Probeklausur 4

Aufgaben. Lösungen: Probeklausur 4 - Lösungen.

  • Dauer: 90 Minuten
  • Hilfsmittel: 1 doppelseitig handbeschriebenes DIN-A4-Blatt, kein Taschenrechner
  • Gesamt: 100 Punkte
Nr.ThemaPunkte
1Grundlagen & C16
2Timer / PWM22
3Parallele I/O14
4Signalverarbeitung18
5CRC14
6Seriell & Leitungscodes10
7Interrupts / Software-Interrupt6

Aufgabe 1 - Grundlagen & C (16 P)

Kreuzen Sie an, welche Aussagen richtig sind.

1.1 Ein Cast von Zeigern (z. B. (StructPMC*)0x400E0600) ist bei hardwarenaher Programmierung notwendig und üblich. 1.2 static bei einer globalen Variablen beschränkt deren Sichtbarkeit auf die Moduldatei. 1.3 Die Optimierungsstufe -O0 eignet sich am besten zum Debuggen. 1.4 Bei einem Mikrocontroller sind Sensoren und Aktoren stets on-chip integriert. 1.5 1 << 18 setzt Bit 18; 0xF0 >> 4 ergibt 0x0F. 1.6 Ein DA-Wandler setzt digitale Werte in analoge Spannungen um.

Aufgabe 2 - Timer / PWM (22 P)

Ein 16-Bit-Timer am Board mit fCLK=25 MHzf_{CLK}=25\ \text{MHz} erzeugt ein PWM-Signal: Frequenz 1 kHz, Tastverhältnis 40 %. Prescaler aus 2, 8, 32, 128, 1024.

2.1 (2 P) Periodendauer des Signals? 2.2 (4 P) Optimaler Prescaler (Rechenweg)? 2.3 (3 P) Dauer eines Zählschritts in ns? 2.4 (4 P) Wert für RC? 2.5 (4 P) Wert für RA (40 %)? 2.6 (3 P) Wert für RB (an TIOB, 50 %)? 2.7 (2 P) Ein Modellbau-Servo braucht 20 ms Periode und 1,5 ms High für Mittelstellung. Welche Frequenz und welches Tastverhältnis sind das?

Aufgabe 3 - Parallele I/O (14 P)

High-aktive 7-Segment-Anzeige an PIOA (a=PA0 ... g=PA6), zu Beginn alles aus.

3.1 (6 P) Welche Ziffer erscheint nach:

PIOA->PIO_SODR = 0x66;

3.2 (8 P) Erklären Sie den Unterschied zwischen low-aktivem und high-aktivem Anschluss einer LED und begründen Sie, warum der low-aktive Anschluss (Ausgang zieht auf Masse) in der Praxis häufiger ist.

Aufgabe 4 - Signalverarbeitung (18 P)

S(t)=3sin⁡(2π⋅200 t)+1sin⁡(2π⋅400 t)+2sin⁡(2π⋅800 t)S(t) = 3\sin(2\pi\cdot 200\,t) + 1\sin(2\pi\cdot 400\,t) + 2\sin(2\pi\cdot 800\,t).

4.1 (3 P) Amplitudenspektrum angeben. 4.2 (2 P) Ist sin⁡(1600πt)\sin(1600\pi t) enthalten? Mit welcher Amplitude? 4.3 (4 P) Minimale Abtastfrequenz zur artefaktfreien Rekonstruktion? 4.4 (3 P) Die 800-Hz-Komponente wird mit fs=1000 Hzf_s = 1000\ \text{Hz} abgetastet. Alias-Frequenz? 4.5 (3 P) 12-Bit-ADC, Bereich 3,3 V. Auflösung? 4.6 (3 P) Abtastung mit fs=2000 Hzf_s = 2000\ \text{Hz}, 16 Bit, 4 s. Datenmenge in Byte?

Aufgabe 5 - CRC (14 P)

Generatorpolynom g(x)=x4+x3+1g(x) = x^4 + x^3 + 1.

5.1 (2 P) g(x)g(x) in binärer Form. 5.2 (7 P) Prüfbits (FCS) für die Nachricht 1011 (Modulo-2-Division). 5.3 (2 P) Wie lautet der komplette gesendete Code (Daten + FCS) in binärer und hexadezimaler Form? 5.4 (3 P) Wodurch unterscheidet sich CRC in der Fehlererkennung von einem einfachen Paritätsbit (VRC)?

Aufgabe 6 - Seriell & Leitungscodes (10 P)

6.1 (2 P) Erklären Sie „9600 8N1". 6.2 (3 P) Wie viele Zeichen pro Sekunde können bei 9600 8N1 maximal übertragen werden? 6.3 (2 P) Warum ist der Manchester-Code selbsttaktend und was kostet das? 6.4 (3 P) Ein Manchester-Signal nach G. E. Thomas (0 = steigend, 1 = fallend) zeigt die Flanken: steigend, steigend, fallend, fallend. Welche Bitfolge ist codiert?

Aufgabe 7 - Interrupts / Software-Interrupt (6 P)

7.1 (3 P) Wozu dient ein Software-Interrupt (SVC/SWI), und welchen Moduswechsel bewirkt er? 7.2 (3 P) Nennen Sie zwei Hardware-Features des NVIC (Cortex-M3), die Interrupts beschleunigen.

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