2025年嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)師職業(yè)資格沖刺試卷考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共30分）1.下列哪一項(xiàng)不是嵌入式系統(tǒng)相對于通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的特點(diǎn)？A.實(shí)時(shí)性要求高B.系統(tǒng)資源受限C.硬件與軟件緊密耦合D.通常運(yùn)行單一、特定的應(yīng)用程序2.在ARM架構(gòu)中，通常用于存儲(chǔ)程序計(jì)數(shù)器（PC）和部分寄存器的寄存器是？A.BankedRegistersB.Floating-pointRegisters(FP)C.APSR(ApplicationProgramStatusRegister)D.CPSR(CurrentProgramStatusRegister)3.下列哪種存儲(chǔ)器類型的訪問速度最快，但容量最小且斷電后數(shù)據(jù)會(huì)丟失？A.SRAMB.DRAMC.FlashMemoryD.ROM4.在嵌入式系統(tǒng)中，I2C總線通常用于連接哪些類型的設(shè)備？A.高速網(wǎng)絡(luò)接口B.顯示器C.低速外設(shè)，如傳感器、存儲(chǔ)器D.音頻編解碼器5.以下哪種同步機(jī)制允許多個(gè)進(jìn)程/線程等待一個(gè)或多個(gè)共享資源，直到該資源被釋放？A.互斥鎖（Mutex）B.信號量（Semaphore）C.事件組（EventGroup）D.條件變量（ConditionVariable）6.嵌入式系統(tǒng)中，中斷服務(wù)程序（ISR）的執(zhí)行通常具有以下哪一特性？A.可以被任意其他中斷打斷B.必須完整執(zhí)行后才允許被任何中斷打斷C.在執(zhí)行過程中會(huì)暫時(shí)禁止所有中斷D.其執(zhí)行時(shí)間必須嚴(yán)格可控以保證實(shí)時(shí)性7.下列哪個(gè)不是典型的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS）的調(diào)度算法？A.優(yōu)先級調(diào)度B.時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度C.輪詢調(diào)度D.非搶占式優(yōu)先級調(diào)度8.在嵌入式系統(tǒng)中進(jìn)行低功耗設(shè)計(jì)時(shí)，以下哪種方法通常不適用？A.使用低功耗模式（如睡眠模式）B.關(guān)閉不使用的模塊電源C.提高系統(tǒng)工作頻率D.優(yōu)化代碼以減少CPU周期9.C語言中，`void*ptr;`表示？A.指向整數(shù)的指針B.指向字符的指針C.指向空類型的指針，可用于通用指針轉(zhuǎn)換D.一個(gè)未初始化的指針10.嵌入式系統(tǒng)中的“總線寬度”通常指的是？A.總線支持的最大傳輸速率B.總線上可以同時(shí)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位數(shù)C.總線的物理線數(shù)D.總線的電氣特性11.下列哪個(gè)組件主要負(fù)責(zé)將CPU產(chǎn)生的指令和地址轉(zhuǎn)換為具體的物理內(nèi)存地址？A.ALU(ArithmeticLogicUnit)B.MAR(MemoryAddressRegister)C.MMU(MemoryManagementUnit)D.PC(ProgramCounter)12.在設(shè)計(jì)嵌入式系統(tǒng)時(shí)，選擇微控制器（MCU）首要考慮的因素通常是？A.最高工作頻率B.價(jià)格最低C.包含的外設(shè)滿足系統(tǒng)需求D.是否支持最新的操作系統(tǒng)13.用于實(shí)現(xiàn)不同電壓域之間安全電平轉(zhuǎn)換的器件是？A.邏輯門B.譯碼器C.緩沖器/電平轉(zhuǎn)換器D.LDO（低壓差線性穩(wěn)壓器）14.在RTOS中，如果兩個(gè)任務(wù)共享一個(gè)靜態(tài)分配的棧，可能會(huì)導(dǎo)致的問題是？A.棧溢出B.棧下溢C.死鎖D.優(yōu)先級反轉(zhuǎn)15.嵌入式系統(tǒng)調(diào)試過程中，使用JTAG接口的主要目的是？A.供電B.下載程序C.斷點(diǎn)調(diào)試和硬件測試D.網(wǎng)絡(luò)通信二、填空題（每空2分，共20分）1.嵌入式系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)時(shí)，時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)至關(guān)重要，它決定了系統(tǒng)的__________。2.嵌入式系統(tǒng)中，存儲(chǔ)器管理單元（MMU）的主要功能是實(shí)現(xiàn)__________地址到物理地址的轉(zhuǎn)換。3.串行外設(shè)接口（SPI）是一種高速的__________總線，通常需要至少四根信號線。4.在多任務(wù)嵌入式系統(tǒng)中，為了避免一個(gè)任務(wù)長時(shí)間占用資源導(dǎo)致其他任務(wù)無法執(zhí)行，通常使用__________機(jī)制。5.嵌入式Linux系統(tǒng)中，設(shè)備文件通常存放在__________目錄下。6.C語言中，`#define`指令用于定義__________。7.嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)關(guān)鍵挑戰(zhàn)是確保系統(tǒng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)響應(yīng)外部事件，這體現(xiàn)了系統(tǒng)的__________特性。8.I/O端口按功能可分為輸入端口、輸出端口和__________端口。9.為了提高系統(tǒng)可靠性和可維護(hù)性，嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中常采用__________設(shè)計(jì)原則。10.使用示波器觀察信號時(shí)，選擇合適的__________對于準(zhǔn)確測量至關(guān)重要。三、簡答題（每題8分，共24分）1.簡述中斷系統(tǒng)在嵌入式系統(tǒng)中的作用及其主要組成部分。2.什么是RTOS的上下文切換？簡要說明上下文切換過程中需要保存和恢復(fù)哪些關(guān)鍵信息。3.簡述嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中進(jìn)行電源管理的意義，并列舉至少三種常見的低功耗設(shè)計(jì)技術(shù)。四、綜合應(yīng)用題（每題13分，共26分）1.假設(shè)一個(gè)嵌入式系統(tǒng)使用ARMCortex-M3微控制器，外設(shè)包括一個(gè)SPI接口用于連接Flash存儲(chǔ)器，一個(gè)UART接口用于與上位機(jī)通信。請簡述初始化這兩個(gè)外設(shè)的基本步驟，并說明在初始化過程中需要配置哪些關(guān)鍵寄存器（請說明寄存器名稱和需要設(shè)置的主要參數(shù)類別，無需具體數(shù)值）。2.設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的嵌入式系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度方案。系統(tǒng)中有三個(gè)任務(wù)：任務(wù)A（最高優(yōu)先級，負(fù)責(zé)采集傳感器數(shù)據(jù)）、任務(wù)B（中等優(yōu)先級，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理）和任務(wù)C（最低優(yōu)先級，負(fù)責(zé)與外部設(shè)備通信）。請描述這三個(gè)任務(wù)如何共享一個(gè)公共資源（例如，一個(gè)用于存儲(chǔ)采集數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)），并說明需要使用哪種同步機(jī)制來避免資源訪問沖突，以及該機(jī)制如何工作以保障任務(wù)的實(shí)時(shí)性需求。---試卷答案一、選擇題1.D2.A3.A4.C5.B6.D7.C8.C9.C10.B11.C12.C13.C14.A15.C二、填空題1.運(yùn)行速度2.虛擬3.全雙工4.互斥5./dev6.宏定義7.實(shí)時(shí)性8.混合9.模塊化10.探針/探頭三、簡答題1.作用：中斷系統(tǒng)允許嵌入式系統(tǒng)及時(shí)響應(yīng)外部事件或內(nèi)部異常，提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和效率，避免CPU空閑等待。它將CPU從執(zhí)行當(dāng)前任務(wù)中解脫出來，轉(zhuǎn)而去處理更緊急的事件，處理完畢后再返回原任務(wù)繼續(xù)執(zhí)行。主要組成部分：中斷請求源（如按鈕、定時(shí)器、串口接收等）、中斷控制器（管理中斷請求，決定優(yōu)先級，實(shí)現(xiàn)中斷嵌套等）、中斷向量表（存儲(chǔ)中斷服務(wù)程序的入口地址）、中斷服務(wù)程序（ISR）。2.上下文切換：指CPU從一個(gè)任務(wù)切換到另一個(gè)任務(wù)執(zhí)行的過程。在切換時(shí)，當(dāng)前任務(wù)的執(zhí)行狀態(tài)（稱為上下文）需要被保存，新任務(wù)的執(zhí)行狀態(tài)（上下文）需要被加載到CPU中。保存和恢復(fù)信息：主要包括程序計(jì)數(shù)器（PC）的值（指向下一條要執(zhí)行的指令）、CPU各通用寄存器的值（用于保存任務(wù)的狀態(tài)和中間計(jì)算結(jié)果）、程序狀態(tài)寄存器（PSR）的值（包含處理器狀態(tài)信息，如條件碼、中斷使能狀態(tài)等）。有時(shí)還需要保存特定任務(wù)相關(guān)的硬件寄存器狀態(tài)。3.意義：低功耗設(shè)計(jì)可以延長電池供電嵌入式系統(tǒng)的使用時(shí)間，降低系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生的熱量，提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，符合綠色節(jié)能的發(fā)展趨勢。低功耗技術(shù)：降低系統(tǒng)工作電壓、采用低功耗微控制器和存儲(chǔ)器、使用睡眠模式或待機(jī)模式、關(guān)閉不使用的模塊或外設(shè)的電源、優(yōu)化代碼執(zhí)行路徑以減少CPU工作周期、使用電源管理單元（PMU）進(jìn)行智能管理。四、綜合應(yīng)用題1.初始化SPI接口步驟與寄存器配置：*步驟：(1)使能對應(yīng)的GPIO端口時(shí)鐘。(2)配置GPIO引腳功能為SPI模式（如MOSI,MISO,SCLK為復(fù)用功能，CS為普通輸出或輸入）。(3)配置SPI控制器寄存器，包括工作模式（主/從，數(shù)據(jù)格式如CPOL/CPHA,時(shí)鐘極性和相位）、時(shí)鐘速度、數(shù)據(jù)位數(shù)等。(4)使能SPI控制器。(5)（如果需要）配置片選（CS）引腳。(6）開始數(shù)據(jù)傳輸。*寄存器配置：(1)GPIOx_MODER(配置引腳模式為復(fù)用功能)。(2)GPIOx_AFRL/AFRH(配置復(fù)用功能選擇為SPI)。(3)SPIx_CR1(配置數(shù)據(jù)模式、時(shí)鐘速度、數(shù)據(jù)位數(shù)、主從模式、使能SPI)。(4)SPIx_CR1(設(shè)置使能位)。(5)GPIOx_ODR/OFFR(控制片選引腳狀態(tài))。初始化UART接口步驟與寄存器配置：*步驟：(1)使能對應(yīng)的GPIO端口時(shí)鐘。(2)配置GPIO引腳功能為UART模式（TX,RX為復(fù)用功能）。(3)配置UART控制器寄存器，包括波特率、數(shù)據(jù)位、停止位、奇偶校驗(yàn)位、收發(fā)使能等。(4)使能UART控制器。(5)開始收發(fā)數(shù)據(jù)。*寄存器配置：(1)GPIOx_MODER(配置引腳模式為復(fù)用功能)。(2)GPIOx_AFRL/AFRH(配置復(fù)用功能選擇為UART)。(3)UARTx_BRR(配置波特率)。(4)UARTx_CR1(配置數(shù)據(jù)格式、使能發(fā)送、使能接收、使能UART)。(5)UARTx_CR1(設(shè)置使能位)。2.任務(wù)調(diào)度方案與同步機(jī)制：*方案描述：系統(tǒng)采用基于優(yōu)先級的搶占式調(diào)度算法。任務(wù)A具有最高優(yōu)先級，任務(wù)B次之，任務(wù)C最低。CPU總是運(yùn)行就緒隊(duì)列中優(yōu)先級最高的任務(wù)。當(dāng)優(yōu)先級高的任務(wù)就緒時(shí)，即使優(yōu)先級低的任務(wù)正在運(yùn)行，也會(huì)被搶占，低優(yōu)先級任務(wù)進(jìn)入阻塞狀態(tài)。*共享資源與同步：共享資源是用于存儲(chǔ)傳感器數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)。由于任務(wù)A（最高優(yōu)先級）會(huì)頻繁訪問該緩沖區(qū)，為了保證數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和系統(tǒng)的穩(wěn)定性，必須進(jìn)行同步控制。應(yīng)使用互斥鎖（Mutex）機(jī)制來保護(hù)緩沖區(qū)的訪問。*工作原理：1.在任務(wù)A、B、C訪問緩沖區(qū)之前，必須先獲取互斥鎖。2.如果互斥鎖已被其他任務(wù)持有（例如任務(wù)B或C正在寫入緩沖區(qū)），則請求鎖的任務(wù)（如任務(wù)A）將被阻塞，直到鎖被釋放。3.當(dāng)一個(gè)任務(wù)（如任務(wù)C）完成寫入，并即將退出緩沖區(qū)訪問時(shí)，它會(huì)釋放互斥鎖。4.被阻