《2025年計(jì)算機(jī)等級(jí)考試(三級(jí))嵌入式系統(tǒng)試卷及答案》一、單項(xiàng)選擇題（共15題，每題2分，共30分。每小題只有一個(gè)正確選項(xiàng)）1.以下關(guān)于嵌入式系統(tǒng)定義的描述中，最準(zhǔn)確的是（）。A.以通用計(jì)算機(jī)為核心的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)B.以微處理器為核心，具有特定功能的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)C.運(yùn)行實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)D.集成傳感器與執(zhí)行器的智能設(shè)備2.ARMCortexM3處理器的NVIC（嵌套向量中斷控制器）最多支持（）個(gè)可屏蔽中斷。A.16B.32C.60D.2403.以下存儲(chǔ)介質(zhì)中，屬于非易失性存儲(chǔ)且支持隨機(jī)訪問的是（）。A.SRAMB.DRAMC.NORFlashD.NANDFlash4.某嵌入式系統(tǒng)采用AMBA5AXI4總線，其中用于傳輸寫地址的通道是（）。A.AW通道B.W通道C.B通道D.AR通道5.若UART通信的波特率為115200bps，數(shù)據(jù)位8位，停止位1位，無(wú)奇偶校驗(yàn)，則每秒最多可傳輸?shù)淖址麛?shù)約為（）。A.11520B.10472C.9600D.80006.以下關(guān)于嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS）的描述中，錯(cuò)誤的是（）。A.任務(wù)調(diào)度需滿足截止時(shí)間要求B.支持任務(wù)優(yōu)先級(jí)搶占調(diào)度C.必須采用微內(nèi)核架構(gòu)D.通常提供信號(hào)量、消息隊(duì)列等同步機(jī)制7.某32位嵌入式處理器的地址總線為24位，其可尋址的最大物理內(nèi)存空間為（）。A.16MBB.32MBC.64MBD.128MB8.以下ARMCortexM4特有的功能模塊是（）。A.嵌套向量中斷控制器（NVIC）B.浮點(diǎn)運(yùn)算單元（FPU）C.系統(tǒng)定時(shí)器（SysTick）D.內(nèi)存保護(hù)單元（MPU）9.嵌入式系統(tǒng)中，Bootloader的主要功能是（）。A.管理文件系統(tǒng)B.初始化硬件并加載操作系統(tǒng)內(nèi)核C.實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議D.處理用戶輸入輸出10.某SPI接口配置為模式3（CPOL=1，CPHA=1），則其時(shí)鐘極性和相位的正確描述是（）。A.時(shí)鐘空閑時(shí)為高電平，數(shù)據(jù)在時(shí)鐘下降沿采樣B.時(shí)鐘空閑時(shí)為高電平，數(shù)據(jù)在時(shí)鐘上升沿采樣C.時(shí)鐘空閑時(shí)為低電平，數(shù)據(jù)在時(shí)鐘下降沿采樣D.時(shí)鐘空閑時(shí)為低電平，數(shù)據(jù)在時(shí)鐘上升沿采樣11.以下關(guān)于嵌入式系統(tǒng)低功耗設(shè)計(jì)的措施中，效果最不顯著的是（）。A.使用低功耗模式（如睡眠模式）B.降低處理器工作頻率C.優(yōu)化軟件算法減少運(yùn)算量D.增加外部存儲(chǔ)芯片容量12.某嵌入式系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)采集溫度傳感器（輸出03.3V模擬信號(hào)）的數(shù)據(jù)，應(yīng)選擇的接口是（）。A.GPIOB.ADCC.DACD.UART13.在FreeRTOS中，創(chuàng)建任務(wù)的函數(shù)是（）。A.xQueueCreate()B.xSemaphoreCreateMutex()C.xTaskCreate()D.vTaskDelay()14.以下關(guān)于JTAG調(diào)試接口的描述中，錯(cuò)誤的是（）。A.支持在線仿真（ICE）B.至少需要4根信號(hào)線（TMS、TCK、TDI、TDO）C.可用于程序下載D.僅支持ARM架構(gòu)處理器15.某嵌入式系統(tǒng)的軟件架構(gòu)采用分層設(shè)計(jì)，最底層的軟件層通常是（）。A.應(yīng)用層B.操作系統(tǒng)層C.硬件抽象層（HAL）D.中間件層二、多項(xiàng)選擇題（共5題，每題3分，共15分。每小題有2個(gè)或2個(gè)以上正確選項(xiàng)，錯(cuò)選、漏選均不得分）16.以下屬于嵌入式系統(tǒng)典型特征的有（）。A.專用性強(qiáng)B.資源受限（如內(nèi)存、計(jì)算能力）C.需長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行D.必須使用圖形化界面17.ARMCortexM系列處理器支持的異常類型包括（）。A.復(fù)位（Reset）B.不可屏蔽中斷（NMI）C.硬件錯(cuò)誤（HardFault）D.系統(tǒng)服務(wù)調(diào)用（SVC）18.以下存儲(chǔ)介質(zhì)中，需要刷新操作的有（）。A.SRAMB.DRAMC.DDR3D.NORFlash19.嵌入式系統(tǒng)中，常用的總線協(xié)議包括（）。A.I2CB.CANC.PCIeD.SPI20.以下關(guān)于嵌入式Linux系統(tǒng)的描述中，正確的有（）。A.支持多任務(wù)調(diào)度B.需要裁剪內(nèi)核以適應(yīng)硬件資源C.必須使用文件系統(tǒng)D.可通過設(shè)備樹（DeviceTree）描述硬件信息三、填空題（共10題，每空2分，共20分）21.ARMCortexM處理器的寄存器R13通常用作________寄存器（填寫功能名稱）。22.嵌入式系統(tǒng)中，將二進(jìn)制程序文件燒錄到Flash的過程稱為________。23.某ADC的分辨率為12位，參考電壓為3.3V，則其最小量化單位為________mV（保留2位小數(shù)）。24.I2C總線的兩根信號(hào)線分別是________和SCL（填寫英文縮寫）。25.實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中，任務(wù)的狀態(tài)通常包括運(yùn)行態(tài)、就緒態(tài)、阻塞態(tài)和________。26.嵌入式系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)中，PCB布局時(shí)需將________模塊（如時(shí)鐘源）遠(yuǎn)離高頻干擾源。27.某32位處理器的指令集為Thumb2，其指令長(zhǎng)度可以是________位或32位。28.在嵌入式開發(fā)中，用于將C語(yǔ)言代碼轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制機(jī)器碼的工具是________。29.藍(lán)牙低功耗（BLE）的通信協(xié)議棧中，負(fù)責(zé)物理層和鏈路層的是________層（填寫英文縮寫）。30.嵌入式系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)中，常用________技術(shù)（如看門狗定時(shí)器）防止程序跑飛。四、簡(jiǎn)答題（共5題，第3133題每題5分，第3435題每題7分，共29分）31.（封閉型）簡(jiǎn)述NORFlash與NANDFlash的主要區(qū)別（至少列出3點(diǎn)）。32.（封閉型）說明嵌入式系統(tǒng)中“硬實(shí)時(shí)”與“軟實(shí)時(shí)”的定義及關(guān)鍵差異。33.（開放型）設(shè)計(jì)一個(gè)基于STM32的溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，需實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集（DHT11傳感器）、LCD顯示（I2C接口）和異常報(bào)警（GPIO控制蜂鳴器）。請(qǐng)列出硬件連接的關(guān)鍵步驟（不要求具體引腳）。34.（分析型）某嵌入式系統(tǒng)的中斷服務(wù)程序（ISR）中存在以下操作：讀取GPIO輸入狀態(tài)調(diào)用延時(shí)函數(shù)（delay_ms(10)）向消息隊(duì)列發(fā)送數(shù)據(jù)指出上述操作的不合理之處，并說明改進(jìn)方法。35.（設(shè)計(jì)型）某工業(yè)傳感器需要通過UART與上位機(jī)通信，通信協(xié)議如下：波特率：9600bps數(shù)據(jù)格式：8位數(shù)據(jù)位，1位停止位，奇校驗(yàn)數(shù)據(jù)幀格式：起始符0xAA+傳感器ID（1字節(jié)）+數(shù)據(jù)（2字節(jié)）+校驗(yàn)和（1字節(jié)，前4字節(jié)異或）請(qǐng)編寫一段C語(yǔ)言代碼（基于STM32HAL庫(kù)），實(shí)現(xiàn)接收完整數(shù)據(jù)幀并校驗(yàn)的功能（需包含關(guān)鍵步驟注釋）。五、綜合應(yīng)用題（共1題，16分）36.某嵌入式系統(tǒng)采用ARMCortexM4處理器，內(nèi)存映射如下：片內(nèi)SRAM：0x20000000~0x20007FFF（32KB）外部NORFlash：0x60000000~0x6007FFFF（512KB）片內(nèi)Flash：0x08000000~0x0807FFFF（512KB）系統(tǒng)需要運(yùn)行一個(gè)應(yīng)用程序，其內(nèi)存需求如下：代碼段（.text）：200KB只讀數(shù)據(jù)段（.rodata）：50KB全局變量（.data）：10KB未初始化變量（.bss）：15KB（1）說明各內(nèi)存段應(yīng)映射到哪類存儲(chǔ)介質(zhì)（片內(nèi)Flash、外部NORFlash、片內(nèi)SRAM），并簡(jiǎn)述原因。（2）計(jì)算片內(nèi)SRAM的剩余可用空間（需列出計(jì)算過程）。答案及解析一、單項(xiàng)選擇題1.B解析：嵌入式系統(tǒng)的核心是“以應(yīng)用為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、軟件硬件可裁剪”，強(qiáng)調(diào)專用性而非通用計(jì)算機(jī)（A錯(cuò)誤），實(shí)時(shí)性非必要條件（C錯(cuò)誤），傳感器與執(zhí)行器是部分應(yīng)用場(chǎng)景（D錯(cuò)誤）。2.D解析：CortexM3的NVIC支持最多240個(gè)可屏蔽中斷（IRQ），16個(gè)系統(tǒng)異常。3.C解析：NORFlash支持隨機(jī)訪問（類似內(nèi)存），NANDFlash為頁(yè)/塊訪問（順序?yàn)橹鳎?，SRAM/DRAM為易失性。4.A解析：AXI4中，AW（寫地址）、W（寫數(shù)據(jù)）、B（寫響應(yīng)）、AR（讀地址）、R（讀數(shù)據(jù)）為五大通道。5.B解析：每字符占用位數(shù)=8（數(shù)據(jù)）+1（停止）=9位（無(wú)奇偶），每秒傳輸字符數(shù)=115200/9≈12800，但實(shí)際需考慮幀間隔，約10472（115200/11≈10472，可能題目簡(jiǎn)化為9位）。6.C解析：RTOS架構(gòu)可為微內(nèi)核或宏內(nèi)核（如VxWorks為宏內(nèi)核），其他選項(xiàng)均為RTOS基本特性。7.A解析：24位地址總線可尋址空間為22?=16MB（22?=1MB，22?=16×22?=16MB）。8.B解析：CortexM4集成FPU（浮點(diǎn)運(yùn)算單元），M3無(wú)此功能；NVIC、SysTick、MPU為M3/M4共有。9.B解析：Bootloader的核心是初始化硬件（如時(shí)鐘、內(nèi)存）并加載OS內(nèi)核，其他為上層功能。10.A解析：CPOL=1表示時(shí)鐘空閑高電平，CPHA=1表示數(shù)據(jù)在第二個(gè)邊沿（下降沿）采樣。11.D解析：增加存儲(chǔ)容量會(huì)直接增加功耗（如Flash待機(jī)電流），其他選項(xiàng)均為典型低功耗措施。12.B解析：ADC（模數(shù)轉(zhuǎn)換器）用于將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，適合溫度傳感器的模擬輸出。13.C解析：FreeRTOS中xTaskCreate()用于創(chuàng)建任務(wù)，xQueueCreate()為隊(duì)列，xSemaphoreCreateMutex()為互斥鎖，vTaskDelay()為延時(shí)。14.D解析：JTAG是通用調(diào)試接口，支持多種架構(gòu)（如RISCV、ARM），不僅ARM。15.C解析：分層架構(gòu)底層為硬件抽象層（HAL），向上為OS層、中間件層、應(yīng)用層。二、多項(xiàng)選擇題16.ABC解析：嵌入式系統(tǒng)通常無(wú)圖形化界面（D錯(cuò)誤），其他為典型特征。17.ABCD解析：CortexM系列異常包括復(fù)位、NMI、HardFault、SVC（系統(tǒng)調(diào)用）等。18.BC解析：DRAM（包括DDR3）需周期性刷新以保持?jǐn)?shù)據(jù)，SRAM和Flash無(wú)需刷新。19.ABD解析：PCIe是計(jì)算機(jī)高速總線，嵌入式常用I2C、CAN、SPI。20.ABD解析：嵌入式Linux可裁剪內(nèi)核（B正確），支持設(shè)備樹（D正確），多任務(wù)調(diào)度（A正確）；文件系統(tǒng)非必需（如某些實(shí)時(shí)場(chǎng)景可省略）。三、填空題21.棧指針（SP）22.燒錄（或編程）23.0.81（3.3V/(2121)=3.3/4095≈0.000806V=0.81mV）24.SDA（串行數(shù)據(jù)）25.掛起態(tài)（或終止態(tài)）26.敏感（或時(shí)鐘）27.1628.編譯器（或交叉編譯器）29.PHY（物理層）30.冗余（或容錯(cuò)）四、簡(jiǎn)答題31.主要區(qū)別：存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)：NOR為字節(jié)尋址（隨機(jī)訪問），NAND為頁(yè)/塊尋址（順序訪問為主）；擦寫壽命：NOR約10萬(wàn)次，NAND約100萬(wàn)次（MLC/TLC更低）；容量與成本：NAND容量大、成本低（適合存儲(chǔ)），NOR容量小、成本高（適合代碼存儲(chǔ)）；接口：NOR多為并行或SPI，NAND多為專用接口（如ONFI）。32.定義：硬實(shí)時(shí)：任務(wù)必須在截止時(shí)間前完成，否則導(dǎo)致系統(tǒng)失效（如醫(yī)療設(shè)備控制）；軟實(shí)時(shí)：任務(wù)盡量在截止時(shí)間前完成，超時(shí)有一定容限（如視頻流播放）。關(guān)鍵差異：硬實(shí)時(shí)強(qiáng)調(diào)“必須滿足”，軟實(shí)時(shí)強(qiáng)調(diào)“最佳努力”；硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)需嚴(yán)格的任務(wù)調(diào)度和資源分配。33.硬件連接步驟：DHT11數(shù)據(jù)引腳連接STM32的GPIO（需上拉電阻）；LCD的SDA/SCL引腳連接STM32的I2C接口（需外接上拉電阻）；蜂鳴器控制引腳連接STM32的GPIO（需通過三極管或驅(qū)動(dòng)芯片隔離）；所有模塊共地，電源（3.3V/5V）需滿足各器件要求；必要時(shí)添加去耦電容（如100nF）靠近各模塊電源引腳。34.不合理之處及改進(jìn)：調(diào)用延時(shí)函數(shù)：ISR中禁止使用阻塞式延時(shí)（會(huì)延長(zhǎng)中斷響應(yīng)時(shí)間，影響實(shí)時(shí)性）；改進(jìn)：刪除延時(shí)，通過讀取GPIO狀態(tài)后立即返回，狀態(tài)處理放到任務(wù)中（通過消息隊(duì)列通知任務(wù)處理）；其他：ISR應(yīng)盡量短小，避免復(fù)雜操作（如大量計(jì)算），數(shù)據(jù)發(fā)送消息隊(duì)列是合理的（但需使用中斷安全函數(shù)，如xQueueSendFromISR()）。35.參考代碼（關(guān)鍵步驟注釋）：```cinclude"stm32f4xx_hal.h"UART_HandleTypeDefhuart1;uint8_trx_buffer[6];//數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度：1（起始）+1（ID）+2（數(shù)據(jù)）+1（校驗(yàn)和）=5字節(jié)？題目描述為5字節(jié)？需確認(rèn)uint8_trx_index=0;boolframe_received=false;//UART接收中斷回調(diào)函數(shù)voidHAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDefhuart){if(huart==&huart1){if(rx_index==0){//第一個(gè)字節(jié)if(rx_buffer[0]==0xAA){//校驗(yàn)起始符rx_index++;}else{rx_index=0;//丟棄錯(cuò)誤數(shù)據(jù)}}elseif(rx_index<5){//假設(shè)數(shù)據(jù)幀共5字節(jié)（起始+ID+2數(shù)據(jù)+校驗(yàn)和）rx_index++;}else{//接收完成//計(jì)算校驗(yàn)和（前4字節(jié)異或）uint8_tchecksum=0;for(inti=0;i<4;i++){checksum^=rx_buffer[i];}if(checksum==rx_buffer[4]){frame_received=true;//標(biāo)記有效幀}rx_index=0;//重置索引}//繼續(xù)接收下一個(gè)字節(jié)HAL_UART_Receive_IT(&huart1,&rx_buf