2025年P(guān)ython嵌入式系統(tǒng)開發(fā)考試沖刺押題試卷考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.在Python中，以下哪個(gè)庫通常用于在微控制器（如RaspberryPi）上控制GPIO引腳？A.numpyB.pandasC.matplotlibD.RPi.GPIO2.在嵌入式系統(tǒng)中進(jìn)行串口通信時(shí)，以下哪個(gè)參數(shù)是必須配置的？A.圖像分辨率B.音頻采樣率C.波特率D.屏幕刷新率3.以下哪種Python語言特性特別適合用于編寫需要同時(shí)處理多個(gè)I/O操作的嵌入式程序？A.遞歸函數(shù)B.多重繼承C.異步編程（asyncio）D.封裝4.在微控制器中，RAM通常指的是什么？A.只讀存儲(chǔ)器，用于永久存儲(chǔ)固件B.隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，用于臨時(shí)存儲(chǔ)運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)C.硬盤存儲(chǔ)，用于長期數(shù)據(jù)存儲(chǔ)D.光盤存儲(chǔ)介質(zhì)5.I2C通信協(xié)議通常使用哪兩根信號(hào)線？A.VCC和GNDB.TX和RXC.SCL和SDAD.MISO和MOSI6.以下哪個(gè)Python函數(shù)可以用來打開一個(gè)串口通信端口？A.open_file()B.connect_serial()C.socket_create()D.serial_open()7.在使用`asyncio`編寫嵌入式程序時(shí)，協(xié)程（Coroutine）的主要作用是什么？A.替代線程，實(shí)現(xiàn)更高效的并發(fā)B.進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)學(xué)計(jì)算C.管理內(nèi)存分配D.處理網(wǎng)絡(luò)請求8.如果你想讓一個(gè)LED燈閃爍，通常需要使用哪種硬件連接方式？A.電阻直接連接電源B.電壓分壓電路C.電流限制電路（如使用電阻）D.頻率振蕩電路9.以下哪個(gè)Python模塊通常用于在樹莓派等設(shè)備上與I2C設(shè)備通信？A.serialB.smbusC.usbD.mqtt10.在嵌入式Python開發(fā)中，使用`ctypes`庫的主要目的是什么？A.創(chuàng)建圖形用戶界面B.處理大規(guī)模數(shù)據(jù)集C.與C/C++編寫的庫或驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行交互D.進(jìn)行機(jī)器學(xué)習(xí)模型訓(xùn)練二、填空題（每空1分，共15分）1.Python代碼通常需要通過______解釋器來執(zhí)行。2.在設(shè)置GPIO引腳為輸出模式后，要改變其電平狀態(tài)，通常使用______函數(shù)。3.串口通信中，數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕締挝皇莀_____。4.嵌入式系統(tǒng)通常對(duì)______和功耗有嚴(yán)格要求。5.SPI通信協(xié)議通常涉及______根數(shù)據(jù)線。6.若要讀取一個(gè)連接到I2C總線的傳感器數(shù)據(jù)，通常需要知道該傳感器的______地址。7.在Python中，使用______語句可以導(dǎo)入標(biāo)準(zhǔn)庫或第三方庫。8.當(dāng)使用`asyncio`庫時(shí)，需要使用______關(guān)鍵字來定義協(xié)程函數(shù)。9.Python中的`try...except`結(jié)構(gòu)用于捕獲和處理______。10.將Python程序部署到嵌入式設(shè)備上運(yùn)行，通常稱為______。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述Python程序如何在嵌入式設(shè)備上運(yùn)行？需要考慮哪些關(guān)鍵步驟？2.解釋什么是GPIO，并說明其在嵌入式系統(tǒng)中的作用。3.比較UART和I2C兩種常用嵌入式通信協(xié)議的主要區(qū)別。4.為什么在嵌入式Python開發(fā)中，使用異步編程（如`asyncio`）可能比使用多線程更受青睞？四、編程題（共45分）1.GPIO控制編程（15分）：假設(shè)你正在使用一個(gè)連接到樹莓派GPIO17引腳的LED燈。請編寫一段Python代碼，實(shí)現(xiàn)以下功能：*初始化GPIO17引腳為輸出模式。*使LED燈點(diǎn)亮（假設(shè)點(diǎn)亮需要輸出高電平）。*持續(xù)閃爍LED燈（亮1秒，滅1秒），循環(huán)5次。*最后將LED燈熄滅，并釋放GPIO資源。2.串口通信編程（15分）：假設(shè)你的樹莓派通過UART與一個(gè)外部設(shè)備通信，設(shè)備地址為0x01，波特率為9600。請編寫一段Python代碼，使用`serial`模塊（或類似功能）完成以下任務(wù)：*打開串口通信端口（指定合適的串口名稱和波特率）。*向外部設(shè)備發(fā)送一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)0x55。*從外部設(shè)備讀取一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，并存儲(chǔ)在變量`received_data`中。*打印接收到的數(shù)據(jù)（以十六進(jìn)制形式）。*關(guān)閉串口通信端口。3.綜合應(yīng)用編程（15分）：設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，要求使用Python在樹莓派上實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)包含一個(gè)連接到I2C總線的溫度傳感器和一個(gè)連接到GPIO引腳的報(bào)警LED燈。當(dāng)溫度超過設(shè)定的閾值（例如30攝氏度）時(shí)，報(bào)警LED燈點(diǎn)亮。請編寫代碼實(shí)現(xiàn)：*初始化I2C接口和溫度傳感器（假設(shè)傳感器地址為0x48，使用`smbus`庫讀取溫度，讀取到的值為0-255之間的數(shù)字，代表攝氏度）。*設(shè)置一個(gè)溫度閾值（如30攝氏度）。*每隔2秒讀取一次溫度傳感器的數(shù)據(jù)。*如果讀取到的溫度超過閾值，點(diǎn)亮GPIO引腳（假設(shè)連接報(bào)警LED的引腳是GPIO27），否則熄滅該引腳。*（提示：可能需要使用`time.sleep(2)`實(shí)現(xiàn)延時(shí)，使用`GPIO.output`控制LED狀態(tài)）。---試卷答案一、選擇題1.D2.C3.C4.B5.C6.D7.A8.C9.B10.C二、填空題1.Python2.GPIO.output3.字節(jié)4.功耗5.四6.I2C7.import8.async9.異常10.部署三、簡答題1.解析思路：首先確認(rèn)Python解釋器已安裝于目標(biāo)嵌入式設(shè)備。然后根據(jù)硬件平臺(tái)選擇合適的Python運(yùn)行時(shí)環(huán)境（如MicroPython）。接著安裝必要的庫（如控制硬件所需的庫）。編寫Python代碼實(shí)現(xiàn)功能。最后將代碼傳輸?shù)皆O(shè)備上運(yùn)行或直接在設(shè)備上編寫運(yùn)行。關(guān)鍵步驟包括環(huán)境準(zhǔn)備、庫安裝、代碼編寫和部署運(yùn)行。2.解析思路：GPIO（通用輸入輸出）引腳是微控制器上可以由程序控制其電平狀態(tài)（高或低）的物理接口。作用在于使微控制器能夠與外部硬件（如傳感器、執(zhí)行器、LED燈等）進(jìn)行數(shù)字信號(hào)交互，是實(shí)現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)控制功能的基礎(chǔ)。3.解析思路：UART（通用異步收發(fā)傳輸器）是一種全雙工串行通信協(xié)議，使用TX和RX兩根線分別發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，通常不需要外部時(shí)鐘線，通信速率相對(duì)較低，通信雙方無需嚴(yán)格同步（異步）。I2C（Inter-IntegratedCircuit）是一種半雙工串行通信協(xié)議，僅需兩根線SCL（時(shí)鐘）和SDA（數(shù)據(jù)），支持多主多從結(jié)構(gòu)，通信速率比UART高，但總線負(fù)載能力有限，通信雙方需要同步。主要區(qū)別在于線數(shù)、全雙工/半雙工、同步方式、速率、多設(shè)備支持和總線負(fù)載能力。4.解析思路：嵌入式系統(tǒng)資源（特別是內(nèi)存和CPU）通常非常有限。多線程雖然能實(shí)現(xiàn)并發(fā)，但每個(gè)線程都需要獨(dú)立的?？臻g，會(huì)消耗較多內(nèi)存，且線程切換可能帶來上下文切換開銷。異步編程（如`asyncio`）使用單線程協(xié)作式并發(fā)，通過事件循環(huán)和協(xié)程調(diào)度來處理I/O操作，避免了線程切換的開銷，內(nèi)存占用更少，更適合I/O密集型且資源受限的嵌入式場景。四、編程題1.解析思路：使用RPi.GPIO庫進(jìn)行GPIO操作。首先導(dǎo)入庫并設(shè)置GPIO模式。使用`GPIO.setup(17,GPIO.OUT)`配置17號(hào)為輸出引腳。使用`GPIO.output(17,GPIO.HIGH)`輸出高電平點(diǎn)亮LED。使用`time.sleep(1)`實(shí)現(xiàn)延時(shí)。使用`GPIO.output(17,GPIO.LOW)`輸出低電平熄滅LED。通過循環(huán)結(jié)合`time.sleep(1)`實(shí)現(xiàn)閃爍。最后使用`GPIO.cleanup()`釋放資源。2.解析思路：使用`serial`庫。首先導(dǎo)入`serial`模塊。創(chuàng)建`Serial`對(duì)象，指定串口名稱（如`/dev/ttyAMA0`或`/dev/ttyUSB0`）和波特率（9600）。使用`ser.open()`打開串口。使用`ser.write(b'\x55')`發(fā)送字節(jié)0x55，注意使用字節(jié)串`b''`。使用`ser.read(1)`讀取一個(gè)字節(jié)，存儲(chǔ)在`received_data`變量。使用`print(received_data.hex())`打印十六進(jìn)制數(shù)據(jù)。使用`ser.close()`關(guān)閉串口。3.解析思路：使用`smbus`庫和RPi.GPIO庫。首先導(dǎo)入`smbus`和`GPIO`。創(chuàng)建`smbus`對(duì)象（如`smbus.SMBus(1)`，1通常代表I2C總線1）。定義傳感器地址（0x48）。定義閾值（30）。使用循環(huán)實(shí)現(xiàn)持續(xù)監(jiān)測。在循環(huán)內(nèi)使用`smbus.read_byte_data(address,register)`讀取傳感器數(shù)據(jù)（假設(shè)溫度值在0-255直接代表攝氏度）。使用