2025年上半年軟考嵌入式系統(tǒng)設(shè)計師練習(xí)題及答案解析一、單項(xiàng)選擇題（每題1分，共30分）1.在ARMCortexM3內(nèi)核中，NVIC最多可支持多少個外部中斷？A.32??B.64??C.128??D.240答案：D解析：CortexM3的NVIC設(shè)計上限為240個外部中斷源，編號16~255，0~15為系統(tǒng)異常。2.某嵌入式系統(tǒng)采用8位MCU，內(nèi)部RC振蕩器標(biāo)稱8MHz，溫度漂移±2%。若串口波特率設(shè)定為115200bps，允許誤差±4%，則常溫下實(shí)際波特率最大可能偏差為：A.2304bps??B.4608bps??C.9216bps??D.18432bps答案：B解析：8MHz±2%即頻率漂移±160kHz，波特率發(fā)生器分頻值隨之漂移2%，115200×4%＝4608bps。3.在Linux內(nèi)核中，下面哪一項(xiàng)不是tasklet的使用限制？A.不可睡眠??B.不可重入??C.同一tasklet可在多CPU并行??D.運(yùn)行在中斷上下文答案：C解析：tasklet被設(shè)計為同一實(shí)例只能在一個CPU上串行執(zhí)行，內(nèi)核保證其不可重入但禁止并行。4.使用I2C總線讀取AT24C64EEPROM時，若器件地址為0x50，則讀操作發(fā)出的首字節(jié)應(yīng)為：A.0x50??B.0xA0??C.0xA1??D.0x51答案：C解析：I2C地址7位0x50左移1位，讀位置1，得0xA1。5.在FreeRTOS中，函數(shù)xSemaphoreTake()的形參xBlockTime單位為：A.毫秒??B.系統(tǒng)時鐘節(jié)拍??C.微秒??D.秒答案：B解析：FreeRTOS超時參數(shù)均以tick為單位，需用pdMS_TO_TICKS()轉(zhuǎn)換。6.下列關(guān)于CAN報文標(biāo)識符的敘述，正確的是：A.標(biāo)準(zhǔn)幀標(biāo)識符11位，擴(kuò)展幀29位，二者可出現(xiàn)在同一總線B.擴(kuò)展幀優(yōu)先級一定低于標(biāo)準(zhǔn)幀C.標(biāo)識符值越小，優(yōu)先級越低D.數(shù)據(jù)幀與遠(yuǎn)程幀的ID字段位數(shù)不同答案：A解析：CAN2.0B主動支持兩種幀，仲裁按位比較，值小優(yōu)先，數(shù)據(jù)/遠(yuǎn)程幀ID位數(shù)相同。7.某系統(tǒng)采用NANDFlash，頁大小2KB，spare區(qū)64B，ECC算法要求每512B產(chǎn)生3B校驗(yàn)碼，則每頁ECC總開銷為：A.6B??B.9B??C.12B??D.24B答案：C解析：2KB含4個512B，各需3BECC，共12B。8.在CortexM系列中，用于屏蔽所有可屏蔽中斷的寄存器是：A.PRIMASK??B.FAULTMASK??C.BASEPRI??D.CONTROL答案：A解析：PRIMASK位0置1將屏蔽除NMI外的所有中斷。9.下面哪條ARM指令可在一條指令內(nèi)完成“讀取內(nèi)存→修改→寫回”且保證原子性？A.LDR??B.STR??C.LDREX??D.SWP答案：C解析：LDREX/STREX構(gòu)成獨(dú)占訪問，實(shí)現(xiàn)原子讀寫。10.在μC/OSIII中，任務(wù)控制塊OS_TCB成員StkSize的單位為：A.字節(jié)??B.字??C.指針寬度單元??D.雙字答案：C解析：StkSize記錄的是CPU_STK類型單元數(shù)，即指針寬度。11.某傳感器輸出0~1V對應(yīng)溫度0~100℃，ADC為12位，參考電壓2.5V，則溫度分辨率為：A.0.024℃??B.0.061℃??C.0.244℃??D.0.1℃答案：B解析：1V量程對應(yīng)4096×1/2.5＝1638碼，100℃/1638≈0.061℃/碼。12.在RS485半雙工網(wǎng)絡(luò)中，實(shí)現(xiàn)總線沖突檢測最可靠的方法是：A.回環(huán)采樣??B.電流檢測??C.電壓比較??D.超時重發(fā)答案：A解析：驅(qū)動器使能后立即回讀總線電平，若與發(fā)送不符即判定沖突。13.下列關(guān)于嵌入式PWM的描述，錯誤的是：A.占空比分辨率與定時器計數(shù)位寬成正比B.中心對齊模式可減小EMIC.相同頻率下，邊沿對齊功耗低于中心對齊D.占空比0%與100%時輸出恒為低/高電平答案：C解析：中心對齊開關(guān)次數(shù)多，功耗反而略高。14.在Git中，將指定commit應(yīng)用到當(dāng)前分支而不產(chǎn)生mergecommit的命令是：A.gitmerge??B.gitrebase??C.gitcherrypick??D.gitpull答案：C解析：cherrypick提取指定提交補(bǔ)丁到當(dāng)前HEAD。15.使用JTAG調(diào)試CortexM時，需通過哪一級總線訪問調(diào)試組件？A.AHB??B.APB??C.AXIM??D.ITM答案：B解析：調(diào)試接口APB連接DWT/ITM/FPB等。16.在Yocto項(xiàng)目中，用于生成SDK安裝器的目標(biāo)為：A.coreimageminimal??B.metatoolchain??C.bitbakeworld??D.runqemu答案：B解析：bitbakemetatoolchain輸出交叉工具鏈安裝包。17.某RTOS采用位圖就緒表，最大優(yōu)先級32級，則位圖變量類型應(yīng)選：A.uint8_t??B.uint16_t??C.uint32_t??D.uint64_t答案：C解析：32級需32位，uint32_t即可。18.在SPI接口中，CPOL=1、CPHA=1模式下，時鐘空閑狀態(tài)與采樣邊沿分別為：A.低電平，上升沿??B.高電平，上升沿??C.高電平，下降沿??D.低電平，下降沿答案：C解析：CPOL=1空閑高，CPHA=1在第二邊沿即下降沿采樣。19.下列哪項(xiàng)不是導(dǎo)致堆棧溢出的典型原因？A.遞歸層數(shù)過深??B.中斷嵌套過多??C.動態(tài)內(nèi)存泄漏??D.定義超大局部數(shù)組答案：C解析：泄漏導(dǎo)致堆耗盡，而非棧溢出。20.在BLE5.0中，物理層速率2Mbps時，理論最大應(yīng)用吞吐率約為：A.1.4Mbps??B.1.7Mbps??C.2.0Mbps??D.2.5Mbps答案：B解析：扣除幀頭、FEC、協(xié)議開銷后約1.7Mbps。21.使用DMA傳輸時，若外設(shè)FIFO深度為16字，突發(fā)長度設(shè)為8，則最佳FIFO閾值為：A.1/4??B.1/2??C.3/4??D.滿答案：B解析：突發(fā)8字，半閾值可平衡帶寬與下溢風(fēng)險。22.在C語言中，將整數(shù)0x12345678存入char數(shù)組小端模式后，數(shù)組首字節(jié)值為：A.0x12??B.0x34??C.0x56??D.0x78答案：D解析：小端低位低址，0x78在前。23.下面關(guān)于看門狗的描述，正確的是：A.窗口看門狗在超時前任意時刻喂狗均有效B.獨(dú)立看門狗通常由LSI時鐘驅(qū)動C.看門狗復(fù)位后其寄存器值保持D.看門狗無法被軟件完全關(guān)閉答案：B解析：獨(dú)立看門狗依賴低速內(nèi)部振蕩器，保證主時鐘失效仍可復(fù)位。24.在Makefile中，自動變量$^表示：A.目標(biāo)文件??B.第一個依賴??C.所有依賴??D.比目標(biāo)新的依賴答案：C解析：$^展開為規(guī)則中所有依賴列表。25.某系統(tǒng)采用雙核鎖步架構(gòu)，其最主要目的是：A.提高性能??B.降低功耗??C.提升可靠性??D.簡化軟件答案：C解析：鎖步雙核周期比較輸出，檢測瞬態(tài)故障。26.在CortexM4中，執(zhí)行單精度浮點(diǎn)乘法指令需要幾個時鐘周期典型值？A.1??B.2??C.3??D.5答案：A解析：FPU流水線單周期吞吐量。27.下列總線中，哪條支持無序事務(wù)完成？A.APB??B.AHB??C.AXI??D.CAN答案：C解析：AXI協(xié)議允許事務(wù)亂序返回。28.在UML狀態(tài)圖中，淺歷史偽狀態(tài)表示：A.恢復(fù)最近一次活動的子狀態(tài)??B.恢復(fù)頂層初始狀態(tài)??C.進(jìn)入默認(rèn)子狀態(tài)??D.終止?fàn)顟B(tài)機(jī)答案：A解析：淺歷史僅記憶同級子狀態(tài)。29.使用QEMU模擬CortexA9時，為啟用NEON，需加參數(shù)：A.cpucortexa9??B.cpucortexa9+neon??C.machinevirt??D.smp2答案：B解析：+neon顯式開啟SIMU擴(kuò)展。30.在DO178C標(biāo)準(zhǔn)中，與MC/DC覆蓋對應(yīng)的安全等級為：A.A級??B.B級??C.C級??D.D級答案：A解析：A級要求MC/DC。二、填空題（每空2分，共20分）31.若STM32F103的APB1總線頻率為36MHz，則定時器TIM2當(dāng)PSC=35、ARR=999時，產(chǎn)生中斷頻率為________Hz。答案：1000解析：36MHz/(35+1)/(999+1)=1000Hz。32.在IPv4中，TTL字段長度為________位。答案：833.某Cache采用4路組相聯(lián)，共64行，每行32B，則Cache容量為________B。答案：2048解析：64行×32B=2048B。34.在Python3中，表達(dá)式[1,2]2的值為________。答案：[1,2,1,2]35.將16進(jìn)制MAC地址AABBCCDDEEFF寫成EUI64中間填充碼為________。答案：FFFE解析：EUI64在第三、第四字節(jié)間插入FFFE。36.在CortexM3中，系統(tǒng)節(jié)拍定時器SYSTICK為________位向下計數(shù)。答案：2437.某FIR濾波器階數(shù)為31，則其群延時為________個采樣點(diǎn)。答案：15.5解析：線性相位FIR群延時=(N1)/2。38.在BLE廣播通道中，編號為37的射頻中心頻率為________MHz。答案：2426解析：37號信道索引公式f=2402+2k，k=12。39.在ELF文件中，用于記錄動態(tài)鏈接重定位信息的段名為________。答案：.rel.dyn（或.rela.dyn）40.若運(yùn)算放大器單位增益帶寬1MHz，閉環(huán)增益+10，則閉環(huán)帶寬為________Hz。答案：100000解析：GBW恒定，1MHz/10=100kHz。三、簡答題（每題10分，共30分）41.某嵌入式Linux系統(tǒng)通過I2C外接RTC芯片DS3231，要求系統(tǒng)掉電后時鐘誤差每月不超過5秒。請說明驅(qū)動層與硬件需采取的關(guān)鍵措施。答案要點(diǎn)：1.驅(qū)動需實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償讀取功能，定期讀取DS3231內(nèi)部溫度寄存器，利用芯片內(nèi)置晶振溫度系數(shù)自動校正。2.啟用芯片方波輸出，利用32kHz引腳校準(zhǔn)MCU內(nèi)部RC，提高長期穩(wěn)定性。3.在系統(tǒng)啟動時通過ntpd或PTP與遠(yuǎn)程服務(wù)器比對，計算漂移率并寫入/sys/class/rtc/rtc0/device/drift_file，內(nèi)核每次掛起/恢復(fù)時自動校正。4.硬件層面在VBAT引腳接低自放電CR2032，串聯(lián)肖特基防止倒灌，保證溫度梯度最??；PCB布局遠(yuǎn)離熱源，晶振下方開槽減應(yīng)力。5.驅(qū)動層啟用內(nèi)核RTCsysfs接口，應(yīng)用層定時寫入A1F寄存器設(shè)置鬧鐘喚醒，避免頻繁I2C訪問造成額外溫升。42.描述在資源極度受限的8位MCU上，如何利用分段編碼將24位真彩色圖像降級為16色索引色，并保證Flash占用小于8KB。答案要點(diǎn)：1.采用MedianCut算法在RGB立方體上迭代分割，生成16組聚類中心，得到16色調(diào)色板，占16×3=48B。2.對原始圖像每像素計算歐氏距離找最近調(diào)色板索引，得到位圖。3.將位圖按8×8塊劃分，若塊內(nèi)顏色單一則采用RLE編碼，記錄索引與重復(fù)次數(shù)；否則直接存儲索引。4.采用變長編碼：索引0~15用4位，RLE長度用3位前綴擴(kuò)展，最大長度127。5.壓縮流頭部存放調(diào)色板與塊偏移表，偏移表采用8位絕對地址，限制圖像不大于255塊，即最大65280像素。6.解碼時MCU只需維護(hù)48B調(diào)色板與64B行緩沖，利用雙緩沖DMA輸出到SPI屏，滿足8KB預(yù)算。43.某安全關(guān)鍵系統(tǒng)采用雙MCU互檢架構(gòu)，要求二者在10ms內(nèi)完成一次交叉比對并同步輸出。請給出一種低延遲的互檢協(xié)議設(shè)計。答案要點(diǎn)：1.采用高速SPI從模式交叉連接，時鐘10MHz，幀長32位，其中16位CRCCCITT。2.定義主幀格式：Type(2)+Count(6)+Data(8)+CRC(16)，Type=00表示心跳，01表示輸出比較，10表示診斷。3.兩MCU均以1ms周期產(chǎn)生DMA雙緩沖，自動收發(fā)，硬件CRC校驗(yàn)。4.當(dāng)收到對方心跳Count與本地差值>1即判定失步，立即置安全輸出為高阻。5.輸出比較階段，各自計算PWM占空比，交換后若差值>2%則表決采用較小值，并記錄事件。6.協(xié)議利用SPINSS下降沿觸發(fā)中斷，確保10ms內(nèi)完成8次雙向交互，平均延遲<0.5ms。7.附加看門狗同步：兩MCU在幀中攜帶喂狗序列，若任意一方未收到有效幀則禁止喂狗，保證故障靜默。四、綜合設(shè)計題（20分）44.某智能門鎖采用主控STM32H743（CortexM7，400MHz）與藍(lán)牙SoCnRF52832（64MHz）雙芯片方案，要求：1.待機(jī)功耗<30μA；2.藍(lán)牙OTA升級包256kB，掉電續(xù)傳；3.門鎖電機(jī)驅(qū)動峰值3A，需過流保護(hù)；4.支持指紋模組SPI通信，enrollment時間<2s；5.通過FCC/CE輻射測試。請給出：（1）系統(tǒng)電源樹與功耗預(yù)算表；（2）nRF52832與STM32H743的通信鏈路協(xié)議，要求支持流控與低功耗休眠；（3）OTA升級狀態(tài)機(jī)與斷點(diǎn)續(xù)傳策略；（4）電機(jī)驅(qū)動H橋原理圖與電流采樣算法；（5）降低EMI的PCB布線要點(diǎn)。答案：（1）電源樹：鋰錳電池CR123A3V→TITPS61201升壓至3.3V/600mA，效率90%；STM32H743運(yùn)行模式功耗90mA，nRF52832T