嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工程師認(rèn)證考試試題及答案一、選擇題（每題2分，共40分）1.以下哪種微控制器不屬于ARM架構(gòu)？A.STM32F103B.ATmega328PC.RaspberryPiPico（RP2040基于ARMCortex-M0+）D.NXPLPC1768答案：B解析：STM32F103是意法半導(dǎo)體基于ARMCortex-M3內(nèi)核的微控制器；RaspberryPiPico的RP2040基于ARMCortex-M0+內(nèi)核；NXPLPC1768是恩智浦基于ARMCortex-M3內(nèi)核的微控制器。而ATmega328P是Atmel（現(xiàn)Microchip）公司的AVR架構(gòu)微控制器。2.在嵌入式系統(tǒng)中，以下哪種通信協(xié)議常用于遠(yuǎn)距離、低速率通信？A.SPIB.I2CC.UARTD.CAN答案：D解析：SPI（SerialPeripheralInterface）是一種高速、全雙工、同步的通信總線，常用于短距離、高速通信；I2C（Inter-IntegratedCircuit）是一種串行通信協(xié)議，主要用于短距離、低速的設(shè)備間通信；UART（UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter）是異步串行通信接口，常用于設(shè)備間的短距離通信；CAN（ControllerAreaNetwork）是一種有效支持分布式控制或?qū)崟r(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)，具有遠(yuǎn)距離、高可靠性、多主通信等特點(diǎn)，常用于汽車(chē)電子、工業(yè)控制等領(lǐng)域的遠(yuǎn)距離、低速率通信。3.以下關(guān)于實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS）的說(shuō)法，錯(cuò)誤的是：A.RTOS能夠保證任務(wù)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成B.RTOS通常具有任務(wù)調(diào)度功能C.RTOS不支持多任務(wù)并發(fā)執(zhí)行D.RTOS可以提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度答案：C解析：實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS）的主要特點(diǎn)是能夠保證任務(wù)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成，具有任務(wù)調(diào)度功能，可以對(duì)多個(gè)任務(wù)進(jìn)行合理的調(diào)度，支持多任務(wù)并發(fā)執(zhí)行，從而提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度和處理能力。所以選項(xiàng)C說(shuō)法錯(cuò)誤。4.在嵌入式系統(tǒng)中，以下哪種存儲(chǔ)設(shè)備的讀寫(xiě)速度最快？A.機(jī)械硬盤(pán)B.SD卡C.閃存（Flash）D.SRAM答案：D解析：機(jī)械硬盤(pán)通過(guò)磁頭在盤(pán)片上讀寫(xiě)數(shù)據(jù)，讀寫(xiě)速度相對(duì)較慢；SD卡是一種基于閃存技術(shù)的存儲(chǔ)設(shè)備，讀寫(xiě)速度比機(jī)械硬盤(pán)快，但比SRAM慢；閃存（Flash）的讀寫(xiě)速度也比較快，但存在擦寫(xiě)次數(shù)限制，且速度不如SRAM；SRAM（StaticRandom-AccessMemory）是靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，讀寫(xiě)速度最快，常用于高速緩存等對(duì)速度要求較高的場(chǎng)合。5.以下哪種編程語(yǔ)言最常用于嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)？A.PythonB.JavaC.CD.JavaScript答案：C解析：C語(yǔ)言是嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中最常用的編程語(yǔ)言，因?yàn)樗哂懈咝?、靈活、可移植性強(qiáng)等特點(diǎn)，能夠直接操作硬件資源，對(duì)系統(tǒng)的底層進(jìn)行編程。Python常用于腳本編寫(xiě)、數(shù)據(jù)處理等；Java主要用于企業(yè)級(jí)應(yīng)用開(kāi)發(fā)；JavaScript常用于Web開(kāi)發(fā)。雖然Python、Java和JavaScript在嵌入式領(lǐng)域也有應(yīng)用，但C語(yǔ)言仍然是主流。6.在ARM架構(gòu)中，以下哪種指令集用于執(zhí)行32位指令？A.ThumbB.Thumb-2C.ARMD.Jazelle答案：C解析：ARM指令集用于執(zhí)行32位指令，具有較高的性能和功能；Thumb指令集是16位指令集，主要用于提高代碼密度；Thumb-2是一種混合的16位/32位指令集，結(jié)合了Thumb和ARM指令集的優(yōu)點(diǎn)；Jazelle是ARM架構(gòu)中的Java加速技術(shù)。7.在嵌入式系統(tǒng)中，以下哪種中斷處理方式可以提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性？A.軟件中斷B.硬件中斷C.定時(shí)器中斷D.外部中斷答案：B解析：硬件中斷是由硬件設(shè)備產(chǎn)生的中斷信號(hào)，能夠立即打斷CPU當(dāng)前的執(zhí)行流程，及時(shí)處理緊急事件，從而提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。軟件中斷是由軟件指令觸發(fā)的中斷，通常用于系統(tǒng)調(diào)用等；定時(shí)器中斷是由定時(shí)器產(chǎn)生的周期性中斷；外部中斷是由外部設(shè)備產(chǎn)生的中斷信號(hào)，但從實(shí)時(shí)性角度來(lái)看，硬件中斷更能保證及時(shí)響應(yīng)。8.以下關(guān)于DMA（直接內(nèi)存訪問(wèn)）的說(shuō)法，正確的是：A.DMA只能用于內(nèi)存到內(nèi)存的數(shù)據(jù)傳輸B.DMA傳輸數(shù)據(jù)時(shí)需要CPU全程參與C.DMA可以提高數(shù)據(jù)傳輸效率D.DMA不支持外設(shè)到內(nèi)存的數(shù)據(jù)傳輸答案：C解析：DMA（DirectMemoryAccess）是一種直接在內(nèi)存和外設(shè)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g(shù)，不需要CPU全程參與，它可以提高數(shù)據(jù)傳輸效率，支持內(nèi)存到內(nèi)存、外設(shè)到內(nèi)存、內(nèi)存到外設(shè)等多種數(shù)據(jù)傳輸方式。所以選項(xiàng)C正確。9.在嵌入式系統(tǒng)中，以下哪種調(diào)試工具可以實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)？A.示波器B.邏輯分析儀C.JTAG調(diào)試器D.萬(wàn)用表答案：C解析：示波器主要用于觀察電信號(hào)的波形；邏輯分析儀用于分析數(shù)字電路中的信號(hào)；萬(wàn)用表用于測(cè)量電壓、電流、電阻等基本電學(xué)參數(shù)；JTAG（JointTestActionGroup）調(diào)試器是一種常用的嵌入式系統(tǒng)調(diào)試工具，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)程序進(jìn)行單步執(zhí)行、斷點(diǎn)設(shè)置等操作。10.以下關(guān)于GPIO（通用輸入輸出）的說(shuō)法，錯(cuò)誤的是：A.GPIO可以作為輸入引腳讀取外部信號(hào)B.GPIO可以作為輸出引腳控制外部設(shè)備C.GPIO的電平狀態(tài)只能是高電平或低電平D.GPIO不能進(jìn)行復(fù)用答案：D解析：GPIO（General-PurposeInput/Output）是通用輸入輸出引腳，可以作為輸入引腳讀取外部信號(hào)，也可以作為輸出引腳控制外部設(shè)備，其電平狀態(tài)通常為高電平或低電平。許多微控制器的GPIO引腳可以進(jìn)行復(fù)用，即同一個(gè)引腳可以根據(jù)不同的配置實(shí)現(xiàn)不同的功能，如作為UART的收發(fā)引腳、SPI的時(shí)鐘引腳等。所以選項(xiàng)D說(shuō)法錯(cuò)誤。11.在嵌入式系統(tǒng)中，以下哪種傳感器可以測(cè)量溫度？A.加速度計(jì)B.陀螺儀C.溫度傳感器D.磁力計(jì)答案：C解析：加速度計(jì)用于測(cè)量加速度；陀螺儀用于測(cè)量角速度；溫度傳感器用于測(cè)量溫度；磁力計(jì)用于測(cè)量磁場(chǎng)強(qiáng)度。所以選項(xiàng)C正確。12.以下關(guān)于嵌入式Linux系統(tǒng)的說(shuō)法，正確的是：A.嵌入式Linux系統(tǒng)不能進(jìn)行裁剪B.嵌入式Linux系統(tǒng)只能運(yùn)行在ARM架構(gòu)的處理器上C.嵌入式Linux系統(tǒng)具有開(kāi)源、可定制等特點(diǎn)D.嵌入式Linux系統(tǒng)不支持多用戶多任務(wù)答案：C解析：嵌入式Linux系統(tǒng)具有開(kāi)源、可定制等特點(diǎn)，可以根據(jù)具體的應(yīng)用需求進(jìn)行裁剪和定制；它可以運(yùn)行在多種架構(gòu)的處理器上，如ARM、x86等；嵌入式Linux系統(tǒng)支持多用戶多任務(wù)。所以選項(xiàng)C正確。13.在ARMCortex-M系列處理器中，以下哪個(gè)寄存器用于存儲(chǔ)程序計(jì)數(shù)器的值？A.R0B.R13C.R14D.R15答案：D解析：在ARMCortex-M系列處理器中，R0-R12是通用寄存器；R13是堆棧指針（SP）；R14是鏈接寄存器（LR）；R15是程序計(jì)數(shù)器（PC），用于存儲(chǔ)當(dāng)前正在執(zhí)行的指令的地址。14.以下關(guān)于PWM（脈沖寬度調(diào)制）的說(shuō)法，錯(cuò)誤的是：A.PWM可以用于控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速B.PWM的占空比可以調(diào)節(jié)輸出信號(hào)的平均功率C.PWM只能產(chǎn)生固定頻率的信號(hào)D.PWM常用于LED亮度調(diào)節(jié)答案：C解析：PWM（PulseWidthModulation）可以用于控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速、調(diào)節(jié)LED的亮度等。通過(guò)調(diào)節(jié)PWM的占空比，可以改變輸出信號(hào)的平均功率。PWM信號(hào)的頻率和占空比都可以進(jìn)行調(diào)節(jié)，不是只能產(chǎn)生固定頻率的信號(hào)。所以選項(xiàng)C說(shuō)法錯(cuò)誤。15.在嵌入式系統(tǒng)中，以下哪種文件系統(tǒng)常用于SD卡？A.FAT32B.NTFSC.ext4D.HFS+答案：A解析：FAT32是一種廣泛應(yīng)用的文件系統(tǒng)，具有兼容性好、支持多種操作系統(tǒng)等特點(diǎn)，常用于SD卡、U盤(pán)等移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備。NTFS是Windows操作系統(tǒng)使用的文件系統(tǒng)；ext4是Linux系統(tǒng)常用的文件系統(tǒng)；HFS+是蘋(píng)果公司的MacOS系統(tǒng)使用的文件系統(tǒng)。16.以下關(guān)于RTOS任務(wù)優(yōu)先級(jí)的說(shuō)法，正確的是：A.任務(wù)優(yōu)先級(jí)越高，執(zhí)行時(shí)間越長(zhǎng)B.任務(wù)優(yōu)先級(jí)越低，越先執(zhí)行C.任務(wù)優(yōu)先級(jí)可以動(dòng)態(tài)調(diào)整D.任務(wù)優(yōu)先級(jí)一旦確定就不能改變答案：C解析：任務(wù)優(yōu)先級(jí)與執(zhí)行時(shí)間沒(méi)有直接關(guān)系，任務(wù)優(yōu)先級(jí)越高，在任務(wù)調(diào)度時(shí)越有可能優(yōu)先執(zhí)行，但執(zhí)行時(shí)間取決于任務(wù)的具體代碼。任務(wù)優(yōu)先級(jí)越低，越后執(zhí)行。在RTOS中，任務(wù)優(yōu)先級(jí)可以根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，以滿足不同的應(yīng)用需求。所以選項(xiàng)C正確。17.在嵌入式系統(tǒng)中，以下哪種總線協(xié)議用于連接高速外設(shè)？A.USBB.RS-232C.I2SD.SMBus答案：A解析：USB（UniversalSerialBus）是一種高速、通用的串行總線協(xié)議，常用于連接高速外設(shè)，如鼠標(biāo)、鍵盤(pán)、攝像頭等。RS-232是一種異步串行通信接口，通信速率相對(duì)較低；I2S（Inter-ICSound）主要用于音頻數(shù)據(jù)傳輸；SMBus（SystemManagementBus）是一種低速的串行總線協(xié)議，常用于系統(tǒng)管理。18.以下關(guān)于嵌入式系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的說(shuō)法，錯(cuò)誤的是：A.硬件設(shè)計(jì)需要考慮功耗問(wèn)題B.硬件設(shè)計(jì)不需要進(jìn)行電磁兼容性（EMC）設(shè)計(jì)C.硬件設(shè)計(jì)需要選擇合適的處理器和外設(shè)D.硬件設(shè)計(jì)需要進(jìn)行原理圖和PCB設(shè)計(jì)答案：B解析：在嵌入式系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)中，需要考慮功耗問(wèn)題，選擇合適的處理器和外設(shè)，進(jìn)行原理圖和PCB設(shè)計(jì)。同時(shí)，電磁兼容性（EMC）設(shè)計(jì)也是非常重要的，它可以保證系統(tǒng)在電磁環(huán)境中正常工作，避免電磁干擾對(duì)系統(tǒng)造成影響。所以選項(xiàng)B說(shuō)法錯(cuò)誤。19.在ARM架構(gòu)中，以下哪種異常類(lèi)型優(yōu)先級(jí)最高？A.復(fù)位異常B.NMI（非屏蔽中斷）C.硬件中斷（IRQ）D.軟件中斷（SWI）答案：A解析：在ARM架構(gòu)中，復(fù)位異常是優(yōu)先級(jí)最高的異常類(lèi)型，當(dāng)系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，會(huì)立即跳轉(zhuǎn)到復(fù)位異常處理程序執(zhí)行。NMI（非屏蔽中斷）的優(yōu)先級(jí)次之，硬件中斷（IRQ）和軟件中斷（SWI）的優(yōu)先級(jí)相對(duì)較低。20.以下關(guān)于嵌入式系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)流程的說(shuō)法，正確的是：A.軟件開(kāi)發(fā)流程不需要進(jìn)行需求分析B.軟件開(kāi)發(fā)流程只需要進(jìn)行代碼編寫(xiě)C.軟件開(kāi)發(fā)流程包括需求分析、設(shè)計(jì)、編碼、測(cè)試等階段D.軟件開(kāi)發(fā)流程不需要進(jìn)行測(cè)試答案：C解析：嵌入式系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)流程包括需求分析、設(shè)計(jì)、編碼、測(cè)試等階段。需求分析是明確系統(tǒng)的功能和性能需求；設(shè)計(jì)階段進(jìn)行系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)和模塊劃分；編碼階段進(jìn)行代碼的編寫(xiě)；測(cè)試階段對(duì)軟件進(jìn)行功能測(cè)試、性能測(cè)試等，以確保軟件的質(zhì)量。所以選項(xiàng)C正確。二、填空題（每題2分，共20分）1.在嵌入式系統(tǒng)中，常見(jiàn)的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)有__________、__________等。答案：FreeRTOS、uC/OS2.ARM架構(gòu)的處理器有多種工作模式，其中__________模式是特權(quán)模式，用于處理復(fù)位異常。答案：管理模式（Supervisor）3.在I2C總線中，有兩根信號(hào)線，分別是__________和__________。答案：串行數(shù)據(jù)線（SDA）、串行時(shí)鐘線（SCL）4.嵌入式系統(tǒng)的硬件主要由__________、__________、__________等部分組成。答案：處理器、存儲(chǔ)器、外設(shè)5.在C語(yǔ)言中，用于訪問(wèn)硬件寄存器的常用方法是__________。答案：指針操作6.實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度算法主要有__________、__________等。答案：搶占式調(diào)度算法、非搶占式調(diào)度算法7.嵌入式系統(tǒng)中，常用的調(diào)試方法有__________、__________等。答案：在線調(diào)試（如JTAG調(diào)試）、串口調(diào)試8.在嵌入式Linux系統(tǒng)中，根文件系統(tǒng)的掛載點(diǎn)是__________。答案：/9.傳感器是嵌入式系統(tǒng)中用于獲取外界信息的重要設(shè)備，常見(jiàn)的傳感器有__________、__________、__________等。答案：溫度傳感器、加速度傳感器、光照傳感器10.在ARMCortex-M系列處理器中，NVIC（嵌套向量中斷控制器）用于__________。答案：管理和控制中斷三、簡(jiǎn)答題（每題10分，共30分）1.簡(jiǎn)述嵌入式系統(tǒng)的定義和特點(diǎn)。嵌入式系統(tǒng)是一種以應(yīng)用為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可裁剪，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗等嚴(yán)格要求的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。其特點(diǎn)包括：-專(zhuān)用性強(qiáng)：針對(duì)特定的應(yīng)用需求進(jìn)行設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)，不像通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)那樣具有廣泛的通用性。-資源受限：通常具有有限的處理器性能、存儲(chǔ)器容量和功耗等資源，需要在這些限制條件下實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能。-實(shí)時(shí)性要求高：很多嵌入式系統(tǒng)需要在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成任務(wù)，以保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行，如工業(yè)控制、汽車(chē)電子等領(lǐng)域。-可靠性高：在一些關(guān)鍵應(yīng)用場(chǎng)景中，如航空航天、醫(yī)療設(shè)備等，嵌入式系統(tǒng)的可靠性至關(guān)重要，需要具備高穩(wěn)定性和容錯(cuò)能力。-軟硬件緊密結(jié)合：嵌入式系統(tǒng)的硬件和軟件相互依存，需要進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)和優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的最佳性能。2.請(qǐng)說(shuō)明RTOS中任務(wù)調(diào)度的基本原理和常見(jiàn)的調(diào)度算法。任務(wù)調(diào)度是RTOS的核心功能之一，其基本原理是根據(jù)任務(wù)的優(yōu)先級(jí)、狀態(tài)等信息，合理地分配CPU時(shí)間，使得各個(gè)任務(wù)能夠有序地執(zhí)行。常見(jiàn)的調(diào)度算法有：-搶占式調(diào)度算法：當(dāng)有更高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)就緒時(shí)，會(huì)立即搶占當(dāng)前正在執(zhí)行的低優(yōu)先級(jí)任務(wù)的CPU資源，讓高優(yōu)先級(jí)任務(wù)先執(zhí)行。這種算法可以保證高優(yōu)先級(jí)任務(wù)的實(shí)時(shí)響應(yīng)，但可能會(huì)導(dǎo)致低優(yōu)先級(jí)任務(wù)長(zhǎng)時(shí)間得不到執(zhí)行。-非搶占式調(diào)度算法：任務(wù)一旦開(kāi)始執(zhí)行，就會(huì)一直執(zhí)行直到完成或主動(dòng)放棄CPU資源，即使有更高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)就緒，也不會(huì)立即搶占當(dāng)前任務(wù)的CPU資源。這種算法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但實(shí)時(shí)性較差。-時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法：每個(gè)任務(wù)被分配一個(gè)固定的時(shí)間片，當(dāng)任務(wù)的時(shí)間片用完后，會(huì)被暫停執(zhí)行，將CPU資源分配給下一個(gè)任務(wù)。這種算法可以保證各個(gè)任務(wù)都有機(jī)會(huì)執(zhí)行，適用于對(duì)實(shí)時(shí)性要求不高的場(chǎng)景。3.請(qǐng)描述嵌入式系統(tǒng)中SPI總線的工作原理和特點(diǎn)。SPI（SerialPeripheralInterface）是一種高速、全雙工、同步的通信總線，主要由主機(jī)和從機(jī)組成。工作原理：-時(shí)鐘信號(hào)：主機(jī)通過(guò)時(shí)鐘線（SCK）向從機(jī)提供時(shí)鐘信號(hào)，用于同步數(shù)據(jù)傳輸。-數(shù)據(jù)傳輸：主機(jī)和從機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)線（MOSI和MISO）進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。MOSI（MasterOutSlaveIn）是主機(jī)輸出、從機(jī)輸入的數(shù)據(jù)線，用于主機(jī)向從機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)；MISO（MasterInSlaveOut）是主機(jī)輸入、從機(jī)輸出的數(shù)據(jù)線，用于從機(jī)向主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)。-片選信號(hào)：主機(jī)通過(guò)片選線（SS）選擇要通信的從機(jī)，當(dāng)片選信號(hào)有效時(shí)，主機(jī)和對(duì)應(yīng)的從機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。特點(diǎn)：-高速傳輸：SPI