在某四轴飞行器系统设计中，利用惯性测量单元(IMU)、PID电机控制、2.4G无线遥控通信和高速空心直流电机驱动等技术来实现一个简易嵌入式四轴飞行器方案。整个系统设计包括飞控板和遥控板两部分，两者之间采用2.4G无线模块进行数据传输。飞控板采用高速单片机STM32作为处理器，采用含有三轴陀螺仪、三轴加速度计运动传感器MPU16050作为惯性测量单元，通过2.4G无线模块和遥控板进行通信，最终根据PID控制算法以PWM方式驱动空心电机来控制目标。
图1为李工设计系统总体框图。
飞控板和遥控板核心处理器都采用STM32 F103。飞控系统惯性测量单元采用MPU6050测量传感器，MPU6050使用IIC接口，时钟引脚SCL、数据引脚SDA和数据中断引脚分别接到STM32对应管脚，图2为该部分原理图。遥控板采用STM32单片机进行设计，使用AD对摇杆模拟数据进行采集，采用NRF2401无线模块进行通信，图3为该部分原理图。 李工所设计系统软件同样包含飞控板和遥控板两部分，飞控板软件设计主要包括无线数据接收、自身姿态实时计算、电机PID增量计算和PWM电机驱动。遥控板主控制器软件通过ADC外设对摇杆数据进行采集，把采集到数据通过2.4G无线通信模块发送至飞控板。
图4为飞控系统软件流程示意图。
1、由图1系统总体框图设计可知，飞控板和遥控板之间是用2.4G无线通信进行数据传输，各自主处理器和无线通信模块之间是SPI接口。同时，在飞控板上，处理器和惯性测量单元是通过IIC进行数据交互。以下关于SPI接口和IIC接口描述中，正确是：______ 、______、______、______。 A．SPI和IIC都是主从式通信方式 B．SPI数据收发线是各自独立，IIC也是同样 C．SPI和IIC传输都不需要片选控制 D．IIC总线是一个多主机总线，可以连接多于一个能控制总线器件到总线 E．IIC总线包括标准模式，快速模式和高速模式，相互之间传输速度差异并不大 F．在原理设计中，到底采用SPI和IIC哪种方式，需要依据外设芯片接口而定 G．SPI是一种环形总线结构 H．在IIC总线上，可以有多个从设备具有相同IIC地址
2、(1)图2飞控板部分原理图中，R4作用是什么?
(2)图3遥控板部分原理图中，C11、C12、C13、C14作用是什么?
3、在STM32处理器PWM使用过程中，最为关键就是PWM频率和占空比。PWM频率依赖于PWM模块参考时钟频率，自动装载寄存器ARR值加1之后再乘以参考时钟频率即可得到PWM频率。PWM占空比是用捕获比较寄存器CCR和自动装载寄存器ARR获得，PWM占空比=CCR/(ARR+1)。 假设当前主控板STM32处理器PWM模块参考时钟频率为1kHz，要将PWM模块频率设置为100kHz，则ARR寄存器值应设置为多少?如果此时占空比希望设置为20%，那么CCR寄存器值应该设置为多少?
4、5毫秒进行一次定时器触发，每次中断都会检查一次无线模块数据接收，以确保飞控系统控制信息实时性。每2次中断(即1毫秒)读取一次。MPU16050单元数据，并进行算法处理。每4次中断(即2毫秒)通过计算当前飞控板系统姿态，结合遥控端目标姿态，根据两者差值通过PID控制算法对各个电机进行调速控制。每200次中断(即100毫秒)采集一次电池电压，然后通过无线模块把电池电压发送给遥控板，以告知操作人员当前电压大小。 图4为飞控系统软件实现简要流程图，根据以上描述，请补全图4中空(1)～(6)处内容。
正确答案及解析
正确答案
解析
1、按优先级由高到低次序，运算符排序为： %, ＜=, &&, =
2、(1)CMM 3级(已定义级)包括7个关键过程区域 (2)同行评审、组间协调、软件产品工程、集成软件管理、培训大纲、组织过程定义、组织过程集点 (3)CMM 2级(可重复级)包括6个关键过程区域 (4)3级和2级关键过程域都需要检查
3、(1)C (2)简单、廉价、高速
4、(1)按初始配置表给各模块供电 (2)电源模块温度检测 (3)向其他模块供电各路电流检测 (4)屏蔽中断 (5)处理系统控制模块发来命令
1、本题考查嵌入式系统设计中基本C语言编程、软件工程化、FC网络以及智能电源管理设计等知识及应用。 本问题考查C语言基础知识。在C语言中，对各种运算符优先级是有规定，必须掌握。优先级最高者其实并不是真正意义上运算符，包括：数组下标、函数调用操作符、各结构成员选择操作符。它们都是自左向右结合。 单目运算符优先级仅次于上述运算符，在所有真正意义运算符中，它们优先级最高。 双目运算符优先级低于单目运算符优先级。在双目运算符中，算术运算符优先级最高，移位运算符次之，关系运算符再次之，接着就是逻辑运算符，赋值运算符，最后是条件运算符。
总结以下两点：
(1)任何一个逻辑运算符优先级低于任何一个关系运算符；
(2)移位运算符优先级比算术运算符要低，但是比关系运算符要高。 下表是C语言运算符优先级表(由上至下，优先级依次递减)。
综上所述，本题中运算符优先级由高到低次序为： %, image.png=, &&, =
2、CMM即软件能力成熟度模型，是目前国际上最流行、最实用软件生产过程标准和软件企业成熟度等级认证标准。CMM是美国卡内基-梅隆大学软件工程研究所与企业、政府合作基础上开发模型，主要用于评价软件企业质量保证能力。目前，国内外很多大型企业采用这一模型，如国内鼎新、浪潮通软、用友、金蝶、创智、亚信、华为等公司都启动了CMM软件过程改进计划。
国军标GJB500-2003＜＜军用软件能力成熟度模型＞＞就是以CMM为参考蓝本而制定。CMM模型将软件能力成熟度自低到高依次划分，1级为初始级、2级为可重复级、3级为已定义级、4级为已管理级、5级为优化级。除等级1外，每个成熟度等级被分解成几个关键过程域，指明为了改进其软件过程组织应关注区域，关键过程域识别出为了达到各成熟度等级所必须着手解决问题。
CMM共有18个关键过程域，其中初始级无关键过程域。 CMM 2级(可重复级)包括6个关键过程域，为软件配置管理、软件质量保证、软件子合同管理、软件项目跟踪与监督、软件项目策划、软件需求管理； CMM 3级(已定义级)包括7个关键过程域，为同行评审、组间协调、软件产品工程、集成软件管理、培训大纲、组织过程定义、组织过程集点； CMM 4级(已管理级)包括2个关键过程域，为软件质量管理和定量过程管理； CMM 5级(优化级)包括3个关键过程域，为过程更改管理、技术改革管理和缺陷预防。
在CMM某一级达标时，必须是该级别所有关键过程域满足要求，同时低级别所有关键过程域也必须达标。因此，某单位进行CMM 3级达标评级时，对3级和2级关键过程域都需要检查。
3、数据通信网络常见拓扑结构由简单到复杂依次为：点对点、总线、树型、星形。 点到点型指网络中一个信息源节点连接到一个或多个目节点，是专用链路，具有通信效率高，延迟小优点，但是建立多点全互联网络具有连线多、成本高、资源利用率低等缺点。
总线型指网络中一个信息源节点连接到一个或多个目节点，采用集中控制、令牌访问、CSMA/CD等方式，具有连线少、成本较低、资源利用率高等优点，但存在通信吞吐量低、延迟大缺点，尤其在网络负载重情况下。 树型指网络中所有节点挂接到一个树形结构上，可以采用集中控制、令牌访问等方式，具有连线简单、成本较低优点，但存在通信吞吐量低、延迟大缺点，尤其在网络负载重情况下。
星形指网络中所有节点连接到中心交换机，节点之间通信经过交换机路由转发，具有通信吞吐量高、延迟小、连线较简单优点，但存在成本高、交换机单点故障风险缺点。 本题为了满足嵌入式系统对高带宽、低延迟通信要求，通过分析以上网络拓扑结构特点，FC网络应选择星形结构。
星形结构是最佳方案。 SAN通常有FC SAN和IP SAN两种实现技术。FC SAN采用I/O结合光线通道，IP SAN采用iSCSI实现异地间数据交换，具有简单、廉价、高速等优势。
4、智能电源模块首先进行系统初始化，再根据系统初始配置表对嵌入式系统其他模块供电。按照智能电源模块工作过程，判断有无中断，如有中断，则进入中断处理程序。如没有中断，则周期性地查询本模块温度、各路电流(给各模块供电)以及电源模块供电是否异常，如果异常，则进行异常处理，并报系统管理模块，由系统管理模块进行决策。
在中断处理程序中，首先屏蔽中断，喂看门狗，统计中断次数，接收系统控制模块各种命令，处理系统控制模块发来这些命令，打开中断。如果系统控制模块命令关机下电，则智能电源模块对所有模块(也包括自己)进行下电处理。 智能电源模块上管理软件处理流程图如图3所示。
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