嵌入式工程師筆試試題及答案一、選擇題（每題3分，共30分）1.以下哪種數(shù)據(jù)類型在32位系統(tǒng)中占用的存儲空間最大？A.charB.intC.floatD.double答案：D解析：在32位系統(tǒng)中，char通常占用1個字節(jié)（8位）；int一般占用4個字節(jié)（32位）；float占用4個字節(jié)（32位）；而double占用8個字節(jié)（64位），所以占用存儲空間最大的是double。2.以下關于中斷的說法，錯誤的是：A.中斷是指CPU暫停正在執(zhí)行的程序，轉去執(zhí)行中斷服務程序的過程B.中斷可以提高CPU的利用率C.中斷只能由硬件觸發(fā)D.中斷服務程序執(zhí)行完畢后，CPU會返回到原來被中斷的程序繼續(xù)執(zhí)行答案：C解析：中斷是CPU暫停當前程序，轉去執(zhí)行中斷服務程序的過程，執(zhí)行完后返回原程序繼續(xù)執(zhí)行，這可以讓CPU在等待某些事件時去處理其他任務，提高了CPU的利用率，所以A、B、D選項正確。中斷不僅可以由硬件觸發(fā)，也可以由軟件觸發(fā)，例如某些系統(tǒng)調用會觸發(fā)軟件中斷，所以C選項錯誤。3.在C語言中，以下哪個運算符的優(yōu)先級最高？A.&&B.||C.!D.==答案：C解析：在C語言運算符優(yōu)先級中，邏輯非運算符“!”的優(yōu)先級高于關系運算符“==”，而關系運算符“==”的優(yōu)先級又高于邏輯與運算符“&&”，邏輯與運算符“&&”的優(yōu)先級高于邏輯或運算符“||”。所以優(yōu)先級最高的是“!”。4.以下哪種總線協(xié)議是高速串行總線協(xié)議？A.SPIB.I2CC.USBD.UART答案：C解析：SPI（SerialPeripheralInterface）是一種同步串行外設接口，I2C（Inter-IntegratedCircuit）是一種雙向二線制同步串行總線，UART（UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter）是一種異步串行通信接口，它們的數(shù)據(jù)傳輸速率相對有限。而USB（UniversalSerialBus）是高速串行總線協(xié)議，具有較高的數(shù)據(jù)傳輸速率，可支持多種設備的連接，所以答案是C。5.若有定義：inta[5]={1,2,3,4,5};則a[3]的值是：A.1B.2C.3D.4答案：D解析：在C語言中，數(shù)組的下標是從0開始的。對于數(shù)組a[5]，a[0]對應的值是1，a[1]對應的值是2，a[2]對應的值是3，a[3]對應的值是4，a[4]對應的值是5，所以a[3]的值是4。6.以下關于嵌入式系統(tǒng)的說法，正確的是：A.嵌入式系統(tǒng)必須使用實時操作系統(tǒng)B.嵌入式系統(tǒng)的硬件資源通常比較豐富C.嵌入式系統(tǒng)是將計算機技術、半導體技術和電子技術與各個行業(yè)的具體應用相結合后的產(chǎn)物D.嵌入式系統(tǒng)只能運行在單片機上答案：C解析：嵌入式系統(tǒng)并不一定必須使用實時操作系統(tǒng)，有些簡單的嵌入式應用可以不使用操作系統(tǒng)，所以A選項錯誤。嵌入式系統(tǒng)通常對成本、體積等有嚴格要求，硬件資源相對有限，而不是比較豐富，所以B選項錯誤。嵌入式系統(tǒng)可以運行在單片機、ARM處理器、FPGA等多種硬件平臺上，并非只能運行在單片機上，所以D選項錯誤。嵌入式系統(tǒng)是計算機技術、半導體技術和電子技術與各個行業(yè)的具體應用相結合的產(chǎn)物，C選項正確。7.在ARM處理器中，以下哪個寄存器是程序計數(shù)器？A.R0B.R13C.R14D.R15答案：D解析：在ARM處理器中，R0-R12是通用寄存器，R13通常作為棧指針（SP），R14是鏈接寄存器（LR），用于保存子程序的返回地址，而R15是程序計數(shù)器（PC），它指向當前正在執(zhí)行的指令地址，所以答案是D。8.以下哪種數(shù)據(jù)結構適合用于實現(xiàn)后進先出（LIFO）的操作？A.隊列B.棧C.鏈表D.樹答案：B解析：隊列是先進先出（FIFO）的數(shù)據(jù)結構，元素按照進入的順序依次出隊。棧是后進先出（LIFO）的數(shù)據(jù)結構，最后進入棧的元素最先出棧。鏈表是一種線性數(shù)據(jù)結構，可用于實現(xiàn)多種功能，但它本身不是專門用于LIFO操作的。樹是一種非線性數(shù)據(jù)結構，用于表示層次關系。所以適合實現(xiàn)后進先出操作的是棧，答案是B。9.若有一個8位二進制數(shù)11010110，其對應的十進制數(shù)是：A.214B.215C.216D.217答案：A解析：將二進制數(shù)轉換為十進制數(shù)可以使用位權展開法。對于二進制數(shù)11010110，其轉換過程為：$1\times2^7+1\times2^6+0\times2^5+1\times2^4+0\times2^3+1\times2^2+1\times2^1+0\times2^0=128+64+0+16+0+4+2+0=214$，所以答案是A。10.以下關于PWM（脈沖寬度調制）的說法，錯誤的是：A.PWM可以用于控制電機的轉速B.PWM的占空比是指高電平持續(xù)時間與周期的比值C.PWM只能輸出固定頻率的信號D.PWM信號可以通過定時器來生成答案：C解析：PWM可以通過改變占空比來控制電機的平均電壓，從而控制電機的轉速，A選項正確。占空比的定義就是高電平持續(xù)時間與周期的比值，B選項正確。PWM信號可以通過定時器來生成，通過設置定時器的參數(shù)可以改變PWM信號的頻率和占空比，D選項正確。PWM信號的頻率和占空比都可以根據(jù)需要進行調整，并非只能輸出固定頻率的信號，C選項錯誤。二、填空題（每題4分，共20分）1.在C語言中，用于動態(tài)分配內存的函數(shù)是________和________。答案：malloc、calloc解析：malloc函數(shù)用于在內存的動態(tài)存儲區(qū)中分配一塊指定大小的連續(xù)內存空間，并返回該內存空間的首地址。calloc函數(shù)也用于動態(tài)分配內存，它會將分配的內存空間初始化為0，與malloc不同的是，calloc可以同時指定元素的個數(shù)和每個元素的大小。2.嵌入式系統(tǒng)中常見的操作系統(tǒng)有________、________和________。答案：Linux、uC/OS、FreeRTOS解析：Linux是一種開源的、功能強大的操作系統(tǒng)，在嵌入式領域有廣泛的應用，如智能電視、工業(yè)控制等。uC/OS是一個可裁剪、可剝奪型的多任務實時內核，具有執(zhí)行效率高、占用空間小等特點，常用于對實時性要求較高的嵌入式系統(tǒng)。FreeRTOS是一個開源的實時操作系統(tǒng)內核，具有簡單易用、可移植性強等優(yōu)點，廣泛應用于各種嵌入式設備中。3.ARM處理器的工作模式有________種，其中________模式是特權模式。答案：7、除用戶模式外的其他6種解析：ARM處理器有7種工作模式，分別是用戶模式（User）、快速中斷模式（FIQ）、外部中斷模式（IRQ）、管理模式（SVC）、數(shù)據(jù)訪問終止模式（ABT）、系統(tǒng)模式（SYS）和未定義指令中止模式（UND）。其中用戶模式是非特權模式，其余6種模式是特權模式，特權模式可以訪問系統(tǒng)的所有資源。4.若要實現(xiàn)串口通信，需要設置的參數(shù)有________、________、________和________。答案：波特率、數(shù)據(jù)位、停止位、奇偶校驗位解析：波特率決定了數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾?，即每秒傳輸?shù)谋忍財?shù)。數(shù)據(jù)位規(guī)定了每個字符包含的二進制位數(shù)，常見的有7位或8位。停止位用于表示一個字符傳輸?shù)慕Y束，通常為1位、1.5位或2位。奇偶校驗位用于檢測數(shù)據(jù)傳輸過程中是否發(fā)生錯誤，有奇校驗、偶校驗和無校驗等方式。5.在C語言中，若有函數(shù)聲明：intfunc(inta,intb);則該函數(shù)的返回值類型是________，參數(shù)有________個。答案：int、2解析：函數(shù)聲明intfunc(inta,intb);中，函數(shù)名前面的int表示函數(shù)的返回值類型為整數(shù)類型。括號內的inta,intb表示函數(shù)有兩個參數(shù)，分別為a和b，其類型均為int。三、簡答題（每題10分，共30分）1.簡述嵌入式系統(tǒng)的特點。嵌入式系統(tǒng)具有以下特點：-專用性強：嵌入式系統(tǒng)是為特定的應用場景而設計的，如工業(yè)控制、智能家居、汽車電子等。它的軟硬件都是根據(jù)具體應用需求進行定制的，以滿足特定功能的要求。-資源受限：通常對成本、體積、功耗等有嚴格的限制，因此其硬件資源相對有限，如處理器的運算能力、內存容量、存儲容量等都不如通用計算機。-實時性要求高：在很多應用中，嵌入式系統(tǒng)需要對外部事件做出及時響應，如工業(yè)自動化中的實時控制、航空航天中的飛行控制等。因此，嵌入式系統(tǒng)需要具備實時處理能力，能夠在規(guī)定的時間內完成任務。-可靠性高：嵌入式系統(tǒng)往往運行在復雜、惡劣的環(huán)境中，如高溫、高濕度、強電磁干擾等，并且很多應用不允許出現(xiàn)故障，如醫(yī)療設備、交通信號控制等。所以嵌入式系統(tǒng)需要具備較高的可靠性和穩(wěn)定性。-軟件代碼固化：嵌入式系統(tǒng)的軟件通常被固化在只讀存儲器（ROM）或閃存（Flash）中，以確保系統(tǒng)在掉電后程序不會丟失，并且可以直接運行，提高系統(tǒng)的啟動速度和可靠性。2.請解釋什么是SPI總線，并說明其優(yōu)缺點。SPI（SerialPeripheralInterface）是一種同步串行外設接口，用于在微控制器和外部設備之間進行數(shù)據(jù)傳輸。優(yōu)點：-高速數(shù)據(jù)傳輸：SPI是同步通信協(xié)議，時鐘信號由主設備提供，數(shù)據(jù)傳輸速率較高，可以達到幾兆赫茲甚至更高，適合對數(shù)據(jù)傳輸速率要求較高的應用。-簡單易用：SPI協(xié)議的實現(xiàn)相對簡單，只需要幾根信號線（時鐘線SCK、主輸出從輸入線MOSI、主輸入從輸出線MISO、片選線SS），硬件連接方便，軟件編程也比較容易。-支持多設備連接：通過片選線可以實現(xiàn)一個主設備與多個從設備的連接，方便擴展系統(tǒng)。缺點：-信號線較多：相比于一些其他串行總線協(xié)議，如I2C，SPI需要更多的信號線，這會增加硬件成本和電路板的布線復雜度。-沒有應答機制：SPI協(xié)議本身沒有提供數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽饳C制，無法確定從設備是否正確接收到數(shù)據(jù)，需要在應用層進行額外的處理來保證數(shù)據(jù)的可靠性。-主從結構固定：SPI是一種主從式的通信協(xié)議，主設備負責發(fā)起通信，從設備只能被動響應，這種結構不夠靈活，在某些情況下可能無法滿足需求。3.簡述如何在嵌入式系統(tǒng)中進行內存管理。在嵌入式系統(tǒng)中，內存管理是一項重要的任務，以下是一些常見的內存管理方法：靜態(tài)內存分配：-在編譯時就確定好所需的內存空間，通過定義全局變量、靜態(tài)變量等方式來分配內存。這種方式簡單直接，不需要在運行時進行額外的內存分配和釋放操作，能提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和效率。但缺點是內存使用不夠靈活，一旦程序編譯完成，內存分配就固定了，無法根據(jù)實際運行情況進行動態(tài)調整。動態(tài)內存分配：-使用標準C庫中的內存分配函數(shù)，如malloc、calloc、realloc和free等。這些函數(shù)可以在程序運行時根據(jù)需要動態(tài)地分配和釋放內存。例如，當需要處理一些大小不確定的數(shù)據(jù)時，可以使用malloc函數(shù)分配所需的內存空間，使用完后再使用free函數(shù)釋放內存。但動態(tài)內存分配需要注意內存泄漏和內存碎片問題，即程序中分配的內存沒有被正確釋放，或者頻繁的分配和釋放導致內存空間被分割成許多小塊，無法再分配給較大的內存請求。內存池技術：-預先分配一塊較大的內存區(qū)域作為內存池，當程序需要內存時，從內存池中分配小塊內存，使用完后再將其歸還到內存池中。這種方式可以減少內存碎片的產(chǎn)生，提高內存分配和釋放的效率。同時，由于內存池的大小是預先確定的，可以避免內存泄漏問題。內存映射文件：-將文件內容映射到進程的地址空間中，使得程序可以像訪問內存一樣訪問文件。這樣可以減少文件I/O操作的開銷，提高數(shù)據(jù)訪問的效率。在嵌入式系統(tǒng)中，對于一些需要頻繁讀寫的文件，可以使用內存映射文件的方式進行處理。四、編程題（每題15分，共30分）1.編寫一個C語言函數(shù)，用于將一個字符串反轉。```cinclude<stdio.h>include<string.h>voidreverseString(charstr){if(str==NULL)return;intlen=strlen(str);inti,j;for(i=0,j=len-1;i<j;i++,j--){chartemp=str[i];str[i]=str[j];str[j]=temp;}}intmain(){charstr[]="Hello,World!";printf("Originalstring:%s\n",str);reverseString(str);printf("Reversedstring:%s\n",str);return0;}```解析：-首先，檢查傳入的字符串指針是否為NULL，如果為NULL則直接返回。-然后，使用strlen函數(shù)計算字符串的長度。-接著，使用兩個指針i和j分別指向字符串的開頭和結尾，通過循環(huán)交換i和j所指向的字符，直到i大于等于j為止。-在main函數(shù)中，定義一個測試字符串，調用reverseString函數(shù)進行反轉，并輸出反轉前后的字符串。2.編寫一個程序，使用定時器生成一個頻率為1kHz、占空比為50%的PWM信號。假設系統(tǒng)時鐘頻率為16MHz。以下是一個基于8051單片機的示例代碼：```cinclude<reg51.h>//定時器0初始化函數(shù)voidTimer0_Init(){TMOD|=0x01;//設置定時器0為模式1TH0=0xFC;//計算初值，定時0.5msTL0=0x18;ET0=1;//使能定