目錄
全國(guó)職業(yè)院校技能大賽嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)賽項(xiàng)
競(jìng)賽模塊:?模塊一
競(jìng)賽注意事項(xiàng)
第一模塊 嵌入式系統(tǒng)硬件制作與驅(qū)動(dòng)開發(fā) 競(jìng)賽任務(wù)書(第5套)
一、總體要求
二、競(jìng)賽任務(wù)表
競(jìng)賽模塊:?模塊二
競(jìng)賽注意事項(xiàng)
第二模塊 嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用程序開發(fā) 競(jìng)賽任務(wù)書(第5套)
一、總體要求
二、競(jìng)賽任務(wù)表
三、標(biāo)志物擺放位置表
四、競(jìng)賽平臺(tái)位置示意圖
競(jìng)賽模塊:?模塊三
競(jìng)賽注意事項(xiàng)
第三模塊 嵌入式系統(tǒng)邊緣計(jì)算應(yīng)用開發(fā) 競(jìng)賽任務(wù)書(第5套)
一、總體要求
二、競(jìng)賽任務(wù)表
三、標(biāo)志物擺放位置表
四、競(jìng)賽平臺(tái)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
二、線性反饋移位寄存器(LFSR)編碼過程
全國(guó)職業(yè)院校技能大賽嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)賽項(xiàng)
競(jìng)
賽
任
務(wù)
書
(第5套)
競(jìng)賽模塊:?模塊一
競(jìng)賽注意事項(xiàng)
1. 選手競(jìng)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(shí)向現(xiàn)場(chǎng)裁判報(bào)告,由現(xiàn)場(chǎng)裁判處理。
2. 競(jìng)賽期間選手不得做出影響他人的動(dòng)作,或者發(fā)出噪音干擾其他參賽選手正常競(jìng)賽。
3. 所有參賽選手進(jìn)入賽場(chǎng)后,直到比賽結(jié)束之前,禁止向賽場(chǎng)任何人透露任何關(guān)于個(gè)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(jìng)賽當(dāng)天的賽位號(hào),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(shí)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(jìng)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(shí)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(qǐng)仔細(xì)檢查,不得惡意補(bǔ)領(lǐng)器件,超過規(guī)定時(shí)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(jìng)賽測(cè)評(píng)開始前,完成程序下載、固化,第一模塊競(jìng)賽測(cè)評(píng)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(jìng)賽結(jié)束后,參賽選手應(yīng)將現(xiàn)場(chǎng)下發(fā)的所有資料整理并交給現(xiàn)場(chǎng)裁判,不得將現(xiàn)場(chǎng)下發(fā)的任何材料帶離競(jìng)賽現(xiàn)場(chǎng)。
8. 競(jìng)賽現(xiàn)場(chǎng)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(duì)測(cè)試和固化程序,若競(jìng)賽測(cè)評(píng)需要使用標(biāo)準(zhǔn)板進(jìn)行測(cè)評(píng),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(jìng)賽結(jié)束后回收,不得損壞或帶離賽場(chǎng),否則按照違紀(jì)處理。
9. 本題僅為樣題,正式賽題以競(jìng)賽日現(xiàn)場(chǎng)拆封下發(fā)的題目為準(zhǔn)。
第一模塊 嵌入式系統(tǒng)硬件制作與驅(qū)動(dòng)開發(fā) 競(jìng)賽任務(wù)書(第5套)
一、總體要求
本競(jìng)賽模塊要求使用競(jìng)賽現(xiàn)場(chǎng)下發(fā)的嵌入式系統(tǒng)功能電路板(搭載國(guó)產(chǎn)自主嵌入式微處理器)完成硬件制作和驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)與測(cè)試,具體競(jìng)賽任務(wù)要求見競(jìng)賽任務(wù)表。其中,嵌入式系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)開發(fā)任務(wù)表中競(jìng)賽任務(wù)1-6由選手自行選擇實(shí)現(xiàn)方式,任務(wù)7-8由裁判基于實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的命令行終端輸入任務(wù)測(cè)評(píng)啟動(dòng)命令后進(jìn)行各競(jìng)賽任務(wù)測(cè)評(píng)。各競(jìng)賽任務(wù)見競(jìng)賽任務(wù)表中對(duì)應(yīng)競(jìng)賽任務(wù)描述。
二、競(jìng)賽任務(wù)表
(一)功能電路板硬件制作任務(wù)表
序號(hào) |
任務(wù)描述 |
任務(wù)要求 |
1 |
任務(wù):嵌入式系統(tǒng)功能電路板裝配與焊接 |
1. 根據(jù)賽場(chǎng)提供的嵌入式系統(tǒng)板電路圖和物料清單,從提供的元器件中選擇元器件,準(zhǔn)確地焊接在賽場(chǎng)提供的線路板上,完成嵌入式系統(tǒng)硬件制作。 2.?焊接要求:在印制電路板上所焊接的元器件的焊點(diǎn)大小適中、光滑、圓潤(rùn)、干凈,無毛刺;無漏、假、虛、連焊,引腳加工尺寸及成形符合工藝要求;導(dǎo)線長(zhǎng)度、剝線頭長(zhǎng)度符合工藝要求,芯線完結(jié)果好,捻線頭鍍錫。 3.?裝配要求:元器件焊接安裝無錯(cuò)漏,元器件、導(dǎo)線安裝及元器件上字符標(biāo)示方向均應(yīng)符合工藝要求;電路板上插件位置正確,接插件、緊固件安裝可靠牢固;線路板和元器件無燙傷和劃傷處,整機(jī)清潔無污物。 |
(二)嵌入式系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)任務(wù)表
序號(hào) |
任務(wù)描述 |
任務(wù)要求 |
1 |
任務(wù)1:GPIO基礎(chǔ)驅(qū)動(dòng)開發(fā) 要求基于功能電路板通過編程實(shí)現(xiàn)GPIO控制。 |
1. 通過編程實(shí)現(xiàn)對(duì)板載RGB LED燈亮滅控制,按照紅燈、綠燈、藍(lán)燈順序?qū)崿F(xiàn)紅燈亮閃爍1S間隔2次后關(guān)閉、綠燈亮閃爍1S間隔2次后關(guān)閉、藍(lán)燈閃爍1S,間隔2次后關(guān)閉。 2. 通過編程實(shí)現(xiàn)對(duì)板載RGB LED燈的紅色燈光亮度漸變控制,要求實(shí)現(xiàn)燈光亮度由亮到暗,由暗到亮的呼吸燈效果。 |
2 |
任務(wù)2:任務(wù)編號(hào)輪詢顯示系統(tǒng) 要求基于功能電路板通過編程實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管任務(wù)編號(hào)輪詢顯示系統(tǒng)。 |
通過編程實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管顯示競(jìng)賽日的日期和選手工位號(hào)。 例如競(jìng)賽日期為6月1日,選手工位號(hào)為為015,則四位數(shù)碼管應(yīng)交替顯示競(jìng)賽日期0601和工位號(hào)-015,顯示格式為:0601和-015。顯示間隔不少于2S,即數(shù)碼管顯示競(jìng)賽日期至少2S后切換顯示工位號(hào),切換顯示次數(shù)不少于1次。 |
3 |
任務(wù)3:LCD顯示屏顯示應(yīng)用開發(fā) 要求基于功能電路板通過編程實(shí)現(xiàn)LCD顯示指定信息。 |
1. 通過編程實(shí)現(xiàn)在LCD顯示屏上顯示指定圖形信息,顯示圖形:三角形、長(zhǎng)方形、梯形,三角形顯示綠色、長(zhǎng)方形顯示紅色、梯形顯示藍(lán)色,要求清晰顯示該圖形信息。 2. 通過編程實(shí)現(xiàn)LCD顯示滑塊控件,要求設(shè)計(jì)三組滑塊控件,控件步進(jìn)值為1,最大值為100,最小值為0,三組控件數(shù)值分別對(duì)應(yīng)RGB燈(紅、綠、藍(lán))亮度0%-100%,通過改變滑塊控件位置能夠?qū)崿F(xiàn)RGB燈(紅、綠、藍(lán))亮度控制。 屏幕顯示單個(gè)控件樣式如下圖所示: ? |
4 |
任務(wù)4:語音交互應(yīng)用開發(fā) 要求語音交互系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)指定文本信息播報(bào)、語音識(shí)別交互、語音交互內(nèi)容顯示。 |
1.?通過編程實(shí)現(xiàn)語音交互系統(tǒng)播報(bào)指定文本信息,信息內(nèi)容為“奏響新時(shí)代社會(huì)主義民主政治華彩樂章”。 2. 要求通過語音控制語音模塊播報(bào)當(dāng)前溫度傳感器實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),播報(bào)格式為:“當(dāng)前溫度為XX.X攝氏度”,待識(shí)別詞條內(nèi)容為:“查詢當(dāng)前溫度”。 示例:若選手說出“查詢當(dāng)前溫度”指令,則語音模塊應(yīng)播報(bào):“當(dāng)前溫度為XX.X攝氏度”。 |
5 |
任務(wù)5:傳感器數(shù)據(jù)采集與顯示應(yīng)用開發(fā) 要求LCD顯示屏實(shí)時(shí)正確顯示光照度傳感器數(shù)據(jù)。 |
1. 通過編程實(shí)現(xiàn)啟動(dòng) LCD 顯示屏實(shí)時(shí)正確顯示光照度傳感器數(shù)據(jù)信息,顯示格式:“當(dāng)前環(huán)境光強(qiáng)度:XXX lx(若 首位為 0,則可以不顯示)”。 2.?通過編程實(shí)現(xiàn)當(dāng)光照強(qiáng)度≤100 lx時(shí),RGB LED燈點(diǎn)亮(顯示顏色不做要求),當(dāng)光照強(qiáng)度>100 lx時(shí),RGB LED燈關(guān)閉。 |
6 |
任務(wù)6:車輛雷達(dá)檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 要求基于功能電路板通過編程實(shí)現(xiàn)雷達(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 |
1. 通過編程實(shí)現(xiàn)LCD實(shí)時(shí)顯示任意超聲波傳感器數(shù)據(jù)信息,顯示格式:“距離:XXX cm”(誤差:±2cm)。 2. 通過編程實(shí)現(xiàn)LCD實(shí)時(shí)正確顯示超聲波傳感器數(shù)據(jù)信息,當(dāng)超聲波測(cè)距離超過20cm時(shí),LCD顯示U盤附件圖片A界面,同時(shí)全彩RGB燈亮綠色燈光;當(dāng)A超聲波測(cè)距離不超過20cm且不小于10cm時(shí),LCD顯示U盤附件圖片B界面,同時(shí)全彩RGB燈亮黃色燈光;當(dāng)A超聲波測(cè)距離小于10cm時(shí),LCD顯示U盤附件圖片C界面,同時(shí)全彩RGB燈亮紅色燈光且蜂鳴器持續(xù)鳴響。 |
7 |
任務(wù) 7:簡(jiǎn)易多波形發(fā)生器設(shè)計(jì) 要求基于功能電路板實(shí)現(xiàn)指定方波、三角波、正弦波的輸出。 本任務(wù)啟動(dòng)命令:task01 |
通過編程實(shí)現(xiàn)指定頻率輸出的方波、三角波、正弦波。頻率信息由現(xiàn)場(chǎng)裁判指定(頻率范圍:1KHz-5KHz)。 |
8 |
任務(wù)8:GPIO外圍設(shè)備開發(fā) 要求:通過編程實(shí)現(xiàn)音符“1,2,3,4,5,6,7”播放 本任務(wù)啟動(dòng)命令:task02 |
使用給定的GPIO口驅(qū)動(dòng)播放器實(shí)現(xiàn)音符“1,2,3,4,5,6,7”播放 |
備注: 1. 競(jìng)賽裝聯(lián)調(diào)試階段結(jié)束后,參賽選手應(yīng)停止功能電路板裝聯(lián)、調(diào)試,并將電腦置于關(guān)閉狀態(tài)。 2. 競(jìng)賽測(cè)評(píng)過程中,上述任務(wù)只能使用1個(gè)綜合程序完成功能演示,在現(xiàn)場(chǎng)評(píng)分裁判口令下,通過板載功能按鍵或其他方式等逐個(gè)實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)的結(jié)果展示,單個(gè)任務(wù)測(cè)評(píng)演示次數(shù)不超過3次,否則認(rèn)定為任務(wù)未完成,如因頁面刷新速度過快,導(dǎo)致裁判無法確認(rèn)顯示內(nèi)容是否正確,后果由選手自行承擔(dān)。 3. 競(jìng)賽測(cè)評(píng)結(jié)束后,參賽選手將功能電路板粘貼加密編號(hào)后上交至裁判指定位置。 |
全國(guó)職業(yè)院校技能大賽
嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)賽項(xiàng)
競(jìng)
賽
任
務(wù)
書
(第5套)
競(jìng)賽模塊:?模塊二
競(jìng)賽注意事項(xiàng)
1. 選手競(jìng)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,且務(wù)必遠(yuǎn)離飲用水、飲料等液體。若因操作不當(dāng)導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)問題應(yīng)及時(shí)向現(xiàn)場(chǎng)裁判報(bào)告,由現(xiàn)場(chǎng)裁判處理。
2. 競(jìng)賽期間選手不得做出影響他人的動(dòng)作,或者發(fā)出噪音,干擾其他參賽選手的正常競(jìng)賽。
3. 所有參賽選手進(jìn)入賽場(chǎng)后,直到競(jìng)賽結(jié)束之前,禁止向賽場(chǎng)任何人透露任何關(guān)于個(gè)人身份的相關(guān)信息。競(jìng)賽結(jié)束前需參賽選手簽字確認(rèn)的所有文件,只填寫競(jìng)賽當(dāng)天的工位號(hào),填寫其他信息均無效。
4. 參賽選手要注意及時(shí)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. 選手可以在競(jìng)賽測(cè)試階段的規(guī)定時(shí)間內(nèi)按序進(jìn)入練習(xí)賽道進(jìn)行測(cè)試,每次限時(shí)5分鐘,參賽隊(duì)若放棄賽道任務(wù)測(cè)試機(jī)會(huì),隊(duì)長(zhǎng)須前往競(jìng)賽測(cè)試區(qū)確認(rèn)簽字,表明自愿放棄測(cè)試機(jī)會(huì),此次測(cè)試時(shí)間輪空且放棄不補(bǔ),須等待下一輪測(cè)試機(jī)會(huì),每隊(duì)測(cè)試機(jī)會(huì)均等。
6. 本模塊競(jìng)賽共有兩輪測(cè)評(píng)機(jī)會(huì),每輪2次測(cè)評(píng)機(jī)會(huì),2次測(cè)評(píng)合計(jì)時(shí)長(zhǎng)不超過5分鐘,超過部分將不記錄成績(jī)。取兩輪中最高成績(jī)?yōu)樽罱K成績(jī),競(jìng)賽平臺(tái)開始運(yùn)行后需完全獨(dú)立完成競(jìng)賽任務(wù),期間不得手動(dòng)控制,在競(jìng)賽平臺(tái)啟動(dòng)之后,至選手確認(rèn)競(jìng)賽測(cè)試結(jié)束之前,選手不得觸碰競(jìng)賽平臺(tái)。
7. 第一輪競(jìng)賽測(cè)評(píng)結(jié)束后,各參賽隊(duì)擁有等長(zhǎng)的調(diào)試時(shí)間與相同的練習(xí)賽道使用時(shí)間,超過規(guī)定時(shí)間不得繼續(xù)操作,需將競(jìng)賽單元再次上交至指定位置。
8. 競(jìng)賽結(jié)束后,參賽選手應(yīng)將現(xiàn)場(chǎng)下發(fā)所有資料、附件、資料盤等整理并交給現(xiàn)場(chǎng)裁判,不得將現(xiàn)場(chǎng)下發(fā)的任何材料帶離競(jìng)賽現(xiàn)場(chǎng)。
9. 本題僅為樣題,正式賽題以競(jìng)賽日現(xiàn)場(chǎng)拆封下發(fā)的題目為準(zhǔn)。
第二模塊 嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用程序開發(fā) 競(jìng)賽任務(wù)書(第5套)
一、總體要求
參賽選手根據(jù)競(jìng)賽現(xiàn)場(chǎng)抽取的競(jìng)賽任務(wù)書編寫相關(guān)嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用程序,參賽選手需在規(guī)定時(shí)間內(nèi),使嵌入式智能車開發(fā)單元A(以下簡(jiǎn)稱“A車”)、嵌入式智能車開發(fā)單元B(以下簡(jiǎn)稱“B車”)在智能標(biāo)志物交互應(yīng)用沙盤單元模擬的智能化場(chǎng)景中完成各項(xiàng)賽道功能任務(wù)。
二、競(jìng)賽任務(wù)表
序號(hào) |
任務(wù)要求 |
說明 |
1 |
任務(wù)1:A車啟動(dòng) A車放置B7位置處,在裁判示意競(jìng)賽開始時(shí),選手點(diǎn)擊啟動(dòng)按鈕,啟動(dòng)智能顯示標(biāo)志物的計(jì)時(shí)器,而后A車駛出。 |
1. 智能顯示標(biāo)志物在A車開始移動(dòng)之前開啟計(jì)時(shí)。 2. A車需按以下路徑行進(jìn):B7→B6→D6→F6→F4→D4→B4→B2→D2→D1 |
2 |
任務(wù)2:A車通過特殊地形 A車從B6→C6→D6路線行進(jìn)過程中,順利通過帶有特殊地形的路面(特殊地形標(biāo)志物),到達(dá)F6處。 |
1. 競(jìng)賽測(cè)試時(shí)裁判將指定地形標(biāo)志物擺放位置,地形從四張中選擇一張,所有參賽隊(duì)一致。 2. A車在通過地形標(biāo)志物時(shí),不能和地形標(biāo)志物兩側(cè)護(hù)欄發(fā)生碰撞,否則認(rèn)定任務(wù)失敗。 |
3 |
任務(wù)3:A車完成語音交互 A車在F6位置處,啟動(dòng)語音識(shí)別,獲取智能公交站發(fā)出的語音信息。 要求A車通過ZigBee將該公交站播報(bào)對(duì)應(yīng)的語音信息編號(hào)按指定格式上傳至評(píng)分終端。 |
1. A車上傳語音信息編號(hào)格式:0xAF,0x06,0xXX,0x02,0x00,0x00,0x01,0xBF;其中0xXX代表被識(shí)別的語音信息編號(hào),其他字符固定不變。 2. 語音播報(bào)信息與編號(hào)說明: 富強(qiáng) 民主 編號(hào)0x02 ?文明 和諧 編號(hào)0x03 ?自由 平等 編號(hào)0x04 公正 法治 編號(hào)0x05 ?愛國(guó) 敬業(yè) 編號(hào)0x06 ?誠信 友善 編號(hào)0x07 |
4 |
任務(wù)4:A車進(jìn)行距離信息采集 A車位于F6處,獲取位于G6處靜態(tài)標(biāo)志物(A)垂直平面到F6處中心點(diǎn)的距離。 |
F7處靜態(tài)標(biāo)志物(A)與G6中心點(diǎn)距離范圍100mm~400mm,記為h。A車須測(cè)的距離信息發(fā)送至多功能信息顯示-A標(biāo)志物顯示。測(cè)量誤差:±20mm 示例:測(cè)距為123mm,其顯示效果為:JL-123(±20) |
5 |
任務(wù)5:A車完成智能路燈調(diào)光 A車位于F4處,通過光照度傳感器獲取光照強(qiáng)度數(shù)據(jù),獲取位于F4處智能路燈初始檔位,并將智能路燈標(biāo)志物檔位調(diào)整到目標(biāo)檔位。 |
1. 智能路燈標(biāo)志物初始檔位記為n。 2. 目標(biāo)檔位計(jì)算方式為:(h/100)%4+1計(jì)算后得到,其中h為任務(wù)4的距離數(shù)據(jù),單位為毫米。 |
6 |
任務(wù)6:A車獲取RFID數(shù)據(jù) A車從F4→B4路線行進(jìn)過程中,尋找到RFID卡片,并讀取其指定數(shù)據(jù)塊內(nèi)容。如有必要可優(yōu)先執(zhí)行任務(wù)7。 |
1. RFID卡片共有3張,讀取各卡片數(shù)據(jù)塊內(nèi)容僅需驗(yàn)證A密鑰(0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF)即可。 2. 3張RFID卡片隨機(jī)放置在F4→B4坐標(biāo)點(diǎn)(含F(xiàn)4、B4)之間的循跡線上,其中有且僅有一張RFID卡內(nèi)含有完整且有效信息(B車指定路徑和B車初始位置(初始位置僅限于F1、F2、F3))其余兩張卡片可能為空卡片,也可能存有干擾信息。 3. RFID卡指定數(shù)據(jù)塊地址為:第2扇區(qū)第2個(gè)數(shù)據(jù)塊; 示例:有效信息示例(字符串):B4B6D6|F1,其中指定路徑以第1個(gè)B4開頭,以最后1個(gè)D6結(jié)束,F(xiàn)1則為B車的初始位置。 |
7 |
任務(wù)7:A車通過智能ETC系統(tǒng) A車在指定路線F4→E4→D4→B4上行進(jìn),在F4附近處使智能ETC系統(tǒng)感應(yīng)到A車上攜帶的電子標(biāo)簽,查詢智能ETC系統(tǒng)閘門開啟后A車順利通過ETC系統(tǒng)。 |
1. A車需在不接觸ETC閘桿(閘桿抬起時(shí)間約為10秒)的情況下通過智能ETC系統(tǒng)。 2. 選手應(yīng)計(jì)算好通過時(shí)間,避免閘桿下落觸碰A車。若因此導(dǎo)致A車失控,則視為選手控制不當(dāng)。 |
8 |
任務(wù)8:B車啟動(dòng)與智能交通信號(hào)燈識(shí)別 A車到達(dá)B4處后,執(zhí)行B4→A4避讓,開啟A車功能電路板左右雙閃燈。 B車啟動(dòng)行進(jìn)至F2處,而后啟動(dòng)智能交通信號(hào)燈標(biāo)志物(A)進(jìn)入識(shí)別模式,并在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)識(shí)別出當(dāng)前停留信號(hào)燈的顏色,按照指定格式發(fā)給智能交通信號(hào)燈(A)標(biāo)志物進(jìn)行比對(duì)確認(rèn)。 |
1. B車應(yīng)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)識(shí)別出智能交通信號(hào)燈顏色,并將識(shí)別結(jié)果發(fā)送至智能交通信號(hào)燈標(biāo)志物(A),超時(shí)結(jié)果無效。 2. B車識(shí)別后只需將結(jié)果返回至智能交通信號(hào)燈標(biāo)志物即可,無需執(zhí)行其他操作。 3. B車需采用視頻循跡方式完成所有路徑任務(wù),使用其他方式完成則路徑任務(wù)不得分。 |
9 |
任務(wù)9:B車識(shí)別二維碼 B車在B2處,識(shí)別位于A2處靜態(tài)標(biāo)志物(B)上的二維碼信息。并將有效數(shù)據(jù)發(fā)送至A車。 |
1. A2處靜態(tài)標(biāo)志物(B)中有兩個(gè)二維碼,選手均需要識(shí)別。 2. 二維碼(一)信息為固定8個(gè)字節(jié)長(zhǎng)度字符串,有效數(shù)據(jù)格式為“XYYYXY”字符,X代表大寫A~Z中任意一個(gè)字母,Y代表0~9中任意一個(gè)數(shù)字,其他字符均為干擾字符。例如,二維碼(一)信息為:“A/145#B6”,則有效數(shù)據(jù)為“A145B6”字符。 3. 二維碼(二)信息為一個(gè)計(jì)算公式,僅包含以下運(yùn)算:加(+)、減(-)、乘(*)、除(/)、次冪(^),涉及計(jì)算參數(shù)僅為h、n、y;其中h為任務(wù)4所得測(cè)距距離,n為任務(wù)5所測(cè)得路燈標(biāo)志物初始檔位,y為任務(wù)12中所獲取的立體車庫(A)的初始層數(shù)。計(jì)算結(jié)果記為x。例如,二維碼(一)信息為:((n*y+h)^4)/100。 |
10 |
任務(wù)10:B車控制智能立體顯示標(biāo)志物顯示 B車從B2到達(dá)B4處,向位于C5處的智能立體顯示標(biāo)志物發(fā)送紅外數(shù)據(jù),控制智能立體顯示標(biāo)志物顯示指定數(shù)據(jù)。 B2至B4途中,B車需打開智能道閘標(biāo)志物后才可通過。 |
1. 智能立體顯示標(biāo)志物使用車牌顯示模式顯示B車任務(wù)9中識(shí)別二維碼(一)中的車牌信息和任務(wù)6中獲取的B車初始位置。 2. 道閘開啟碼為任務(wù)9中獲取的有效數(shù)據(jù)。 |
11 |
任務(wù)11:B車按指定路線行進(jìn)并倒車入庫 B車在B4處按照A車從任務(wù)6中獲取的指定路線行進(jìn),到達(dá)D6處,B車查詢智能立體車庫(A)中的初始層數(shù),記為y,并使用倒車入庫方式進(jìn)入智能立體車庫(A),并控制其上升到指定層數(shù)(3層)。 |
1. B車在D4處后的行進(jìn)路線需按照任務(wù)6中RFID給定的路徑行駛。在B6與D6之間行進(jìn)應(yīng)能順利通過地形標(biāo)志物。 2. 競(jìng)賽測(cè)評(píng)時(shí)裁判現(xiàn)場(chǎng)將特殊地形擺放至指定位置,地形卡片任選一張,所有測(cè)評(píng)賽道中特殊地形擺放位置與地形卡片保持一致。B車在通過特殊地形時(shí),不能與特殊地形兩側(cè)護(hù)欄發(fā)生碰撞,否則認(rèn)定任務(wù)失敗。 3. 選手應(yīng)在倒車駛?cè)胲噹烨按_認(rèn)車庫是否已經(jīng)被控制下降到一層,并確認(rèn)在倒車入庫過程中確保停在合適位置,在車庫上升過程中,B車如果B車庫跌落,則視為選手控制不當(dāng)。 |
12 |
任務(wù)12:A車通過道閘 A車關(guān)閉雙閃,而后退出避讓路線,控制智能道閘開啟按照B4→B2路線行進(jìn)。 |
1. 智能道閘開啟碼為任務(wù)9中獲取的有效數(shù)據(jù)。 2. 在練習(xí)賽道發(fā)任一車牌均可開啟智能道閘,在競(jìng)賽測(cè)評(píng)賽道只有發(fā)送任務(wù)9中獲取的有效數(shù)據(jù)才能開啟,選手需要控制A車通行時(shí)間,應(yīng)當(dāng)在智能道閘開啟之后快速通過,避免撞上閘桿。 |
13 |
任務(wù)13:A車開啟智能報(bào)警臺(tái)標(biāo)志物 A車位于B2處,指定格式指令控制智能報(bào)警臺(tái)開啟。 |
智能報(bào)警臺(tái)開啟碼由h、n、y、x來確定。將h、n、y、x轉(zhuǎn)為16進(jìn)制數(shù)據(jù),則六字節(jié)開啟碼分別為:x的高八位、x的低八位、h的高八位、h的低八位、n的低八位、y的低八位。其中關(guān)于h、n、y、x的說明請(qǐng)參考任務(wù)9。 |
14 |
任務(wù)14:A車倒車入庫 A車在D2處,查詢智能立體車庫(B)中的初始層數(shù),記為z,并使用倒車入庫方式進(jìn)入智能立體車庫(B),并控制其上升到指定層數(shù)。 A車入庫完成后,發(fā)送對(duì)應(yīng)指令智能開啟智能無線充電標(biāo)志物和車載蜂鳴器,3S后關(guān)閉蜂鳴器和智能顯示標(biāo)志物計(jì)時(shí)。 |
1. 選手應(yīng)在倒車駛?cè)胲噹烨按_認(rèn)車庫是否已經(jīng)被控制下降到一層,并確認(rèn)在倒車入庫過程中確保停在合適位置,在車庫上升過程中,A車如果從B車庫跌落,則視為選手控制不當(dāng)。 2. 立體車庫(B)上升到指定層數(shù)計(jì)算方式為:((z+y)^n)%4+1。 3. 智能顯示標(biāo)志物在相關(guān)控制完成后關(guān)閉計(jì)時(shí)。 |
三、標(biāo)志物擺放位置表
序號(hào) |
設(shè)備名稱 |
擺放位置 |
備注 |
01 |
智能立體車庫(A) |
D7 |
入口朝向D6處 |
02 |
智能立體車庫(B) |
D1 |
入口朝向D2處 |
03 |
多功能信息顯示(A) |
A6 |
顯示屏朝向B6處 |
04 |
多功能信息顯示(B) |
C1 |
顯示屏朝向C2處 |
05 |
靜態(tài)標(biāo)志物(A) |
G6 |
靜態(tài)數(shù)據(jù)源朝向F6 標(biāo)志物位置根據(jù)賽題需要允許微調(diào) |
06 |
靜態(tài)標(biāo)志物(B) |
A2 |
靜態(tài)數(shù)據(jù)源朝向B2 標(biāo)志物位置根據(jù)賽題需要允許微調(diào) |
07 |
智能交通信號(hào)燈(A) |
E1 |
信號(hào)燈朝向F2處 |
08 |
智能交通信號(hào)燈(B) |
A5 |
信號(hào)燈朝向B4處 |
09 |
智能報(bào)警臺(tái) |
B1 |
紅外接器收朝向B2處 |
10 |
智能公交站 |
F7 |
喇叭朝向F6處 |
11 |
智能顯示 |
G2 |
顯示屏朝向F2處 |
12 |
智能立體顯示 |
C5 |
標(biāo)志物中心位于C5處 |
13 |
智能ETC系統(tǒng) |
E4 |
天線朝向F4處 |
14 |
智能道閘 |
C3 |
道閘桿落在B3處 |
15 |
智能路燈 |
G4 |
光源朝向F4處 |
16 |
智能無線充電 |
E5 |
標(biāo)志物中心位于E5處 |
17 |
特殊地形 |
C6 |
標(biāo)志物中心位于C6處 |
18 |
A車出發(fā)點(diǎn) |
B7 |
車頭朝向選手自行決定 |
19 |
B車出發(fā)點(diǎn) |
/ |
RFID卡內(nèi)數(shù)據(jù)指定,僅限于F1、F2、F3車頭朝向選手自行決定 |
20 |
RFID |
3張 |
在F4-B4循跡線上任意位置上 |
四、競(jìng)賽平臺(tái)位置示意圖
?
全國(guó)職業(yè)院校技能大賽
嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)賽項(xiàng)
競(jìng)
賽
任
務(wù)
書
(第5套)
競(jìng)賽模塊:?模塊三
競(jìng)賽注意事項(xiàng)
1. 選手競(jìng)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,且務(wù)必遠(yuǎn)離飲用水、飲料等液體。若因操作不當(dāng)導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)問題應(yīng)及時(shí)向現(xiàn)場(chǎng)裁判報(bào)告,由現(xiàn)場(chǎng)裁判處理。
2. 競(jìng)賽期間選手不得做出影響他人的動(dòng)作,或者發(fā)出噪音,干擾其他參賽選手的正常競(jìng)賽。
3. 所有參賽選手進(jìn)入賽場(chǎng)后,直到競(jìng)賽結(jié)束之前,禁止向賽場(chǎng)任何人透露任何關(guān)于個(gè)人身份的相關(guān)信息。競(jìng)賽結(jié)束前需參賽選手簽字確認(rèn)的所有文件,只填寫競(jìng)賽當(dāng)天的工位號(hào),填寫其他信息均無效。
4. 參賽選手要注意及時(shí)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. 選手可以在競(jìng)賽測(cè)試階段的規(guī)定時(shí)間內(nèi)按序進(jìn)入練習(xí)賽道進(jìn)行測(cè)試,每次限時(shí)5分鐘,參賽隊(duì)若放棄賽道任務(wù)測(cè)試機(jī)會(huì),隊(duì)長(zhǎng)須前往競(jìng)賽測(cè)試區(qū)確認(rèn)簽字,表明自愿放棄測(cè)試機(jī)會(huì),此次測(cè)試時(shí)間輪空且放棄不補(bǔ),須等待下一輪測(cè)試機(jī)會(huì),每隊(duì)測(cè)試機(jī)會(huì)均等。
6. 本模塊競(jìng)賽共有兩輪測(cè)評(píng)機(jī)會(huì),每輪2次測(cè)評(píng)機(jī)會(huì),2次測(cè)評(píng)合計(jì)時(shí)長(zhǎng)不超過5分鐘,超過部分將不記錄成績(jī)。取兩輪中最高成績(jī)?yōu)樽罱K成績(jī),競(jìng)賽平臺(tái)開始運(yùn)行后需完全獨(dú)立完成競(jìng)賽任務(wù),期間不得手動(dòng)控制,在競(jìng)賽平臺(tái)啟動(dòng)之后,至選手確認(rèn)競(jìng)賽測(cè)試結(jié)束之前,選手不得觸碰競(jìng)賽平臺(tái)。
7. 第一輪競(jìng)賽測(cè)評(píng)結(jié)束后,各參賽隊(duì)擁有等長(zhǎng)的調(diào)試時(shí)間與相同的練習(xí)賽道使用時(shí)間,超過規(guī)定時(shí)間不得繼續(xù)操作,需將競(jìng)賽單元再次上交至指定位置。
8. 競(jìng)賽結(jié)束后,參賽選手應(yīng)將現(xiàn)場(chǎng)下發(fā)所有資料、附件、資料盤等整理并交給現(xiàn)場(chǎng)裁判,不得將現(xiàn)場(chǎng)下發(fā)的任何材料帶離競(jìng)賽現(xiàn)場(chǎng)。
9. 本題僅為樣題,正式賽題以競(jìng)賽日現(xiàn)場(chǎng)拆封下發(fā)的題目為準(zhǔn)。
第三模塊 嵌入式系統(tǒng)邊緣計(jì)算應(yīng)用開發(fā) 競(jìng)賽任務(wù)書(第5套)
一、總體要求
本模塊競(jìng)賽要求使用嵌入式智能車開發(fā)單元A(以下簡(jiǎn)稱“A車”)及智能標(biāo)志物交互應(yīng)用沙盤單元共同完成嵌入式系統(tǒng)邊緣計(jì)算應(yīng)用開發(fā)的各項(xiàng)競(jìng)賽任務(wù),具體競(jìng)賽任務(wù)要求見競(jìng)賽任務(wù)表。
二、競(jìng)賽任務(wù)表
序號(hào) |
任務(wù)要求 |
說明 |
1 |
任務(wù) 1:A車啟動(dòng) A車放置 B7位置處,在裁判示意競(jìng)賽開始時(shí),選手點(diǎn)擊啟動(dòng)按鈕,啟動(dòng)智能顯示標(biāo)志物的計(jì)時(shí)模式,而后A車駛出。 |
B7→B6→B4→D4→D4→F6→F4→F2→D2→B2 |
2 |
任務(wù) 2:A車完成文字識(shí)別 A車在B4→D4的行進(jìn)路線中,到達(dá)C4位置處,控制C3處的多功能信息顯示標(biāo)志物(B)中圖片翻頁,A車識(shí)別文字圖片,獲取文字信息后發(fā)送到智能公交站標(biāo)志物上進(jìn)行語音播報(bào)。 |
多功能信息顯示標(biāo)志物(B)開機(jī)或重啟后顯示一張默認(rèn)圖片,選手需要執(zhí)行翻頁操作找到存在有效文字信息的圖片(僅一張圖片存在文字信息,其余為干擾圖片,干擾圖片中無文字信息,圖片順序不定)。 |
3 |
任務(wù) 3:A車完成交通信號(hào)燈識(shí)別 A車在整個(gè)任務(wù)中會(huì)進(jìn)行4次交通信號(hào)燈識(shí)別任務(wù),分別在D4→D6、F6→F4、F4→F2、F2→D2的行進(jìn)路線中,控制C5、G5、G3、E1處的智能交通信號(hào)燈標(biāo)志物進(jìn)入識(shí)別模式,并在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)識(shí)別出當(dāng)前停留信號(hào)燈的顏色,按照指定格式發(fā)給智能交通信號(hào)燈標(biāo)志物進(jìn)行比對(duì)確認(rèn)。 |
|
4 |
任務(wù) 4:A車進(jìn)行二維碼識(shí)別 A車在D6→F6的行進(jìn)路線中,在E6?位置處,識(shí)別位于 E5?處靜態(tài)標(biāo)志物(A)上的二維碼信息,按指定格式將二維碼上的信息轉(zhuǎn)為有效信息。 |
靜態(tài)標(biāo)志物(A)上有多個(gè)二維碼,其中有效信息僅包含小寫字母和數(shù)字,其余為干擾字符,二維碼數(shù)據(jù)長(zhǎng)度不定。 首先獲取多個(gè)二維碼上的有效數(shù)據(jù),然后將多個(gè)二維碼有效數(shù)據(jù)的最長(zhǎng)公共子串作為后面開啟報(bào)警臺(tái)任務(wù)使用的有效信息。 例如:二維碼信息為:/-a*1xb2c|3-<d4Me-5/,則有效數(shù)據(jù)為:A1B2C3D4E5。 假設(shè)一共有4個(gè)二維碼信息。 二維碼1有效信息:a1b2c3d4e5 二維碼2有效信息:a2b2c3d4e4 二維碼3有效信息:a3b3c3d4e6 二維碼4有效信息:a5b2c3d4e5 最長(zhǎng)公共子串為:c3d4e |
5 |
任務(wù) 5:A車開啟報(bào)警臺(tái) A車在 E6位置處,向位于E7 處的智能報(bào)警臺(tái)標(biāo)志物發(fā)送指定命令,開啟智能報(bào)警臺(tái)標(biāo)志物報(bào)警功能。 |
|
6 |
任務(wù) 6:A車完成行人數(shù)量檢測(cè)與圖形圖像識(shí)別 A車到達(dá) F4位置處,控制 E3處的多功能信息顯示標(biāo)志物(C)進(jìn)行圖片翻頁,A車識(shí)別行人圖片,獲取行人戴口罩行人數(shù)量信息。 A車識(shí)別圖形顏色圖片,獲取圖形顏色信息,并按照指定格式將戴口罩行人數(shù)量及圖形顏色信息發(fā)送給智能立體顯示標(biāo)志物上進(jìn)行顯示。 |
例如: 戴口罩行人數(shù)量為7,矩形圖形數(shù)量為1,菱形數(shù)量為2,三角形數(shù)量為3,青色圖形數(shù)量為3,品色圖形數(shù)量為5,則智能立體顯示標(biāo)志物上顯示的信息為A1B2C3357。 |
7 |
任務(wù)7:A車進(jìn)行車牌識(shí)別 A車在D4→F4→F2路線上行駛,到達(dá)F2處,首先通過翻頁獲取位于F1處多功能信息顯示標(biāo)志物(C)中顯示的車牌信息。然后識(shí)別圖中的有效車牌信息。最后將有效車牌信息發(fā)送至多功能信息顯示標(biāo)志物(C)顯示(車牌顯示模式)。 |
1.多功能信息顯示標(biāo)志物(A)開機(jī)或重啟后顯示一張默認(rèn)圖片,選手需要執(zhí)行翻頁操作找到需要識(shí)別的車牌圖片。 2.選手需要識(shí)別出車牌號(hào)。 3.多功能信息顯示標(biāo)志物(A)顯示車牌格式為:“國(guó)XXYYYY”。其中“國(guó)”固定不變,后面6位號(hào)碼,X代表A~Z 中任意一個(gè)字母,Y代表0~9中任意一個(gè)數(shù)字,字母中不包含I和O。A車將有效車牌進(jìn)行記錄。 4.有效車牌信息用于后續(xù)任務(wù)中智能道閘標(biāo)志物開啟。 |
8 |
任務(wù)8:A車進(jìn)行交通標(biāo)志識(shí)別 A車D2處,通過翻頁獲取位于D1處多功能信息顯示標(biāo)志物(C)中顯示的交通標(biāo)志及行人圖像信息。A車識(shí)別交通標(biāo)志圖片,獲取交通標(biāo)志類別作為有效信息。 |
1.多功能信息顯示標(biāo)志物(C)開機(jī)或重啟后默認(rèn)顯示一張默認(rèn)頁,需通過翻頁指令找到需要識(shí)別的交通標(biāo)志圖像,要求識(shí)別圖像中的交通標(biāo)志類別信息。 2.涉及的交通標(biāo)志類別包含:直行、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、掉頭、禁止掉頭、禁止左轉(zhuǎn)、禁止右轉(zhuǎn)、限速標(biāo)志。 3.交通標(biāo)志類別對(duì)應(yīng)A車入庫編號(hào),說明如下: 交通標(biāo)志類別為:直行、左轉(zhuǎn)→車庫A; 交通標(biāo)志類別為:右轉(zhuǎn)、掉頭→車庫B; 交通標(biāo)志類別為:禁止掉頭、禁止左轉(zhuǎn)→車庫C; 交通標(biāo)志類別為:禁止右轉(zhuǎn)、限速標(biāo)識(shí)→車庫D。 |
9 |
任務(wù) 9:A車通過智能道閘 A車在 D2→B2?行進(jìn)過程中,須將任務(wù) 7?中識(shí)別的有效車牌信息發(fā)送至智能道閘標(biāo)志物控制其開啟。 |
1. 在練習(xí)賽道發(fā)送任意消息均可開啟智能道閘標(biāo)志物,在競(jìng)賽賽道只有發(fā)送有效車牌信息才能開啟,一段時(shí)間之后,智能道閘標(biāo)志物將自動(dòng)關(guān)閉。 2. 選手需要控制時(shí)間,應(yīng)當(dāng)在智能道閘標(biāo)志物開啟之后快速通過,避免撞上閘桿。 |
10 |
任務(wù)10:A車倒車入庫 A車到達(dá)B2處,根據(jù)智能信息顯示標(biāo)志物(A)中識(shí)別到的行人數(shù)量信息,采用倒車入庫的方式駛?cè)雽?duì)應(yīng)車庫,入庫后關(guān)閉智能顯示標(biāo)志物計(jì)時(shí)器。 |
車庫A:坐標(biāo)A6 車庫B:坐標(biāo)A4 車庫C:坐標(biāo)A2 車庫D:坐標(biāo)B1 例如:任務(wù)8中獲取到的交通標(biāo)志類別為:禁止掉頭,則需要將A車停在車庫C,對(duì)應(yīng)坐標(biāo)為A2。 |
三、標(biāo)志物擺放位置表
序號(hào) |
設(shè)備名稱 |
擺放位置 |
備注 |
01 |
智能道閘 |
C1 |
閘桿朝向 C2?處 |
02 |
智能公交站 |
A3 |
喇叭朝向 B3處 |
03 |
多功能信息顯示(A) |
D1 |
顯示屏朝向 D2處 |
04 |
多功能信息顯示(B) |
C3 |
顯示屏朝向 C4處 |
05 |
多功能信息顯示(C) |
E3 |
顯示屏朝向F4處 |
06 |
智能報(bào)警臺(tái) |
E7 |
紅外朝向 E6處 |
07 |
智能交通信號(hào)燈(A) |
E1 |
信號(hào)燈朝向 F2處 |
08 |
智能交通信號(hào)燈(B) |
G3 |
信號(hào)燈朝向 F4處 |
09 |
智能交通信號(hào)燈(C) |
C5 |
信號(hào)燈朝向D4處 |
10 |
智能交通信號(hào)燈(D) |
G5 |
信號(hào)燈朝向 F6處 |
11 |
智能顯示 |
A5 |
顯示屏朝向 B5處 |
12 |
智能立體顯示 |
C7 |
正面朝向 C6處 |
13 |
靜態(tài)標(biāo)志物(A) |
E5 |
靜態(tài)數(shù)據(jù)源朝向E6 |
14 |
A車出發(fā)點(diǎn) |
B7 |
A車放置在 B7?處 車頭方向由選手自行決定 |
四、競(jìng)賽平臺(tái)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(jì)數(shù)器,BIST,數(shù)據(jù)的加密和CRC校驗(yàn)等。
一個(gè)反饋移位寄存器(feedback shift register)由兩部分組成:移位寄存器和反饋函數(shù)(feedback function)。移位寄存器是位序列,具有n位長(zhǎng)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(gè)位。新的最左端的位根據(jù)寄存器中其他位計(jì)算得到。移位寄存器輸出的一個(gè)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(shí)的長(zhǎng)度。
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????????密碼設(shè)計(jì)者喜歡用移位寄存器構(gòu)造序列密碼,因?yàn)檫@容易通過數(shù)字硬件實(shí)現(xiàn)。最簡(jiǎn)單的反饋移位寄存器是線性反饋移位寄存器(Linear Feedback Shift Register,LFSR)。反饋函數(shù)跟寄存器中某些位簡(jiǎn)單異或,這些位叫做抽頭序列(tap sequence),有時(shí)也叫Fibonacci配置(Fibonacci configuration)。因?yàn)檫@是一個(gè)簡(jiǎn)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(jì)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(jiǎn)單地對(duì)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(duì)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(gè)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。
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LFSR也具有周期。由于一個(gè)n級(jí)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(shí),一定會(huì)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(huì)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(gè)n級(jí)LFSR最多只能遍歷2n-1個(gè)狀態(tài),也就是說,一個(gè)n級(jí)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(duì)應(yīng)的特征多項(xiàng)式被稱為本原多項(xiàng)式。
產(chǎn)生一個(gè)給定階數(shù)的本原多項(xiàng)式最簡(jiǎn)單的方法是選擇一個(gè)隨機(jī)的多項(xiàng)式,然后測(cè)試它是否本原。下表列舉了一些不同階數(shù)的本原多項(xiàng)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(gè)數(shù)是LFSR的長(zhǎng)度,最后一個(gè)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(jì)數(shù)。當(dāng)移位寄存器比計(jì)算機(jī)的字還要長(zhǎng)時(shí),這個(gè)程序的計(jì)算時(shí)間會(huì)無限延長(zhǎng)。因此,本題所列舉的本原多項(xiàng)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(xiàng)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(gè)字節(jié)就是報(bào)警臺(tái)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(xiàng)式{1,0,0,1},查表可知本原多項(xiàng)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(shí)驗(yàn)結(jié)果
b4 |
b3 |
b2 |
b1 |
輸出 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
4. 將輸出數(shù)據(jù)重復(fù)生成至滿足6字節(jié)報(bào)警碼,輸出序列最低有效位串為:
11110101 10010001 11101011 00100011 11010110 01000111文章來源:http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-759426.html
5. 最后得到紅外報(bào)警器的6字節(jié)開啟碼為:0xF5、0x91、0xEB、0x23、0xD6、0x47.文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-759426.html
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