專升本信息工程2025年嵌入式系統(tǒng)模擬試卷（含答案）考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、單項(xiàng)選擇題（本大題共15小題，每小題2分，共30分。在每小題列出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的，請(qǐng)將正確選項(xiàng)字母填在題后的括號(hào)內(nèi)。）1.嵌入式系統(tǒng)與通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相比，其主要特點(diǎn)不包括（）。A.系統(tǒng)體積小、功耗低B.硬件成本高、開發(fā)周期長(zhǎng)C.通常嵌于宿主設(shè)備中，完成特定功能D.實(shí)時(shí)性強(qiáng)2.RISC指令集架構(gòu)的特點(diǎn)通常不包括（）。A.指令格式規(guī)整B.指令執(zhí)行時(shí)間固定C.指令種類繁多，功能復(fù)雜D.硬件譯碼器復(fù)雜度相對(duì)較低3.在ARM處理器中，用于保存和恢復(fù)處理器狀態(tài)的寄存器是（）。A.R0-R12B.R13(SP)和R14(LR)C.PC和CPSRD.以上都不是4.嵌入式系統(tǒng)中用于實(shí)現(xiàn)不同任務(wù)或模塊之間同步和互斥的機(jī)制是（）。A.中斷B.DMAC.信號(hào)量D.時(shí)鐘中斷5.下列存儲(chǔ)器中，屬于易失性存儲(chǔ)器的是（）。A.ROMB.RAMC.FlashMemoryD.EPROM6.在馮·諾依曼計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)中，程序指令和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在同一個(gè)存儲(chǔ)空間中，采用（）方式訪問(wèn)。A.程序控制流B.并行處理C.直接尋址D.間接尋址7.I/O端口地址空間與內(nèi)存地址空間（）。A.完全獨(dú)立，互不干擾B.部分重疊C.可以統(tǒng)一編址，也可以獨(dú)立編址D.總是統(tǒng)一編址8.下列接口中，常用于連接鍵盤、鼠標(biāo)等設(shè)備的并行接口標(biāo)準(zhǔn)是（）。A.USBB.UARTC.IEEE1394D.SCSI9.以下關(guān)于ARM處理器工作模式的描述，錯(cuò)誤的是（）。A.User模式是應(yīng)用程序正常運(yùn)行的模式B.FIQ模式用于處理高優(yōu)先級(jí)外部中斷C.SVC模式通常用于系統(tǒng)調(diào)用D.以上描述均正確10.嵌入式系統(tǒng)中的中斷優(yōu)先級(jí)管理通常采用（）方式。A.鏈?zhǔn)讲樵傿.循環(huán)查詢C.定時(shí)片輪轉(zhuǎn)D.軟件查詢11.Flash存儲(chǔ)器擦除和寫入操作通常需要（）電壓。A.低B.高C.低于電源電壓D.等于電源電壓12.實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS）與通用操作系統(tǒng)（GPOS）相比，其主要關(guān)注點(diǎn)不包括（）。A.系統(tǒng)吞吐量B.響應(yīng)時(shí)間C.資源利用率D.可靠性和實(shí)時(shí)性13.嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中，通常使用（）作為底層驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)和硬件調(diào)試的工具。A.高級(jí)語(yǔ)言編譯器B.調(diào)試器（Debugger）C.集成開發(fā)環(huán)境（IDE）D.版本控制系統(tǒng)14.下列數(shù)據(jù)表示中，數(shù)值最小的是（）。A.0xFFB.0x112C.65（十進(jìn)制）D.100（八進(jìn)制）15.在C語(yǔ)言中，訪問(wèn)硬件寄存器通常使用（）。A.指針操作B.結(jié)構(gòu)體C.定義宏D.類二、填空題（本大題共10小題，每空1分，共20分。請(qǐng)將答案填寫在題中橫線上。）16.嵌入式系統(tǒng)通常由硬件系統(tǒng)和______系統(tǒng)兩大部分組成。17.ARM處理器的核心架構(gòu)通常采用______流水線技術(shù)，以提高指令執(zhí)行效率。18.嵌入式系統(tǒng)中的中斷向量表通常存放在______存儲(chǔ)器中。19.動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）的主要特性是______，即斷電后數(shù)據(jù)會(huì)丟失。20.常用的存儲(chǔ)器層次結(jié)構(gòu)包括Cache、主存和______。21.嵌入式系統(tǒng)中，I/O端口尋址方式主要有______尋址和直接尋址兩種。22.串行通信接口UART通常采用______信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。23.嵌入式操作系統(tǒng)的主要功能包括進(jìn)程管理、內(nèi)存管理、______管理和設(shè)備管理。24.在ARMCortex-M系列處理器中，NMI中斷通常優(yōu)先級(jí)最高，其優(yōu)先級(jí)位在優(yōu)先級(jí)寄存器______中配置。25.將二進(jìn)制數(shù)1101轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)表示為______。三、判斷題（本大題共10小題，每小題1分，共10分。請(qǐng)判斷下列敘述的正誤，正確的填“√”，錯(cuò)誤的填“×”。）26.嵌入式系統(tǒng)一定是實(shí)時(shí)系統(tǒng)，但實(shí)時(shí)系統(tǒng)不一定是嵌入式系統(tǒng)。（）27.RISC指令集通常比CISC指令集包含更多的指令。（）28.ARM處理器的Thumb模式使用16位指令，功耗比ARM模式低。（）29.中斷服務(wù)程序執(zhí)行完畢后，必須使用特定指令將CPU模式切換回原來(lái)的模式。（）30.ROM是易失性存儲(chǔ)器，需要電池供電才能保存數(shù)據(jù)。（）31.DMA方式可以減少CPU在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中的干預(yù)，提高數(shù)據(jù)傳輸效率。（）32.并行接口比串行接口傳輸速度慢。（）33.嵌入式操作系統(tǒng)一定是復(fù)雜的，不適合小型嵌入式設(shè)備。（）34.信號(hào)量機(jī)制可以用于實(shí)現(xiàn)進(jìn)程同步，也可以用于實(shí)現(xiàn)進(jìn)程互斥。（）35.I/O端口地址和內(nèi)存地址在物理上是統(tǒng)一編址的。（）四、簡(jiǎn)答題（本大題共3小題，每小題6分，共18分。請(qǐng)簡(jiǎn)要回答下列問(wèn)題。）36.簡(jiǎn)述嵌入式系統(tǒng)與通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主要區(qū)別。37.什么是中斷？簡(jiǎn)述中斷處理過(guò)程的主要步驟。38.簡(jiǎn)述Cache存儲(chǔ)器在嵌入式系統(tǒng)中的作用及其工作原理。五、綜合應(yīng)用題（本大題共2小題，共32分。請(qǐng)根據(jù)要求作答。）39.（16分）假設(shè)某嵌入式系統(tǒng)使用ARM7TDMI處理器，采用12MHz晶振。中斷向量表起始地址為0x00000000。現(xiàn)有一個(gè)外部中斷請(qǐng)求（EXT_INT0）需要使用FIQ模式處理，其中斷服務(wù)程序入口地址為0x10000100。請(qǐng)回答：(1)該ARM處理器的時(shí)鐘頻率是多少？(2)FIQ模式下，程序計(jì)數(shù)器（PC）在進(jìn)入中斷服務(wù)時(shí)如何更新？(3)簡(jiǎn)述EXT_INT0中斷向量的地址計(jì)算方法。(4)若要使EXT_INT0具有最高優(yōu)先級(jí)，簡(jiǎn)述其優(yōu)先級(jí)配置過(guò)程（假設(shè)使用優(yōu)先級(jí)寄存器IP）。40.（16分）簡(jiǎn)述使用C語(yǔ)言編寫嵌入式系統(tǒng)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的基本步驟，并說(shuō)明在編寫過(guò)程中需要特別注意的關(guān)鍵點(diǎn)。試卷答案一、單項(xiàng)選擇題1.B解析：嵌入式系統(tǒng)通常具有體積小、功耗低的特點(diǎn)，但硬件成本相對(duì)較低，開發(fā)周期也相對(duì)較短。2.C解析：RISC指令集特點(diǎn)是指令格式規(guī)整、長(zhǎng)度固定、執(zhí)行時(shí)間固定、指令種類少且功能簡(jiǎn)單、硬件譯碼器復(fù)雜度相對(duì)較低。3.C解析：PC（程序計(jì)數(shù)器）和CPSR（當(dāng)前程序狀態(tài)寄存器）用于保存和恢復(fù)處理器狀態(tài)。R13和R14是棧指針和鏈接寄存器，用于保存現(xiàn)場(chǎng)。4.C解析：信號(hào)量是操作系統(tǒng)提供的用于實(shí)現(xiàn)進(jìn)程同步和互斥的機(jī)制。中斷用于外部事件響應(yīng)，DMA用于高效數(shù)據(jù)傳輸，時(shí)鐘中斷用于定時(shí)任務(wù)。5.B解析：RAM是易失性存儲(chǔ)器，斷電后數(shù)據(jù)丟失。ROM、FlashMemory和EPROM是非易失性存儲(chǔ)器。6.A解析：馮·諾依曼結(jié)構(gòu)將程序指令和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在同一個(gè)存儲(chǔ)空間中，通過(guò)程序計(jì)數(shù)器控制指令的順序執(zhí)行，屬于程序控制流訪問(wèn)。7.C解析：I/O端口地址空間與內(nèi)存地址空間可以統(tǒng)一編址，也可以獨(dú)立編址，取決于系統(tǒng)設(shè)計(jì)。8.A解析：USB是連接鍵盤、鼠標(biāo)、U盤等設(shè)備的常用并行接口標(biāo)準(zhǔn)。UART是串行通信接口，IEEE1394是高速串行總線，SCSI是小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口。9.D解析：User模式、FIQ模式、SVC模式都是ARM處理器的工作模式。10.A解析：嵌入式系統(tǒng)中中斷優(yōu)先級(jí)管理通常采用鏈?zhǔn)讲樵兓蜓h(huán)查詢方式。11.B解析：Flash存儲(chǔ)器擦除和寫入操作通常需要高于電源電壓的電壓。12.A解析：實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS）主要關(guān)注點(diǎn)是響應(yīng)時(shí)間和可靠性，通用操作系統(tǒng)（GPOS）更關(guān)注系統(tǒng)吞吐量和資源利用率。13.B解析：調(diào)試器（Debugger）是用于底層驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)和硬件調(diào)試的核心工具。14.D解析：100（八進(jìn)制）等于64（十進(jìn)制），比0xFF（255）、0x112（178）、65（十進(jìn)制）都小。15.A解析：在C語(yǔ)言中，通常使用指針操作來(lái)直接訪問(wèn)硬件寄存器的物理地址。二、填空題16.軟件解析：嵌入式系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成。17.三級(jí)解析：ARM處理器的核心架構(gòu)通常采用三級(jí)流水線技術(shù)。18.閃存/非易失性解析：中斷向量表存放中斷服務(wù)程序的入口地址，通常放在Flash或ROM等非易失性存儲(chǔ)器中。19.易失性解析：RAM的主要特性是易失性，斷電后數(shù)據(jù)丟失。20.外存/輔助存儲(chǔ)器解析：常用的存儲(chǔ)器層次結(jié)構(gòu)包括Cache、主存（RAM）和外存（如Flash、硬盤）。21.寄存器解析：I/O端口尋址方式主要有寄存器尋址和直接尋址。22.并行解析：串行通信接口UART通常采用并行信號(hào)（數(shù)據(jù)線和控制線）進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。23.文件解析：嵌入式操作系統(tǒng)的主要功能包括進(jìn)程管理、內(nèi)存管理、文件管理和設(shè)備管理。24.AIRCR解析：在ARMCortex-M系列處理器中，NMI中斷優(yōu)先級(jí)最高，其優(yōu)先級(jí)配置在AIRCR（ApplicationInterruptandResetControlRegister）中。25.D5解析：二進(jìn)制數(shù)1101轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)是D（十六進(jìn)制）=1*16^2+1*16^1+0*16^0+1*16^0=256+16+0+1=273（十進(jìn)制），273轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制是D5。三、判斷題26.×解析：嵌入式系統(tǒng)不一定都是實(shí)時(shí)系統(tǒng)（如智能家居），實(shí)時(shí)系統(tǒng)也不一定都是嵌入式系統(tǒng)（如個(gè)人電腦上的RTOS應(yīng)用）。27.×解析：RISC指令集指令種類少且功能簡(jiǎn)單，CISC指令集指令種類多且功能復(fù)雜。28.√解析：ARM處理器的Thumb模式使用16位指令，指令長(zhǎng)度短，執(zhí)行周期少，功耗比32位的ARM模式低。29.√解析：中斷服務(wù)程序執(zhí)行完畢后，需要使用特定指令（如STMDB/PUSH）保存現(xiàn)場(chǎng)，并使用特定指令（如MOVPC,LR）或向量跳轉(zhuǎn)返回原來(lái)的模式。30.×解析：ROM是非易失性存儲(chǔ)器，斷電后數(shù)據(jù)能保存，不需要電池供電（除掉電可編程ROM需要）。31.√解析：DMA方式允許外設(shè)直接與內(nèi)存交換數(shù)據(jù)，減少了CPU的干預(yù)，提高了數(shù)據(jù)傳輸效率。32.×解析：并行接口在短時(shí)間內(nèi)可以傳輸多個(gè)比特，理論上比串行接口傳輸速度快。33.×解析：嵌入式操作系統(tǒng)有大小之分，小型嵌入式設(shè)備也可以使用簡(jiǎn)單的RTOS。34.√解析：信號(hào)量機(jī)制既可以用于實(shí)現(xiàn)進(jìn)程同步（如生產(chǎn)者消費(fèi)者問(wèn)題），也可以用于實(shí)現(xiàn)進(jìn)程互斥（如臨界區(qū)訪問(wèn)）。35.×解析：I/O端口地址空間和內(nèi)存地址空間可以獨(dú)立編址，也可以統(tǒng)一編址，物理上不一定是統(tǒng)一編址。四、簡(jiǎn)答題36.嵌入式系統(tǒng)與通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主要區(qū)別在于：功能單一、體積小、功耗低、成本控制嚴(yán)格、通常嵌入于宿主設(shè)備中完成特定功能、實(shí)時(shí)性要求高、開發(fā)周期相對(duì)較短等。而通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)功能強(qiáng)大、設(shè)計(jì)復(fù)雜、體積較大、功耗較高、成本相對(duì)較高、適用于多種應(yīng)用場(chǎng)景、實(shí)時(shí)性要求不一定嚴(yán)格、開發(fā)周期相對(duì)較長(zhǎng)。37.中斷是處理器由于外部事件或內(nèi)部事件（如除零）請(qǐng)求處理器暫停當(dāng)前正在執(zhí)行的程序，轉(zhuǎn)而去執(zhí)行相應(yīng)的處理程序，處理完畢后再返回原程序繼續(xù)執(zhí)行的過(guò)程。中斷處理過(guò)程的主要步驟包括：中斷請(qǐng)求、中斷判優(yōu)、中斷允許、中斷響應(yīng)、保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)、跳轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)程序入口、執(zhí)行中斷服務(wù)程序、恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)、中斷返回。38.Cache存儲(chǔ)器在嵌入式系統(tǒng)中的作用是提高系統(tǒng)性能，通過(guò)將經(jīng)常訪問(wèn)的數(shù)據(jù)和指令副本存放在速度更快的Cache中，當(dāng)CPU再次訪問(wèn)這些數(shù)據(jù)或指令時(shí)，可以直接從Cache中獲取，從而避免了訪問(wèn)速度較慢的主存，大大縮短了訪問(wèn)時(shí)間。工作原理基于程序的局部性原理，主要包括空間局部性和時(shí)間局部性?？臻g局部性指程序傾向于訪問(wèn)相鄰的內(nèi)存單元；時(shí)間局部性指程序傾向于在短時(shí)間內(nèi)重復(fù)訪問(wèn)同一內(nèi)存單元。Cache通過(guò)硬件邏輯自動(dòng)管理數(shù)據(jù)在Cache和主存之間的副本，常用的替換算法有LRU（最近最少使用）等。五、綜合應(yīng)用題39.（16分）(1)該ARM處理器的時(shí)鐘頻率是12MHz。解析：ARM處理器的時(shí)鐘頻率通常等于晶振頻率，因此為12MHz。(2)FIQ模式下，程序計(jì)數(shù)器（PC）在進(jìn)入中斷服務(wù)時(shí)通過(guò)向量跳轉(zhuǎn)指令（通常是LDRPC,[PC,#4]）自動(dòng)更新，跳轉(zhuǎn)到中斷向量表中對(duì)應(yīng)FIQ的中斷服務(wù)程序入口地址，并將原來(lái)的PC值和CPSR值壓棧保存。解析：FIQ（FastInterruptRequest）模式下，中斷響應(yīng)更快，PC通過(guò)硬件向量跳轉(zhuǎn)直接指向中斷向量表中預(yù)定義的FIQ中斷服務(wù)程序入口。(3)EXT_INT0中斷向量的地址計(jì)算方法為：向量表起始地址+中斷號(hào)*向量長(zhǎng)度。假設(shè)EXT_INT0的中斷號(hào)為n（需要根據(jù)系統(tǒng)定義確定），向量長(zhǎng)度為4字節(jié)，則地址為0x00000000+n*4。解析：中斷向量表按一定順序存放各中斷服務(wù)程序的入口地址，每個(gè)向量占一定字節(jié)（通常是4字節(jié)），地址計(jì)算基于起始地址和中斷號(hào)。(4)若要使EXT_INT0具有最高優(yōu)先級(jí)，需要將其優(yōu)先級(jí)設(shè)置得最高。通常通過(guò)讀取和寫入中