2025年計算機(jī)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計專升本重點練習(xí)試卷（含答案）考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分）1.嵌入式系統(tǒng)與通用計算機(jī)系統(tǒng)的主要區(qū)別在于（）。A.運(yùn)行特定任務(wù)B.硬件資源受限C.實時性要求D.以上都是2.下列哪種存儲器屬于非易失性存儲器？（）A.RAMB.ROMC.SRAMD.DRAM3.中斷服務(wù)程序的執(zhí)行通常需要（）。A.由操作系統(tǒng)調(diào)度B.在主程序中調(diào)用C.設(shè)置中斷向量表D.使用中斷優(yōu)先級4.以下哪種通信協(xié)議通常用于嵌入式系統(tǒng)中的短距離通信？（）A.USBB.EthernetC.SPID.Bluetooth5.實時操作系統(tǒng)（RTOS）的主要特點是（）。A.高吞吐量B.低延遲C.高可靠性D.以上都是6.下列哪種技術(shù)可以用于提高嵌入式系統(tǒng)的功耗效率？（）A.多核處理器B.功耗管理單元C.高速緩存D.以上都是7.嵌入式系統(tǒng)中的總線通常分為（）。A.數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線B.物理總線、邏輯總線C.內(nèi)部總線、外部總線D.以上都是8.下列哪種調(diào)試工具通常用于嵌入式系統(tǒng)的硬件調(diào)試？（）A.JTAGB.GDBC.SpyGlassD.Wireshark9.嵌入式系統(tǒng)中的電源管理通常采用（）。A.穩(wěn)壓電源B.電池C.電壓調(diào)節(jié)模塊D.以上都是10.以下哪種方法可以用于提高嵌入式系統(tǒng)的安全性？（）A.加密技術(shù)B.訪問控制C.安全啟動D.以上都是二、填空題（每空2分，共10分）1.嵌入式系統(tǒng)通常由______、______和______三部分組成。2.8051微控制器的特殊功能寄存器（SFR）用于控制______和______。3.串行通信協(xié)議通常包括______、______和______三個基本要素。4.實時操作系統(tǒng)通常采用______調(diào)度算法來保證任務(wù)的實時性。5.嵌入式系統(tǒng)中的中斷優(yōu)先級通常分為______、______和______三個等級。三、簡答題（每小題5分，共20分）1.簡述嵌入式系統(tǒng)與通用計算機(jī)系統(tǒng)的區(qū)別。2.簡述中斷處理的過程。3.簡述實時操作系統(tǒng)（RTOS）的主要特點和功能。4.簡述嵌入式系統(tǒng)中的電源管理方法。四、設(shè)計題（共30分）設(shè)計一個簡單的嵌入式系統(tǒng)，要求實現(xiàn)以下功能：1.系統(tǒng)需要能夠讀取溫度傳感器的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送到上位機(jī)。（15分）2.系統(tǒng)需要能夠根據(jù)溫度數(shù)據(jù)控制一個加熱器的開關(guān)，當(dāng)溫度低于設(shè)定值時加熱器開啟，高于設(shè)定值時加熱器關(guān)閉。（15分）五、實驗題（共20分）設(shè)計一個簡單的實驗，驗證嵌入式系統(tǒng)中的中斷處理機(jī)制。實驗要求如下：1.使用一個按鈕作為中斷源，當(dāng)按鈕按下時，觸發(fā)一個中斷服務(wù)程序。（10分）2.中斷服務(wù)程序需要點亮一個LED燈，并記錄中斷發(fā)生的次數(shù)。（10分）試卷答案一、選擇題（每小題2分，共20分）1.D解析：嵌入式系統(tǒng)與通用計算機(jī)系統(tǒng)的主要區(qū)別在于它們運(yùn)行的任務(wù)不同、硬件資源受限以及實時性要求高等。通用計算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計用來處理各種不同的任務(wù)，而嵌入式系統(tǒng)通常設(shè)計用來執(zhí)行特定的、預(yù)定義的任務(wù)。2.B解析：非易失性存儲器是指在斷電后仍能保存數(shù)據(jù)的一種存儲器。ROM（Read-OnlyMemory）是一種典型的非易失性存儲器，而RAM（RandomAccessMemory）、SRAM（StaticRandomAccessMemory）和DRAM（DynamicRandomAccessMemory）都屬于易失性存儲器，斷電后數(shù)據(jù)會丟失。3.C解析：中斷服務(wù)程序的執(zhí)行通常需要設(shè)置中斷向量表，中斷向量表存儲了每個中斷的中斷服務(wù)程序的入口地址。當(dāng)中斷發(fā)生時，系統(tǒng)通過中斷向量表找到對應(yīng)的中斷服務(wù)程序并執(zhí)行。4.C解析：SPI（SerialPeripheralInterface）是一種用于嵌入式系統(tǒng)中的短距離通信的串行通信協(xié)議，它允許微控制器與各種外設(shè)進(jìn)行高速、全雙工或半雙工的通信。USB（UniversalSerialBus）和Ethernet（以太網(wǎng)）通常用于更遠(yuǎn)距離或更高速度的通信，而Bluetooth是一種無線通信技術(shù)。5.B解析：實時操作系統(tǒng)（RTOS）的主要特點是低延遲，它能夠保證任務(wù)在確定的時間限制內(nèi)完成。RTOS通常用于需要快速響應(yīng)外部事件的嵌入式系統(tǒng)。高吞吐量和高可靠性也是RTOS的重要特點，但低延遲是其最突出的特點。6.D解析：為了提高嵌入式系統(tǒng)的功耗效率，可以采用多核處理器、功耗管理單元和高速緩存等多種技術(shù)。多核處理器可以并行處理任務(wù)，提高處理效率；功耗管理單元可以動態(tài)調(diào)整系統(tǒng)的功耗；高速緩存可以減少對主存的訪問，降低功耗。7.A解析：總線是計算機(jī)系統(tǒng)中用于連接各種組件的通信通道，通常分為數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線。數(shù)據(jù)總線用于傳輸數(shù)據(jù)，地址總線用于指定數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡刂?，控制總線用于傳輸控制信號。8.A解析：JTAG（JointTestActionGroup）是一種用于嵌入式系統(tǒng)硬件調(diào)試的標(biāo)準(zhǔn)接口，它允許通過串行鏈路對硬件進(jìn)行測試和調(diào)試。GDB（GNUDebugger）是一種軟件調(diào)試工具，SpyGlass是一種用于顯示和記錄數(shù)字信號的調(diào)試工具，Wireshark是一種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析工具。9.D解析：嵌入式系統(tǒng)中的電源管理通常采用穩(wěn)壓電源、電池和電壓調(diào)節(jié)模塊等多種方法。穩(wěn)壓電源可以提供穩(wěn)定的直流電壓，電池可以提供便攜式電源，電壓調(diào)節(jié)模塊可以調(diào)節(jié)電源電壓，以滿足不同組件的需求。10.D解析：為了提高嵌入式系統(tǒng)的安全性，可以采用加密技術(shù)、訪問控制和安全啟動等多種方法。加密技術(shù)可以保護(hù)數(shù)據(jù)的安全，訪問控制可以限制對系統(tǒng)資源的訪問，安全啟動可以確保系統(tǒng)只運(yùn)行經(jīng)過驗證的軟件。二、填空題（每空2分，共10分）1.硬件、軟件、應(yīng)用解析：嵌入式系統(tǒng)通常由硬件、軟件和應(yīng)用三部分組成。硬件是嵌入式系統(tǒng)的物理基礎(chǔ)，軟件是嵌入式系統(tǒng)的運(yùn)行程序，應(yīng)用是嵌入式系統(tǒng)所要完成的任務(wù)。2.I/O接口、定時器解析：8051微控制器的特殊功能寄存器（SFR）用于控制I/O接口和定時器。I/O接口用于與外部設(shè)備進(jìn)行通信，定時器用于產(chǎn)生定時信號。3.傳輸速率、數(shù)據(jù)格式、同步方式解析：串行通信協(xié)議通常包括傳輸速率、數(shù)據(jù)格式和同步方式三個基本要素。傳輸速率決定了數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?，?shù)據(jù)格式規(guī)定了數(shù)據(jù)的表示方式，同步方式規(guī)定了如何同步發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)。4.優(yōu)先級解析：實時操作系統(tǒng)通常采用優(yōu)先級調(diào)度算法來保證任務(wù)的實時性。優(yōu)先級調(diào)度算法根據(jù)任務(wù)的優(yōu)先級來決定任務(wù)的執(zhí)行順序，高優(yōu)先級任務(wù)總是優(yōu)先執(zhí)行。5.高、中、低解析：嵌入式系統(tǒng)中的中斷優(yōu)先級通常分為高、中、低三個等級。高優(yōu)先級中斷可以中斷中優(yōu)先級和低優(yōu)先級中斷的服務(wù)程序，中優(yōu)先級中斷可以中斷低優(yōu)先級中斷的服務(wù)程序，低優(yōu)先級中斷不能中斷其他中斷的服務(wù)程序。三、簡答題（每小題5分，共20分）1.嵌入式系統(tǒng)與通用計算機(jī)系統(tǒng)的區(qū)別在于：嵌入式系統(tǒng)設(shè)計用來執(zhí)行特定的、預(yù)定義的任務(wù)，通常具有特定的功能和應(yīng)用領(lǐng)域，而通用計算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計用來處理各種不同的任務(wù)，具有通用的功能和應(yīng)用領(lǐng)域。此外，嵌入式系統(tǒng)通常具有資源受限的特點，如處理器速度、內(nèi)存大小和功耗等，而通用計算機(jī)系統(tǒng)通常具有更豐富的資源。2.中斷處理的過程通常包括：中斷請求、中斷確認(rèn)、中斷響應(yīng)、中斷服務(wù)程序執(zhí)行和中斷返回等步驟。當(dāng)中斷發(fā)生時，中斷源會向微控制器發(fā)送中斷請求信號，微控制器在當(dāng)前指令執(zhí)行完成后確認(rèn)中斷請求，并響應(yīng)中斷請求，保存當(dāng)前狀態(tài)并跳轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)程序執(zhí)行，執(zhí)行完中斷服務(wù)程序后返回到中斷前的狀態(tài)繼續(xù)執(zhí)行原來的程序。3.實時操作系統(tǒng)（RTOS）的主要特點和功能包括：低延遲、實時性、任務(wù)調(diào)度、內(nèi)存管理、設(shè)備驅(qū)動和通信等。RTOS能夠保證任務(wù)在確定的時間限制內(nèi)完成，具有實時性；RTOS采用任務(wù)調(diào)度算法來決定任務(wù)的執(zhí)行順序，保證任務(wù)的實時性；RTOS提供內(nèi)存管理功能，為任務(wù)分配和管理內(nèi)存資源；RTOS提供設(shè)備驅(qū)動程序，用于控制和管理硬件設(shè)備；RTOS提供通信機(jī)制，用于任務(wù)之間的通信和同步。4.嵌入式系統(tǒng)中的電源管理方法包括：采用低功耗組件、動態(tài)調(diào)整系統(tǒng)功耗、使用電源管理單元和采用電池等。采用低功耗組件可以降低系統(tǒng)的功耗，動態(tài)調(diào)整系統(tǒng)功耗可以根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載動態(tài)調(diào)整系統(tǒng)的工作頻率和電壓，使用電源管理單元可以動態(tài)管理系統(tǒng)的功耗，采用電池可以提供便攜式電源。四、設(shè)計題（共30分）設(shè)計一個簡單的嵌入式系統(tǒng)，要求實現(xiàn)以下功能：1.系統(tǒng)需要能夠讀取溫度傳感器的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送到上位機(jī)。解析：為了實現(xiàn)這個功能，可以使用一個微控制器作為主控芯片，連接溫度傳感器和串口通信模塊。微控制器讀取溫度傳感器的數(shù)據(jù)，并通過串口通信模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機(jī)。具體實現(xiàn)時，需要編寫相應(yīng)的程序來讀取溫度傳感器的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串口通信協(xié)議規(guī)定的格式，然后通過串口通信模塊發(fā)送到上位機(jī)。2.系統(tǒng)需要能夠根據(jù)溫度數(shù)據(jù)控制一個加熱器的開關(guān)，當(dāng)溫度低于設(shè)定值時加熱器開啟，高于設(shè)定值時加熱器關(guān)閉。解析：為了實現(xiàn)這個功能，可以在微控制器中設(shè)置一個溫度閾值，當(dāng)讀取到的溫度數(shù)據(jù)低于閾值時，控制加熱器開啟，當(dāng)讀取到的溫度數(shù)據(jù)高于閾值時，控制加熱器關(guān)閉。具體實現(xiàn)時，需要編寫相應(yīng)的程序來讀取溫度傳感器的數(shù)據(jù)，并與設(shè)定的閾值進(jìn)行比較，然后根據(jù)比較結(jié)果控制加熱器的開關(guān)。五、實驗題（共20分）設(shè)計一個簡單的實驗，驗證嵌入式系統(tǒng)中的中斷處理機(jī)制。實驗要求如下：1.使用一個按鈕作為中斷源，當(dāng)按鈕按下時，觸發(fā)一個中斷服務(wù)程序。解析：為了實現(xiàn)這個功能，可以使用一個微控制器作為主控芯片，連接按鈕和LED燈。微控制器配置按鈕作為中斷源