02 综合应用开发
考频：★★★★★（综合大题，官方样题 61 题全解析）
一、S3C2410 开发背景
S3C2410 是三星（Samsung）出品的 ARM920T 内核处理器，是嵌入式教学中最常见的实验平台。
| 属性 | 参数 |
|---|---|
| CPU 内核 | ARM920T（ARMv4T） |
| 工作频率 | 最高 203MHz |
| 内存接口 | SDRAM |
| GPIO | 多组通用 I/O 口（GPA、GPB、GPD、GPE…） |
| 常见外设 | LCD、键盘、串口、USB、网口 |
GPIO 寄存器操作基础
每组 GPIO 有两个核心寄存器： - GPxCON：控制寄存器，配置每个引脚的功能（输入/输出/特殊功能） - GPxDAT：数据寄存器，读取输入值或写入输出值
配置编码（2位/引脚）：
| 编码 | 含义 |
|---|---|
00 |
输入（Input） |
01 |
输出（Output） |
10 |
特殊功能 |
11 |
特殊功能 |
二、裸机开发（无操作系统）
裸机开发指不运行任何操作系统，直接在硬件上跑应用程序。
裸机程序基本结构
#include "2410addr.h" // S3C2410 寄存器地址头文件
int main(void) {
/* 硬件初始化 */
InitClock(); // 初始化时钟
InitUART(); // 初始化串口（调试用）
InitMemory(); // 初始化内存
/* 应用主循环 */
while (1) {
/* 读取按键 */
/* 控制 LED */
/* 其他逻辑 */
}
return 0;
}
三、μC/OS-II 环境下开发
在 μC/OS-II 上开发，需要将任务组织成 RTOS 任务。
#include "includes.h"
OS_STK Task1Stk[512];
OS_STK Task2Stk[512];
void Task1(void *pdata) {
InitHardware(); // 在任务里初始化硬件
InitTimerTick(); // 在 OSStart() 之后激活时钟节拍！
while (1) {
DoWork1();
OSTimeDly(100); // 延时 100 个节拍，让出 CPU
}
}
void Task2(void *pdata) {
while (1) {
DoWork2();
OSTimeDly(200);
}
}
int main(void) {
OSInit();
OSTaskCreate(Task1, (void *)0, &Task1Stk[511], 5);
OSTaskCreate(Task2, (void *)0, &Task2Stk[511], 6);
OSStart();
return 0;
}
四、键盘扫描函数详解（官方样题重点！）
考频：★★★★★（综合题 13~18 空全考）
键盘矩阵原理
矩阵键盘用"行列扫描"方式检测按键： - 行线：连接 GPIO 输出引脚（逐行拉低） - 列线：连接 GPIO 输入引脚（读取哪列为低）
以 4×3 矩阵键盘（4行3列）为例： - 行线：GPE0、GPE1、GPE2、GPE3（4根输出） - 列线：GPD0、GPD1、GPD2（3根输入）
扫描思路：依次让每一行输出低电平（其余行高电平），然后读取所有列的值，如果某列为低电平，说明该行该列对应的按键被按下。
官方样题键盘扫描代码解析
INT16U ScanKey() {
int i;
INT8U temp;
/*
* 第 (13) 空：初始化 GPD0~GPD2 为输入模式
*
* GPD0~GPD2 是列线，需要配置为"输入"（编码 00）
* 每个引脚占用 GPDxCON 的 2 位：
* GPD0 → 位[1:0]
* GPD1 → 位[3:2]
* GPD2 → 位[5:4]
* 共 6 位（3引脚 × 2位）需要清零
* 清掉低 6 位的掩码：~(0x3F) = 0xFFFFFFC0
*/
rGPDCON = rGPDCON & 0xFFFFFFC0; // (13) 答案：0xFFFFFFC0
/*
* 第 (14) 空：初始化 GPE0~GPE3 为输出模式
*
* GPE0~GPE3 是行线，需要配置为"输出"（编码 01）
* 每个引脚占用 GPExCON 的 2 位：
* GPE0 → 位[1:0] = 01 → 0x01
* GPE1 → 位[3:2] = 01 → 0x04
* GPE2 → 位[5:4] = 01 → 0x10
* GPE3 → 位[7:6] = 01 → 0x40
* 合并：0x01 | 0x04 | 0x10 | 0x40 = 0x55
* 保留高位原值：掩码 0xFFFFFF00
*/
rGPECON = (rGPECON & 0xFFFFFF00) | 0x00000055;
// ↑(14)=0xFFFFFF00
/*
* 第 (15) 空：扫描循环控制值
*
* 需要扫描 4 行，i 依次取 1, 2, 4, 8（每次左移1位）
* 循环条件：i <= 8
* 即：for (i=1; i<=8; i<<=1)
*/
for (i = 1; i <= 8; i <<= 1) // (15) 答案：8
{
/* 将当前行拉低（取反后输出），其他行保持高电平 */
rGPEDAT = ~i & 0x0F;
/* 读取列线状态（GPD0~GPD2 共3位） */
temp = rGPDDAT & 0x07;
/*
* 第 (16) 空：判断无按键的条件
*
* 3根列线全为高电平 = 无按键
* 3位全1 = 0x07
* 所以 (temp & 0x07) == 0x07 表示无按键
*/
if ((temp & 0x07) != 0x07) // (16) 答案：0x07
{
/* 有按键按下！构造返回值 */
/*
* 返回值格式：高8位=行信息，低8位=列信息
* 行信息：~i（当前扫描行的行号取反）
* 列信息：temp | 0xF8（将高5位填1，只保留低3位列信息）
*/
return ((~i) << 8) | (temp | 0xF8);
}
}
/*
* 第 (17) 空：无任何按键按下时的返回值
*
* 扫描完所有行都没有检测到按键，返回 0xFFFF 表示无键
*/
return 0xFFFF; // (17) 答案：0xFFFF
}
各空答案汇总
| 空号 | 答案 | 原因说明 |
|---|---|---|
| (13) | 0xFFFFFFC0 |
清除 GPD0~GPD2 的 6 位配置（清低 6 位），配置为输入 |
| (14) | 0xFFFFFF00 |
保留 GPEDCON 的高 24 位，低 8 位重新配置（GPE0~GPE3 输出） |
| (15) | 8 |
扫描 4 行，i 依次为 1, 2, 4, 8，循环到 i<=8 |
| (16) | 0x07 |
3 列全高（0b111 = 0x07）= 无按键 |
| (17) | 0xFFFF |
无任何按键按下的特殊返回值（全1） |
第 (18) 空：计算按键返回值
例题：若第 3 行第 2 列的按键被按下，
ScanKey()的返回值是多少？
解题步骤：
Step 1：确定行号对应的 i 值
循环中 i 的取值： - 第 1 行：i = 1（0b0001） - 第 2 行：i = 2（0b0010） - 第 3 行：i = 4（0b0100） - 第 4 行：i = 8（0b1000）
所以第 3 行对应 i = 4。
Step 2：计算行信息（高 8 位）
Step 3：确定列号对应的 temp 值
列线是 GPD0、GPD1、GPD2，对应 temp 的位 0、1、2： - 第 1 列：GPD0 = 0，temp 位 0 = 0 - 第 2 列：GPD1 = 0，temp 位 1 = 0 - 第 3 列：GPD2 = 0，temp 位 2 = 0
第 2 列按下，GPD1（位1）= 0，其余列为高：
Step 4：计算列信息（低 8 位）
Step 5：合并返回值
(18) 答案：
0xFBFD
五、官方样题 61 题完整解析（综合题框架）
题目背景
以 S3C2410 为核心的嵌入式系统，运行 μC/OS-II，实现键盘控制功能。
第 19 空（μC/OS-II 创建任务函数）
int main(void) {
OSInit();
_______(TaskKey, (void *)0, &KeyStk[STK_SIZE-1], 10); // 第19空
_______(TaskDisp, (void *)0, &DispStk[STK_SIZE-1], 11);
OSStart();
return 0;
}
答案：OSTaskCreate
第 20 空（启动多任务调度）
int main(void) {
OSInit();
OSTaskCreate(TaskKey, (void *)0, &KeyStk[STK_SIZE-1], 10);
OSTaskCreate(TaskDisp, (void *)0, &DispStk[STK_SIZE-1], 11);
_______; // 第20空
return 0;
}
答案：OSStart()
六、解题技巧总结
[!TIP] 键盘扫描题解题步骤：
- 看GPIO配置：哪些脚做输入（列线），哪些脚做输出（行线）
- 算掩码：清除/设置对应位，注意每个引脚占 2 位
- 看循环条件：i 的最大值 = 最后一行对应的值（4行就是8）
- 看判断条件：全高电平 = 无键，用 0x07（3列）或 0x0F（4列）
- 算返回值：
(~行号) << 8 | (列读值 | 0xF8)[!NOTE] μC/OS-II 综合题固定套路：
OSInit()→OSTaskCreate()× N →OSStart()时钟节拍初始化写在某个任务函数里（OSStart 之后执行）。
本章小结
开发方式：
裸机开发 → 直接操作寄存器，简单循环
μC/OS-II → OSInit + OSTaskCreate + OSStart
GPIO 配置规律：
输入 = 00，输出 = 01（每引脚2位）
清N位掩码 = ~((1<<(2N))-1)
键盘扫描关键：
行线输出（逐行拉低），列线输入（读取）
无键 = 所有列为1 = 0x07（3列）
有键返回：(~行) << 8 | (列值 | 0xF8)
无键返回：0xFFFF
综合题必填：
第19空 = OSTaskCreate
第20空 = OSStart
真题演练
以下是NCRE三级嵌入式真题中与本节相关的典型考题：
1. 下列关于嵌入式系统的软件结构的描述中，错误的是（ ）。
- A）最简单的软件结构是轮询结构
- B）选择嵌入式系统软件结构的基本原则是：尽可能选择通用操作系统+应用软件结构，降低应用系统设计的复杂度
- C）小型的监控式嵌入式操作系统通常只包含内核，仅实现任务调度、任务间通信和中断管理等最基本功能
- D）带中断的轮询结构也称为前后台结构
答案解析
答：B 选择嵌入式系统软件结构的基本原则是：可以满足响应时间需求的最简单的结构，而不是"尽可能选择通用操作系统"。嵌入式系统设计最重要的一点是满足系统对功能、成本、功耗、尺寸等方面的具体需求，软件结构并没有优劣之分，需要根据具体应用需求选择。
2. 下面关于ADS1.2开发工具的说法中，不正确的是（ ）。
- A）利用ADS1.2工具建立的应用工程项目中，至少应包括一个Release生成目标
- B）ADS1.2工具完成应用程序连接时，可按照Scattered类型的文件进行地址映射
- C）ADS1.2工具把被编译后的信息，按照RO段或RW段或ZI段来存储
- D）对于地址映射关系简单的工程项目，ADS1.2可以根据Simple连接类型的参数来完成应用程序的地址映射
答案解析
答：A 在ADS1.2的集成开发环境中，一个工程项目中至少应包含一个生成目标（不是特指Release）。ARM提供的可执行输出文件的模板包括了3个生成目标：Debug、Release、DebugRel。A项说"至少应包括一个Release生成目标"表述不准确。
3. 【填空题】嵌入式系统开发过程中，需求分析阶段需要对用户的功能需求进行分析。验证模块/系统的功能和性能，发现错误是_的目的。分析所发现的错误，检查错误原因，定位故障位置和进行修改是_的目的。
答案
答：测试（test）；调试（debug） 测试的目的是验证模块/系统的功能和性能，同时发现错误；调试的任务是分析测试中发现的错误，检查原因，定位故障（错误）位置，采取适当措施修改软硬件，然后返回重新进行测试。