2021年全国职业院校技能大赛高职组嵌入式技术应用开发赛项正式赛题

2021年全国职业院校技能大赛（高职组）GZ-2021031嵌入式技术应用开发赛项正式赛卷表1第一模块比赛任务书序号1任务描述任务1：GPIO基础驱动开发要求参赛选手基于嵌入式最小系统板实现对RGBLED灯及蜂鸣器的控制。任务2：数码管显示驱动开发要求参赛选手基于嵌入式最小系统板实现对功能电路板上数码管的控制。任务3：OLED显示驱动开发要求OLED静态显示指定信息。任务要求通过按键（任意按键，下同不再重复）控制RGBLED灯开启与关闭，红色、蓝色、绿色单色循环变换。通过按键控制蜂鸣器的开启与关闭。通过按键启动数码管依次切换如下指定数据：建党时间1921；建军时间1927；建国时间1949；当前时间2021。要求数据显示时间5-10秒，显示清晰便于观察。通过按键启动OLED显示指定文本信息：“立德树人、徳技并修”（文字内容显示清晰，文字大小16*16像素）。通过按键启动OLED显示指定图片（图片内容详见比赛现场下发U盘附件）通过按键启动语音交互系统播报指定文本信息：“庆祝中国共产党成立100周年”。通过按键启动语音交互系统进入识别模式，参赛选手根据控制指令实现对RGBLED灯的控制。控制指令仅限于“开灯、关灯、红色、绿色、蓝色”。通过按键启动OLED实时显示超声波传感器测距值及单位（字体大小16*16像素，单位cm，精确到小数点后一位，误差±1cm），显示格式：“距离值：”，要求测距值实时更新，数据显示清晰便于观察。超声波测距范围10.0~50.0cm，测距起点为超声波传感器发射探头最低点，测距终点为被测物体表面。通过按键启动OLED实时显示温度传感器温度值及单位（字体大小16*16像素，单位℃，精确到小数点后一位，误差±1℃），显示格式：“温度：XX.X℃”，要求温度值实时更新，显示清晰便于观察。通过按键启动OLED实时显示光照度传感器光照强度值及单位（字体大小16*16像素，单位lx，误差±20lx），显示格式：“光强度：XXXXXlx（若首位为0，则可以不显示）”，要求光照强度值实时更新，显示清晰便于观察。通过按键启动手势识别传感器界面交互显示，要求OLED所显示的方向标识（方向标识图片内容详见比赛现场下发U盘附件）与手势挥动方向一致，OLED显示清晰便于观察。要求通过按键启动ADC信号采集，要求OLED实时显示被测信号的频率与峰峰值参数（字体大小16*16像素，频率单位Hz，误差±5%；峰峰值单位mV，误差±5%），频率范围值为3000Hz~4000Hz，峰峰值范围为0~3000mV，要求频率与234任务4：语音交互系统应用开发要求语音交互系统实现指定文本信息播报及语音识别交互控制。5任务5：传感器数据采集与显示应用开发要求OLED实时显示超声波传感器、温度传感器、光照强度传感器数据。6任务6：手势识别传感器界面交互显示应用开发要求通过手势识别传感器切换OLED正确显示四种方向标识。任务7：ADC信号采集与显示应用开发要求OLED实时显示通过ADC单元采集的板载信号相关参数。7

峰峰值数据实时更新，显示清晰便于观察。任务8：DAC波形输出应用开发要求参赛选手基于嵌入式最小系统板输出指定波形，支持通过旋钮按键调节波形频率，OLED实时显示波形相关参数。注意事项：（1）第一模块竞赛阶段结束后，参赛选手禁止再次更新嵌入式系统应用程序。（2）第一模块竞赛测评过程中，上述任务只能使用1个综合程序，在现场评分裁判口令下，通过板载功能按键等逐个实现上述任务的结果展示。如因字符刷新速度过快，导致裁判无法确认显示字符是否正确，后果由选手自行承担。（3）第一模块竞赛测评结束后，参赛选手将功能电路板上交至裁判指定位置。要求嵌入式最小系统板能够稳定输出波形（波形仅限于方波、三角波、正弦波），支持通过旋钮按键调节该波形频率，支持通过旋钮按键切换输出波形，频率范围值为1KHz~10KHz，OLED实时显示波形频率参数，误差±5%，显示清晰便于观察。8

表2第二模块比赛任务流程表序号1任务描述任务1：主车启动主车放置B7位置处，在裁判示意比赛开始时，选手点击启动按钮，启动LED显示标志物的计时器，而后主车驶出。任务要求LED显示标志物在主车开始移动之后开启、在入库之前停止、中途暂停或未启动，均按5分钟计时。主车需按以下路径行进：B7->B6->D6->F6->F4->D4->B4->B2->D2->D12A6处静态标志物（A）与B6中心点距离范围任务2：主车测距100mm~400mm，记为h。主车须测的距离信息发送至LED显示主车位于B6处，获取位于A6处静态标标志物第二行显示。测量误差：±20mm志物（A）垂直平面到B6处中心点的距离。例如：测距为123mm，显示效果为：JL-123（±20）任务3：主车经过特殊地形主车从B6->C6->D6路线行进过程中，顺利通过带有特殊地形的路面（地形标志物），到达F6处。任务4：主车调光主车位于F6处，通过光照度传感器获取智能路灯标志物初始档位，并将智能路灯标志物档位调整设置到目标档位。任务5：主车语音识别交互主车按照F6->F4路径行驶，到达F4位置处，启动语音识别，获取语音播报标志物发出的语音命令编号。要求主车通过ZigBee将该条语音命令编号按指定格式上传至评分终端。比赛测试时裁判将指定地形标志物摆放位置，地形从四张中选择一张，所有参赛队一致。主车在通过地形标志物时，不能和地形标志物两侧护栏发生碰撞，否则认定任务失败。智能路灯标志物初始档位记为n。目标档位r的计算方式为：r=（h/100）%4+1，其中h为任务2的距离数据，单位为毫米。主车上传语音命令编号格式：0xAF,0x06,0xXX,0x02,0x00,0x00,0x01,0xBF;其中0xXX代表被识别的语音命令编号，其他字符固定不变。语音播报内容与编号说明：技能改变命运0x02、大赛点亮人生0x03、创造无限可能0x04、赛出新机制0x05、赛出高水平0x06、技能让生活更美好0x07。RFID卡数量共有3张，其中读取数据块内容仅需验证A密钥（0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF）即可。3张RFID卡均随机摆放在F4->B4坐标点(含F4、B4)之间的循迹线上，其中有且仅有一张RFID卡内含有完整且有效信息（从车指定路径和从车初始位置（仅限于F1、F2、F3））其余两张卡可能为空卡也可能有部分干扰信息。RFID卡指定数据块地址为：第2扇区第2个数据块；有效信息示例（字符串）：B4B6D6|F1，其中指定路径以第1个B4开头，以最后1个D6结束。主车需在不接触ETC抬杆（抬杆时间保持时间约为10秒）的情况下通过ETC系统。选手应计算好通过时间，避免抬杆下落触碰主车。若因此导致主车失控，则视为选手控制不当。3456任务6：主车获取RFID数据主车从F4->B4路线行进过程中，寻找到RFID卡，并读取其指定数据块内容。如有必要可优先执行任务7。7任务7：主车通过ETC系统主车在指定路线F4->E4->D4->B4上行进，在F4附近处使ETC系统感应到主车上携带的电子标签，打开抬杆，主车顺利通过ETC系统。8任务8：从车启动与交通灯识别从车应在规定的时间内识别出智能交通灯信号颜色，并主车到达B4处后，执行B4->A4避让，将识别结果发送至智能交通灯标志物（A），超时结果无效。开启主车功能电路板左右双闪灯。从车识别后只需将结果返回至智能交通灯标志物即可，从车启动行进至F2处，而后启动智能无需执行其他操作。交通灯标志物（A）进入识别模式，并在规

定的时间内识别出当前停留信号灯的颜色，按照指定格式发给智能交通灯标志物（A）进行比对确认。A2处静态标志物（B）中有两个二维码，选手均需要识别。二维码（一）信息为固定8个字节长度字符串，有效数据格式为“XYYYXY”字符，X代表大写A~Z中任意一个字母，Y代表0~9中任意一个数字，其他字节仅包含“*”、“/”、“<”、“>”、“#”、“%”，为干扰字符。例如，二维码（一）信息为：“A/145#B6”，则有效数据为“A145B6”字符。二维码（二）信息为一个计算公式，仅包含以下运算：加(+)、减(-)、乘(*)、除(/)、次幂（^）,涉及计算参数仅为r、n、y；其中r为任务4计算所得路灯目标档位，n为任务4所测得路灯标志物初始档位，y为任务11中所获取的立体车库(A)的初始层数。计算结果记为x。例如，二维码（二）信息为:((n*y+r)^4)/100。任务10：从车控制立体显示标志物显示从车从B2到达B4处，向位于C5处的立体显示标志物发送红外数据，控制立体显示标志物显示指定数据。任务11：从车按指定路线行进并倒车入库从车在B4处按照主车从任务6中获取的指定路线行进，到达D6处，从车查询立体车库（A）中的初始层数，记为y，并使用倒车入库方式进入立体车库（A），并控制其上升到指定层数（3层）。立体显示标志物使用车牌显示模式显示从车任务9中识别二维码（一）中的车牌信息和任务6中获取的从车初始位置。从车在B4处后的行进路线需按照任务6中RFID给定的路径行驶。在B6与D6之间行进应能顺利通过地形标志物。选手应在倒车驶入车库前确认其是否已经被控制下降到一层，并确认在倒车入库过程中确保停在合适位置，在车库上升过程中，从车如果从车库跌落，则视为选手控制不当，其责任由选手自行承担。道闸开启码为任务9中获取的有效数据。在练习赛道发任一车牌均可开启道闸标志物，在比赛赛道只有发送任务9中获取的有效数据才能开启，一段时间之后道闸标志物将自动关闭。选手需要控制时间，应当在道闸标志物开启之后快速通过，避免撞上抬杆。烽火台标志物开启码由r、n、y、x、q来确定。其中q=x&0xFFFF，则六字节开启码分别为：q的高八位、q的低八位、r的高八位、r的低八位、n的低八位、y的低八位。其中关于r、n、y、x的说明请参考任务9。选手应在倒车驶入车库前确认其是否已经被控制下降到一层，并确认在倒车入库过程中确保停在合适位置，在车库上升过程中，主车如果从车库跌落，则视为选手控制不当，其责任由选手自行承担。立体车库（B）上升到指定层数计算方式为：((z+y)^n)%4+1。9任务9：从车识别二维码从车在B2处，识别位于A2处静态标志物（B）上的二维码信息。并将有效数据发送至主车。101112任务12：主车通过道闸主车退出避让路线，控制道闸开启按照B4->B2路线行进，顺利通过道闸标志物。13任务13：主车开启烽火台报警标志物主车位于B2处，指定格式指令控制烽火台标志物开启。任务14：主车倒车入库主车在D2处，查询立体车库（B）中的初始层数，记为z，并使用倒车入库方式进入立体车库（B），并控制其上升到指定层数。主车入库完成后，发送对应指令开启无线充电标志物，关闭LED显示标志物计时。14

表3第二模块标志物摆放位置表序号81920设备名称立体车库标志物（A）立体车库标志物（B）智能TFT显示标志物（A）智能TFT显示标志物（B）静态显示标志物（A）静态显示标志物（B）智能交通灯标志物（A）智能交通灯标志物（B）烽火台标志物语音播报标志物LED显示标志物立体显示标志物ETC系统标志物道闸标志物智能路灯标志物无线充电标志物特殊地形标志物竞赛平台（主）出发点竞赛平台（从）出发点RFID摆放位置D7D1G6C1A6A2E1A5B1G4G2C5E4C3F7E5C6B7/3张备注入口朝向D6处入口朝向D2处显示屏朝向F6处显示屏朝向C2处静态数据源朝向B6标志物位置根据赛题需要允许微调静态数据源朝向B2标志物位置根据赛题需要允许微调信号灯朝向F2处信号灯朝向B4处红外接收朝向B2处喇叭朝向F4处显示屏朝向F2处标志物中心位于C5处天线朝向F4处道闸杆落在B3处光源朝向F6处标志物中心位于E5处标志物中心位于C6处车头朝向选手自行决定RFID卡内数据指定，仅限于F1、F2、F3车头朝向选手自行决定在F4-B4循迹线上任意位置上

图1第二模块竞赛设备路径示意图

表4第三模块比赛任务流程表序号1任务描述任务1：主车启动控制主车放置B7位置处，在裁判示意比赛开始时，选手点击启动按钮，启动LED显示标志物的计时器，而后主车驶出。任务要求LED显示标志物在主车开始移动之后开启、或在入库之前停止或中途暂停或未启动，均按5分钟计时。主车需按以下路径行进：B7->B6->D6->F6->F4->D4->B4->B2->入库坐标2智能TFT显示标志物（A）复位后显示一张默认图片，选手需要执行翻页操作找到需要识别的车牌图片（车牌图片任务2：主车车牌识别上不同位置有2张以上车牌信息，有效车牌为渐变绿色车牌，主车按照B6->D6行进，到达D6位置处，其他为干扰车牌，数据无效，汉字不需要识别）。控制D7处的智能TFT显示标志物（A）中图智能TFT显示标志物（A）显示车牌格式为：“国XYYYXY”。片翻页并识别有效车牌。其中“国”固定不变，后面6位号码，X代表A~Z中任意一个字母，Y代表0~9中任意一个数字。静态标志物上有三个二维码，分别为红色二维码、黄色二维码、绿色二维码，三个二维码摆放位置随机，但不会超出静态标志物显示窗口区，要求识别红色二维码里面的信息，其它二维码内容数据无效。红色二维码信息与语音播报说明：语音播报标志物仅播报红色二维码信息中的文字，其余数据无效。例如：二维码信息为“富强]339ab民主s”，则语音播报标志物只需播报“富强民主”。3任务3：主车二维码识别与语音播报主车在D6位置处，获取位于D5处静态标志物（A）上的二维码信息，然后将识别到的二维码信息按照指定格式发送到语音播报标志物上进行语音播报。4任务4：主车识别交通信号灯主车应在规定的时间内识别出交通灯信号颜色，并将识主车在D6->F6行进路线中，控制F7别结果按照指定格式发送至智能交通灯标志物，超时结果无处的智能交通灯标志物（A）进入识别模式，效。并在规定的时间内识别出当前停留信号灯主车识别后只需将结果返回至智能交通灯标志物即可，的颜色，按照指定格式发给智能交通灯标志无需执行其他操作。物（A）进行比对确认。任务5：主车识别二维码获取烽火台开启码主车到达F6位置处，识别位于G5处静态标志物（B）上的二维码信息。静态显示标志物（B）中二维码信息说明：有效信息仅包含大写字母和数字，其余为干扰字符，二维码数据长度不定。例如：二维码信息为：/-A*1xB2C|3-F4路径行进，到达F4（交通标志图片与图形颜色图片显示顺序不定）。位置处，控制G3处的智能TFT显示标志物交通标志对应的编号说明：（B）中图片翻页，主车识别交通标志图片，直行编号0x01左转编号0x02获取交通标志编号。主车识别图形颜色图右转编号0x03掉头编号0x04片，获取图形颜色信息，并按照指定格式将禁止直行编号0x05禁止通行编号0x06图形信息发送给智能TFT显示标志物（B）图形类别统计信息格式：AaBbCcDdEe，其中，A代表矩上显示（HEX显示模式），将颜色信息按照形，a为矩形的数量（0~9）；B代表圆形，b为圆形的数量（0~9）；指定格式发送给LED显示标志物第二排上C代表三角形，c为三角形的数量（0~9）;D代表菱形，d显示。为菱形数量（0~9）;E代表五角星，e为五角星数量（0~9）;此处规定正方形只归属于矩形，不归属于菱形，如果图形图

片中有图形重叠时，只需统计完整图形，不统计被遮盖图形（下面颜色统计规则一致）。智能TFT显示标志物（B）显示图形信息格式（HEX显示模式）为AaDdEe。例：矩形图形数量为1、菱形数量为2、五角星数量为3，则智能TFT显示标志物（B）上显示“A1D2E3”。颜色信息格式：FrFgFb，其中，F为固定字符，r为红色图形数量（0~9）；g为绿色图形的数量（0~9）；b为蓝色图形的数量（0~9）。LED显示标志物第二排显示格式为FrFgFb。例：红色图形数量为3、绿色图形数量为5、蓝色图形数量为1，则LED显示标志物第二排显示“F3F5F1”。任务7：主车开启烽火台报警主车在F4位置处，向位于E3处的烽火台标志物发送指定命令，开启烽火台标志物报警功能。烽火台报警标志物开启码：由任务5中的有效数据经过数据处理算法计算后获得。烽火台标志物开启码计算方式详见数据处理算法文件。78在练习赛道发任意车牌均可开启道闸标志物，在比赛赛任务8：主车控制道闸标志物道只有发送任务2中识别的车牌才能开启，一段时间之后，主车在F4->D4->B4行进到B4过程中，道闸标志物将自动关闭。须将任务2中识别的车牌按照指定格式发选手需要控制时间，应当在道闸标志物开启之后快速通送到道闸标志物上显示，并控制其开启。过，避免撞上抬杆。任务9：主车控制立体显示标志物立体显示标志物显示命令格式说明：0xFF、0x15、0xXX、主车按照B4->B2行进，到达B2位置处，0x00、0x00、0x00。其中0xXX为通过任务6中识别到的交向位于A2处的立体显示标志物发送红外数通标志编号。据，控制立体显示标志物显示交通标志。任务10：主车识别交通信号灯与倒车入库主车在B2位置处，控制C3处的智能交通灯标志物（B）进入识别模式，并在规定的时间内识别出当前停留信号灯的颜色，按照指定格式发给智能交通灯标志物（B）进行比对确认。主车识别交通灯后，根据交通灯颜色信息驶入不同车库，要求采用倒车入库方式，成功入库后关闭LED显示标志物计时器。主车应在规定的时间内识别出交通灯信号颜色，并将识别结果按照指定结果发送至智能交通灯标志物，超时结果无效。主车识别后只需将结果返回至智能交通灯标志物即可，无需执行其他操作。交通灯颜色信息与车库位置说明：交通灯为红色进入1号车库（坐标点：B1）交通灯为黄色进入2号车库（坐标点：D1）交通灯为绿色进入3号车库（坐标点：F1）910

表5第三模块标志物摆放位置表序号设备名称道闸标志物语音播报标志物智能TFT显示标志物（A）智能TFT显示标志物（B）烽火台标志物智能交通灯标志物（A）智能交通灯标志物（B）LED显示标志物立体显示标志物静态显示标志物（A）静态显示标志物（B）竞赛平台（主）出发点摆放位置C5A4D7G3E3F7C3E1A2D5G5B7备注抬杆朝向C4处喇叭朝向B4处显示屏朝向D6处显示屏朝向F4处红外朝向F4处信号灯朝向E6处信号灯朝向C2处显示屏朝向E2处正面朝向B2处静态数据源朝向D6标志物位置根据赛题需要允许微调静态数据源朝向F6标志物位置根据赛题需要允许微调主车放置在B7处车头方向由选手自行决定

图2第三模块竞赛设备路径示意图

数据处理方法（SHA1编码）一、SHA1编码概述安全散列算法（英语：SecureHashAlgorithm，缩写为SHA）是一个密码散列函数家族，是FIPS所认证的安全散列算法。SHA-1（英语：SecureHashAlgorithm1，中文名：安全散列算法1）是SHA家族中重要的一员，其本质是一种密码散列函数，能计算出一个消息所对应到的，长度固定的字符串（又称消息摘要）的算法。二、SHA1编码过程SHA1编码的基本原理是对于若干长度的消息，会产生一个若干位的消息摘要。当接收到消息的时候，这个消息摘要可以用来计算数据的完整性。编码步骤如下：1.将二维码中提取的有效文本信息称为原始数据，然后计算出原始数据的二进制位数长度（以下简称消息摘要）。2.如果消息摘要不足192位，则进行位数补足。补位方式：先补一个0x10，然后再补0x00，直到消息摘要满足160位。补位至少补1位。3.将原始数据二进制位数长度（如原始数据为“A1B2C3D4E5”，则位长为80）补位到已经进行补位操作的消息后面。用一个32位的数据来表示原始消息的长度（长度80用32位数据表示为：0x00000050），补位后消息摘要为192位。4.对于192位的消息摘要进行分组，将其分成6份子密文分组，每份子密文分组为32位，使用W[t]（t=0,1,…,5）来表示这6份子密文分组，并计算出常量K，计算方式如下：（备注：“<<<”为循环左移符号）K=W

本文标签： 标志物 显示 主车