2025年大學(xué)大四（電子信息工程）嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)試題及答案

（考試時(shí)間：90分鐘滿分100分）班級(jí)______姓名______第I卷（選擇題，共40分）每題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一個(gè)選項(xiàng)是最符合題目要求的。(總共20題，每題2分，每題只有一個(gè)正確答案，請(qǐng)將正確答案填涂在答題卡相應(yīng)位置上)1.以下哪種處理器架構(gòu)在嵌入式系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛？A.x86架構(gòu)B.ARM架構(gòu)C.PowerPC架構(gòu)D.MIPS架構(gòu)2.嵌入式系統(tǒng)的硬件組成不包括以下哪一項(xiàng)？A.微處理器B.內(nèi)存C.操作系統(tǒng)D.外部設(shè)備3.關(guān)于嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)，以下說法錯(cuò)誤的是？A.專用性強(qiáng)B.資源受限C.可靠性要求低D.實(shí)時(shí)性要求高4.以下哪種編程語言常用于嵌入式系統(tǒng)開發(fā)？A.JavaB.PythonC.C/C++D.JavaScript5.嵌入式系統(tǒng)中，中斷處理的優(yōu)先級(jí)是由什么決定的？A.中斷向量表B.中斷控制器C.操作系統(tǒng)內(nèi)核D.應(yīng)用程序6.以下哪種存儲(chǔ)設(shè)備常用于嵌入式系統(tǒng)的程序存儲(chǔ)？A.硬盤B.光盤C.閃存D.磁帶7.嵌入式系統(tǒng)中，SPI接口主要用于？A.數(shù)據(jù)傳輸B.電源管理C.中斷控制D.時(shí)鐘同步8.關(guān)于嵌入式操作系統(tǒng)，以下說法正確的是？A.只能運(yùn)行在特定硬件平臺(tái)上B.功能簡(jiǎn)單，無需具備多任務(wù)處理能力C.開源的嵌入式操作系統(tǒng)性能較差D.實(shí)時(shí)性是衡量其優(yōu)劣的重要指標(biāo)之一9.嵌入式系統(tǒng)開發(fā)過程中，以下哪個(gè)階段主要進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)和調(diào)試？A.需求分析階段B.設(shè)計(jì)階段C.編碼階段D.測(cè)試階段10.以下哪種調(diào)試工具常用于嵌入式系統(tǒng)開發(fā)？A.示波器B.邏輯分析儀C.萬用表D.以上都是11.嵌入式系統(tǒng)中，GPIO口的作用是？A.通用輸入輸出B.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)訪問C.程序執(zhí)行控制D.系統(tǒng)時(shí)鐘管理12.關(guān)于ARM處理器的工作模式，以下說法錯(cuò)誤的是？A.共有7種工作模式B.用戶模式是正常程序運(yùn)行模式C.特權(quán)模式下可以訪問所有系統(tǒng)資源D.系統(tǒng)模式用于操作系統(tǒng)內(nèi)核運(yùn)行13.嵌入式系統(tǒng)中，I2C總線最多可以連接多少個(gè)從設(shè)備？A.4個(gè)B.8個(gè)C.16個(gè)D.32個(gè)14.以下哪種技術(shù)常用于嵌入式系統(tǒng)的低功耗設(shè)計(jì)？A.動(dòng)態(tài)電壓縮放B.增加處理器主頻C.增大內(nèi)存容量D.采用高速外部設(shè)備15.嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中，交叉編譯是指？A.在目標(biāo)硬件上編譯程序B.在宿主機(jī)上編譯程序并生成目標(biāo)硬件可執(zhí)行的代碼C.在目標(biāo)硬件上運(yùn)行編譯好的程序D.在宿主機(jī)上運(yùn)行目標(biāo)硬件生成的可執(zhí)行程序16.關(guān)于嵌入式系統(tǒng)的啟動(dòng)過程，以下說法正確的是？A.首先運(yùn)行BIOS程序B.直接從硬盤加載操作系統(tǒng)C.硬件復(fù)位后從引導(dǎo)程序開始執(zhí)行D.無需進(jìn)行初始化操作17.嵌入式系統(tǒng)中，USB接口主要用于？A.高速數(shù)據(jù)傳輸B.電源供應(yīng)C.中斷控制D.時(shí)鐘同步18.以下哪種開發(fā)板常用于ARM嵌入式系統(tǒng)開發(fā)？A.Arduino開發(fā)板B.RaspberryPi開發(fā)板C.STM32開發(fā)板D.以上都是19.嵌入式系統(tǒng)中，定時(shí)器的作用不包括以下哪一項(xiàng)？A.定時(shí)中斷B.生成周期性信號(hào)C.測(cè)量時(shí)間間隔D.數(shù)據(jù)加密20.關(guān)于嵌入式系統(tǒng)的安全性，以下說法錯(cuò)誤的是？A.可以通過加密技術(shù)保護(hù)數(shù)據(jù)安全B.防止惡意軟件入侵是重要的安全措施C.嵌入式系統(tǒng)無需考慮網(wǎng)絡(luò)安全D.硬件安全機(jī)制有助于提高系統(tǒng)安全性第II卷（非選擇題，共60分）簡(jiǎn)答題（共20分）(總共4題，每題5分，簡(jiǎn)要回答下列問題)1.簡(jiǎn)述嵌入式系統(tǒng)的定義和特點(diǎn)。2.說明ARM處理器的幾種常見工作模式及其特點(diǎn)。3.簡(jiǎn)述嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中交叉編譯的流程。4.列舉嵌入式系統(tǒng)中常用的通信接口及其作用。程序設(shè)計(jì)題（共15分）(總共1題，15分，請(qǐng)根據(jù)題目要求編寫程序)編寫一個(gè)簡(jiǎn)單的嵌入式C程序，實(shí)現(xiàn)通過GPIO口控制一個(gè)LED燈的亮滅。假設(shè)LED連接在GPIO的某個(gè)引腳，通過設(shè)置引腳電平來控制LED狀態(tài)。綜合應(yīng)用題（共15分）(總共1題，15分，請(qǐng)結(jié)合所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題)某嵌入式系統(tǒng)需要采集溫度傳感器的數(shù)據(jù)，并通過串口將數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機(jī)。已知溫度傳感器采用I2C接口與嵌入式系統(tǒng)連接，串口通信波特率為9600。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)該系統(tǒng)的硬件連接和軟件實(shí)現(xiàn)方案。材料分析題（共10分）(總共2題，每題5分，請(qǐng)閱讀以下材料并回答問題)材料：在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中，常常會(huì)遇到資源受限的情況，如內(nèi)存容量有限、處理器性能較低等。這就要求開發(fā)者在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，要充分考慮資源的合理利用，優(yōu)化算法和程序結(jié)構(gòu)，以提高系統(tǒng)的性能和效率。問題1：針對(duì)資源受限的嵌入式系統(tǒng)，你認(rèn)為可以采取哪些優(yōu)化措施？問題2：在優(yōu)化嵌入式系統(tǒng)性能時(shí)，如何平衡資源利用和功能實(shí)現(xiàn)之間的關(guān)系？論述題（共10分）(總共1題，10分，請(qǐng)闡述自己的觀點(diǎn))論述嵌入式系統(tǒng)在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)。答案：1.B2.C3.C4.C5.B6.C7.A8.D9.B10.D11.A12.D13.C14.A15.B16.C17.A18.D19.D20.C簡(jiǎn)答題答案：1.嵌入式系統(tǒng)是一種嵌入到對(duì)象體系中的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。特點(diǎn)有：專用性強(qiáng)、資源受限、可靠性要求高、實(shí)時(shí)性要求高、功耗低等。2.常見工作模式有：用戶模式、快速中斷模式、外部中斷模式、管理模式、中止模式、未定義模式、系統(tǒng)模式。用戶模式是正常程序運(yùn)行模式；快速中斷模式用于快速響應(yīng)中斷；外部中斷模式處理外部中斷請(qǐng)求；管理模式用于操作系統(tǒng)內(nèi)核；中止模式處理數(shù)據(jù)訪問異常等；未定義模式處理未定義指令；系統(tǒng)模式供操作系統(tǒng)使用。3.流程：在宿主機(jī)上安裝交叉編譯工具鏈，編寫源程序，使用交叉編譯器對(duì)源程序進(jìn)行編譯，生成目標(biāo)硬件可執(zhí)行的代碼文件。4.常用通信接口：SPI用于高速數(shù)據(jù)傳輸；I2C可連接多個(gè)從設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通信；USB用于高速數(shù)據(jù)傳輸；串口用于數(shù)據(jù)的異步串行通信等。程序設(shè)計(jì)題答案：```cinclude"stm32f10x.h"voidGPIO_Configuration(void){GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure;//使能GPIO時(shí)鐘RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);//配置GPIO引腳為推挽輸出GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_1;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);}intmain(void){GPIO_Configuration();while(1){//點(diǎn)亮LEDGPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1);for(volatileinti=0;i<500000;i++);//熄滅LEDGPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1);for(volatileinti=0;i<500000;i++);}}```綜合應(yīng)用題答案：硬件連接：溫度傳感器的SDA、SCL引腳分別連接到嵌入式系統(tǒng)的I2C接口對(duì)應(yīng)引腳；串口的TX、RX引腳連接到嵌入式系統(tǒng)的串口通信引腳。軟件實(shí)現(xiàn)：編寫I2C驅(qū)動(dòng)程序讀取溫度傳感器數(shù)據(jù)，編寫串口通信程序?qū)?shù)據(jù)發(fā)送到上位機(jī)，設(shè)置串口波特率為9600等參數(shù)。材料分析題答案：?jiǎn)栴}1：優(yōu)化措施有：采用高效算法減少計(jì)算量；合理分配內(nèi)存，避免內(nèi)存碎片；優(yōu)化程序結(jié)構(gòu)，減少不必要的代碼執(zhí)行；采用低功耗硬件設(shè)計(jì)等。問題2：要根據(jù)系統(tǒng)功能需求確定所需資源，在滿足功能的前提下，盡量減少資源消耗。通過