c1b1⊕c2b2...⊕cnbn，其中bi，i∈[1,n]表示移位寄存器的數(shù)據(jù)（0或1）；ci，i∈[1,n]表示第i位是否是抽頭，如果是，則ci=1，表示該位將參與運(yùn)算；如果不是，則ci=0，表示該位將不參與運(yùn)算。上式表示了LFSR的一種遞推關(guān)系，在這個式子中，可以明顯看出，ci將抽頭位選出并留下來參與運(yùn)算，并且將不是抽頭的位剔除掉。圖2線性反饋移位寄存器LFSR也具有周期。由于一個n級LFSR最多只能遍歷一種狀態(tài)，因此，當(dāng)LFSR移位到一定程度時，一定會出現(xiàn)重復(fù)的狀態(tài)。而相同狀態(tài)生成的反饋函數(shù)結(jié)果總是相同的，因此，LFSR會陷入一種循環(huán)，即LFSR存在周期。為了能夠產(chǎn)生足夠安全的密鑰，我們通常要求LFSR的周期能夠足夠大。一個n級LFSR最多只能遍歷2n-1個狀態(tài)，也就是說，一個n級LFSR的最大周期就是2n-1，我們把周期為2n-1的LFSR所生成的序列稱為m序列。m序列LFSR反饋函數(shù)對應(yīng)的特征多項式被稱為本原多項式。產(chǎn)生一個給定階數(shù)的本原多項式最簡單的方法是選擇一個隨機(jī)的多項式，然后測試它是否本原。下表列舉了一些不同階數(shù)的本原多項式，例如（32,7,5,3,2,1,0）是指x32+x7+x5+x3+x2+x+1，這樣很容易把它轉(zhuǎn)變成最大周期LFSR。第一個數(shù)是LFSR的長度，最后一個數(shù)為常數(shù)0，可以忽略，除0以外的所有數(shù)字指明了抽頭序列，這些抽頭從移位寄存器的左邊開始計數(shù)。當(dāng)移位寄存器比計算機(jī)的字還要長時，這個程序的計算時間會無限延長。因此，本題所列舉的本原多項式只包含32位寄存器及以內(nèi)，公式如下表所示：表1本原多項式（≤32位寄存器）（1,0）（9,4,0）（17,6,0）（25,3,0）（2,1,0）（10,3,0）（18,7,0）（26,6,2,1,0）（3,1,0）（11,2,0）（19,5,2,1,0）（27,5,2,1,0）（4,1,0）（12,6,4,1,0）（20,3,0）（28,3,0）（5,2,0）（13,4,3,1,0）（21,2,0）（29,2,0）（6,1,0）（14,5,3,1,0）（22,1,0）（30,6,4,1,0）（7,1,0）（15,1,0）（23,5,0）（31,3,0）（8,4,3,2,0）（16,5,3,2,0）（24,4,3,1,0）（32,7,5,3,2,1,0）根據(jù)值{b1,b2,,bn}，循環(huán)n位LFSR，然后從前往后取前48位，得到的六個字節(jié)就是報警臺開啟碼。三、線性反饋移位寄存器(LFSR)編碼示例1.從二維碼（1）中提取的原始數(shù)據(jù)位{1,1,1,1}，可得到寄存器的初始值為1111。2.從二維碼（2）提取本原多項式{1,0,0,1}，查表可知本原多項式的（反饋函數(shù)）抽頭位置在第1位和第4位。3.因寄存器n的位數(shù)為4，可得不重復(fù)消息為15，直至消息重復(fù)之前能夠產(chǎn)生下列內(nèi)部狀態(tài)序列表：表2實驗結(jié)果b4b3b2b1輸出111110111110111010111010011011011000011110