阅读以下关于某嵌入式处理器和存储器方面的说明,回答问题1至问题3,将答案填入答题纸的对应栏内。【

Question

阅读以下关于某嵌入式处理器和存储器方面的说明，回答问题1至问题3，将答案

填入答题纸的对应栏内。

【说明】

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：采用两片

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，但是三处理器只有一个12C接口，因此需要将两个

TVP5146挂载的同一个I2C总线上，如图1-2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，AO由外围电路的高低电平决定，高电32为1，低电平为0。

【问题1】 (6分，答案用十六进制表示，比如O(AA)

根据图2-2及表2.1所示，对图2-2中的TVP5146(1)和TVP5146(2)两个芯片分别进

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12C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】(3分，答案用十六进制表示，比如( xAA)

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。

‘ 根据以上信息． DLL和DLH寄存器应该分别被配置为：

DLL: (l)

， DLH: (2)

【问题3) (6分，答案用十六进制表示，比如OxAA)

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。

请将空（1）---（4）处空缺的代码补充完整

Answer 1

正确答案：
本题考查嵌入式系统设计，涉及嵌入式软件和硬件基础知识的应用，尤其是嵌入式
处理器外设控制及操作方面。
【问题1】
本问题主要考查嵌入式系统软硬件协同设计中外设控制器TVP5146（I2C设备）的
操作访问以及串口配置的基本软硬件应用知识。
12C(lnter-lntegratedCircuit)总线是一种由PHILIPS公司开发的两线式串行总线，
用于连接微控制器及其外围设备，I2C总线产生于在1980年代，最初为音频和视频设备
开发，如今主要在服务器管理中使用，其中包括单个组件状态的通信。例如管理员可对
各个组件进行查询，以管理系统的配置或掌握组件的功能状态，如电源和系统风扇。可
随时监控内存、硬盘、网络、系统温度等多个参数，增加了系统的安全性，方便了管理。
12C总线最主要的优点是其简单性和有效性．由于接口直接在组件之上，因此I2C总线占
用的空间非常小，减少了电路板的空间和芯片管脚的数量，降低了互联成本。总线的长
度可高达25英尺，并且能够以lOkbps的焉大传输速率支持40个组件。I2C总线的另一
个优点是，它支持多主控（multimastering：，其中任何能够进行发送和接收的设备都可
以成为主总线。一个主控能够控制信号的传输和时钟频率。当然，在任何时间点上只能
有一个主控。
12C总线是由数据线SDA和时钟SCL．勾成的串行总线，可发送和接收数据。在CPU
与被控IC之间、IC与IC之间进行双向传送，最高传送速率lOOkbps。各种被控制电路
均并联在这条总线上，但就像电话机一样只有拨通各自的号码才能工作，所以每个电路
和模块都有唯一的地址，在信息的传输过程中，I2C总线上并接的每一模块电路既是主
控器（或被控器），又是发送器（或接收器，这取决于它所要完成的功能。CPU发出的
控制信号分为地址码和控制量两部分，地址码用来选址，即接通需要控制的电路，确定
控制的种类；控制量决定该调整的类别（如对比度、亮度等）及需要调整的量。这样，
各控制电路虽然挂在同一条总线上，却彼此独立，互不相关。I2C总线在传送数据过程
中共有三种类型信号，它们分别是：开始信号、结束信号和应答信号。
(1)开始信号：SCL为高电平时，SDA由高电平向低电平跳变，开始传送数据。
(2)结束信号：SCL为低电平时，SAL由低电平向高电平跳变，结束传送数据。
(3)应答信号：接收数据的IC在接收到8bit数据后，向发送数据的IC发出特定的
低电平脉冲，表示已收到数据。CPU向受控单元发出一个信号后，等待受控单元发出一
个应答信号，CPU接收到应答信号后，根据实际情况作出是否继续传递信号的判断。若
未收到应答信号，由判断为受控单元出现故障。
12C规程运用主／从双向通信。器件发送数据到总线上，则定义为发送器，器件接收
数据则定义为接收器。主器件和从器件都百‘以工作于接收和发送状态。总线必须由主器
件（通常为微控制器）控制，主器件产生串行时钟(SCL)控制总线的传输方向，并产
生起始和停止条件。SDA线上的数据状态仅在SCL为低电平的期间才能改变，SCL为
高电平的期间，SDA状态的改变被用来表示起始和停止条件。在起始条件之后，必须是
器件的控制字节，其中高四位为器件类型识别符（不同的芯片类型有不同的定义，
EEPROM-般应为1010），接着三位为片选，最后一位为读写位，当为1时为读操作，
为O时为写操作。写操作分为字节写和页面写两种操作，对于页面写，根据芯片的一次
装载的字节不同有所不同。读操作有三种基本操作：当前地址读、随机读和顺序读。
目前很多的处理器都集成了I2C接口，同时外围的控制设备也具有I2C从接口。对
于从设备的访问需要依赖于I2C地址，同时挂载在同一个总线上面的从设备的I2C地址
必须互不相同。通常一个嵌入式系统中可能：包含多个I2C从设备，需要对每个设备配置
相应的地址。不同的从设备其对应的I2C地吐会有多种不同配置方法，有些是出厂固定，
有些是可以通过外部地址线来配置。
该题目中的地址线即通过外部的AO地址来进行配置。按照其给出的电路连接方式，
即可确定不同I2C设备的地址。
TVP5146(1)读操作时的I2C地址：OxB9
TVP5146(1)写操作时的I2C地址：OxB8
TVI，5146(2)读操作时的I2C地址：OxBB
TVI，5146(2)写操作时的I2C地址：OxBA
【问题2]
本题考查嵌入式系统中的硬件驱动配置，要求考生能够正确配置串口的波特率。
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，
需要将串口配置为9600bps的波特率，需要对串口控制器的DLL(DivisorLatchesLow
寄存器)和DLH(DivisorLatchesHigh寄存器)进行配置，同时该题目给出了DLL和
DLH的寄存器定义。由定义可以看出来，其ELH和DLL分别为16位寄存器，但是只
有低8位是有效的。
在该题目中给出了对应的串口控制器的时钟，其波特率配置寄存器DLL和DLH的
配置实际就是依据时钟和需要配置的波特率数直进行计算。在实际的嵌入式系统的驱动
程序设计中，对于驱动的设计也就是如此。其计算方法为：
(1)9600bps的波特率则意味着每个比特位数传输所需要的时间为1/9600秒。
(2)串口控制器的时钟为27M，说明其对立的时钟周期时间为1/(27*1000*1000)秒。
(3)因此，传输每个比特位所需要的时钟，习期数目为：(1/9600)/(1/(27*1000*1000》=
2812.5。
2815.2换算为十六进制为AFCH或者是，AFDH，因此对应的DLH设置为高8位，
OxOA，对应的DLL设置为低8位，为OxFC或者OxFD。
【问题3)
本问题考查I2C设备的读写操作过程，要求考生能够正确的根据给出的寄存器，以
及对应的逻辑要求，补全相关代码。
对I2C的操作过程实际上就是对外部设备的操作过程。这里的I2C读写函数只是给
出了原子性的读写实现方法，至于操作哪类‘2C设备，即读、写哪个12C设备的哪些地
址，这需要在外部逻辑实现中考虑。
在I2C的读操作中，其逻辑过程为从12C—DATA寄存器中获取准备好的I2C数据，
其核心在于等待I2C控制寄存器准备好数据，实现方法为查询对应的状态寄存器的某个
比特位。同时，在读操作中，需要首先将12C控制寄存器修改为读控制状态。
在I2C的写操作中，逻辑过程为：先将I2C控制寄存器配置为写控制状态，将要写
出的数据写到I2CDATA寄存器中，然后等寺写完毕，等待的方法为查询寄存器状态，
待状态表明写完毕后，此次写操作才算完成
参考答案
【问题1】
(1)OxB9(2)OxB8(3)OxBB(4)OxBA

【问题2]
(l)OxFC或者OxFD
【问题3]
(l)*pdata=12CDATA
(3)12C__DATA=wdata