2013嵌入式软考案例题 下午

2013【问题】王工在实验室负责自动电梯模拟控制系统的设计，自动电梯模拟控制系统需要完成电梯运行控制算法、输入界面和输出界面三项主要任务。系统结构图如图1-1所示。根据电梯运行的流程，把电梯划分为停止状态、运行状态、开门状态和关门状态4种控制状态。停止状态是指电梯在没有任何请求的情况下静止状态，而不是指电梯在运行过程中开门前的停顿状况，本题忽略停顿状况，把电梯从运行状态直接迁移为开门状态。电梯根据控制状态的迁移规则进行状态迁移，系统初始时，电梯处于停止状态。【问题1】（6分）电梯根据控制状态的迁移规则进行迁移，其状态迁移图如图1-2所示。请根据下面状态转移的条件，完成状态迁移图，将解答填入答题纸的对应栏中。可供选择的状态转移条件：a.其他楼层有呼叫请求；b.无呼叫请求；c.乘客进入电梯或等待一段时间后；d.到达请求楼层；e.电梯所在楼层有呼叫请求。【问题2】（5分）电梯运行处理程序的流程图如图1-3所示。请完成该流程图，将答案填写在答题纸的对应栏中。【问题3】（4分）系统采用多级优先级中断结构，如图1-4所示。它要求CPU在执行完当前指令时转而对中断请求进行服务。设备A连接于最高优先级，设备B次之，设备C又次之。IRQx为中断请求信号，INTx为CPU发出的中断响应信号。现假设：TDC为硬件中断周期时间；TM为一个指令执行周期时间；TA、TB、TC分别为A、B、C的中断服务程序执行时间；TS、TR为保护现场和恢复现场所需的时间。图1-5是中断处理过程示意图。当三个设备同时发出中断请求时，依次处理设备A、B、C的时间是多少？这种结构下中断饱和时间是多少？请将答案填写在答题纸的对应栏中。【问题1】（1）其他楼层有呼叫请求，或a；（2）到达请求楼层，或d；（3）乘客进入电梯或等待一段时间后，成c；（4）无呼叫请求，或b；（5）电梯所在楼层有呼叫请求，或e；（5）其他楼层有呼叫请求，或a。【问题2】（1）改变状态为开门（2）当前层上移一层（3）改变状态为开门（4）改变状态为向下（5）改变状态为向上【问题3】本题考查嵌入式系统设计，涉及嵌入式软件和微处理器基础知识的应用。问题1和问题2根据题干的需求不难得到状态转移信息和电梯运行的处理流程。问题3是一个关于多级中断的问题。当设备A、设备B和设备C同时发出中断请求时，三个设备的优先级顺序是：设备A>设备B>设备C。所以是先处理设备A的中断，然后是设备B，最后是设备C。注意TM为一个指令的执行周期，只执行1次，然后是TDC是硬件中断周期是每个中断都会执行1次。硬件中断周期是指：当CPU采用中断方式实现主机与I/O交换信息时，CPU在每条指令执行阶段结束前，都要发中断查询信号，以检测是否有某个I/O提出中断请求。如果有请求，CPU则要进入中断响应阶段，又称中断周期。在这阶段，CPU必须将程序断点保存到存储器中。所以，依次处理的时间为：设备A的时间=TM+TDC+TS+TA+TR设备B的时间=TDC+TS+TB+TR设备C的时间=TDC+TS+TC+TR中断饱和时间是指：全部的设备（设备A、B、C）同时发出中断请求的情况下，要把全部的中断请求按顺序响应一遍的总共花费的时间。所以，这种结构下中断饱和时间是：设备A的时间+设备B的时间+设备C的时间【问题】在某嵌入式系统设计中，需要使用嵌入式主处理器对外围模拟视频信号进行采集、编码、存储和网络传输。图2-1为李工设计的该嵌入式系统的原理框图：采用两片TVP5146芯片进行两路模拟视频数据采集，在该处理器外围采用MAX3232芯片进行串口扩展，以方便系统调试，同时在该原理图中还设计了相应的Flash存储器接口，DDR存储器，网络及电源等电路。在该电路设计中，视频采集芯片TVP5146需要主处理器通过I2C接口进行采集模式、亮度、对比度、增益等参数的调节，但是三处理器只有一个I2C接口，因此需要将两个TVP5146挂载的同一个I2C总线上，如图2-2所示。TVP5146的I2C芯片地址选择如表2.1所示，当进行I2C读时，I2C地址的最低是1，当进行写操作时，I2C地址最低位是0，A0由外围电路的高低电平决定，高电平为1，低电平为0。【问题1】（6分，答案用十六进制表示，比如0xAA）根据图2-2及表2.1所示，对图2-2中的TVP5146（1）和TVP5146（2）两个芯片分别进行读写操作时，其对应的地址依次是：【问题2】（3分，答案用十六进制表示，比如0xAA）在图2-2原理图设计中，主处理器的串口拉制器的时钟为27M，在进行串口调试时，李工需要将串口配置为9600bps的波特率，需要对串口控制器的DLL（DivisorLatchesLow寄存器）和DLH（DivisorLatchesHigh寄存器）进行配置，DLL和DLH的寄存器分别如图2-3和图24所示。根据以上信息，DLL和DLH寄存器应该分别被配置为：DLL：（1）DLH：（2）【问题3】（6分，答案用十六进制表示，比如OxAA）在李工对TVP5146进行配置时，需要编写I2C的读写函数，在进行I2C的读写操作时，需要对I2C的控制寄存器、数裾寄存器以及状态寄存器进行配置和查询。具体的写操作流程为：先配置控制寄存器为写模式，再检查状态寄存器，如果准备就绪，则向数据寄存器写数据，写完之后进行状态寄存器查询状态，根据状态退出写操作。具体的读操作流程为：先配置控制寄存器为读模式，再检查状态寄存器，如果准备就绪，则从数据寄存器中读出，然后退出。李工所选用的处理器对应的控制寄存器、数据寄存器、状态寄存器各自的定义如表2.2、表2.3和表2.4所示。李工所编写的I2C读写函数如下所示：请将空（1）~（4）处空缺的代码补充完整。【问题1】（1）0xB9（2）0xB8（3）0xBB（4）0xBA【问题2】（1）0xFC或者0xFD（2）0x0A【问题3】（1）*pdata=I2C_DATA（2）0x8003（3）I2C_DATA=wdata（4）I2C_STAT&0x80本题考查嵌入式系统设计，涉及嵌入式软件和硬件基础知识的应用，尤其是嵌入式处理器外设控制及操作方面。I2CBUS（InterIntegratedCircuitBUS，内部集成电路总线）是由Philips公司推出的二线制串行扩展总线，用于连接微控制器及其外围设备。I2C总线是具备总线仲裁和高低速设备同步等功能的高性能多主机总线。直接用导线连接设备，通信时无需片选信号。在I2C总线上，只需要两条线—串行数据SDA线、串行时钟SCL线，它们用于总线上器件之间的信息传递。SDA和SCL都是双向的。每个器件都有一个唯一的地址以供识别，而且各器件都可以作为一个发送器或接收器（由器件的功能决定）。I2C总线的数据传输过程：①开始：主设备产生启动信号，表明数据传输开始。②地址：主设备发送地址信息，包含7位的从设备地址和1位的数据方向指示位（读或写位，表示数据流的方向）。③数据：根据指示位，数据在主设备和从设备之间进行传输。数据一般以8位传输，MSB先传；具体能传输多少量的数据并没有限制。接收器产生1位的ACK（应答信号）表明收到了每个字节。传输过程可以被中止和重新开始。④停止：主设备产生停止信号，结束数据传输。【问题】使用在汽车、飞机中的嵌入式软件，由于直接影响人的生命及财产安全，测试要求更为严格。语句覆盖、判定覆盖、条件覆盖和MC/DC覆盖是通常对这类软件的要求。以下是一段C语言代码，请仔细阅读并回答相关问题：【问题1】（6分）请根据测试要求，简要说明语句覆盖、判定覆盖、条件覆盖和MC/DC覆盖的含义。将答案填写在答题纸的对应栏中。【问题2】（5分）画出以上代码的流程图，将答案填写在答题纸的对应栏中。【问题3】（4分）请根据【说明】中的C语言代码，计算满足MC/DC覆盖要求的用例数量及条件取值范围，将答案填写在答题纸的对应栏中【问题1】【问题2】【问题3】用例数量：3个；条件取值范围：（x>0andy<=0）、（x<=0andy>0）及（x>0andy>0）<br>本题考查嵌入式软件测试的基本知识。【问题1】1.语句覆盖设计足够多的测试用例，使得被测试程序中的每条可执行语句至少被执行一次。2.分支覆盖设计足够多的测试用例，使得被测试程序中的每个判断的“真”、“假”分支至少被执行一次。3.MC/DC覆盖要求在一个程序中每一种输入输出至少得出现一次，在程序中的每一个条件必须产生所有可能的输出结果至少一次，并且每一个判定中的每一个条件必须能够独立影响一个判定的输出，即在其他条件不变的前提下仅改变这个条件的值，而使判定结果改变。4.条件覆盖设计足够多的测试用例，使得被测试程序中的每个逻辑条件的可能值至少被满足一次。【问题2】需要根据程序画程序流程图，这是测试人员必备的技巧。注意开始和结束的符号。【问题3】用例数量：3个；条件取值范围：（x>0andy<=0）、（x<=0andy>0）及（x>0andy>0）。【问题】阅读以下关于某嵌入式系统BIT的说明，回答问题1至问题3，将答案填入答题纸的对应栏内。【说明】某公司负责研制一个嵌入式计算机系统，如图4-1所示。该系统以PowerPC处理器为核心，通过AD进行实时数据采集，并将采集来的数据进行预处理后，通过RS422总线发送给后端计算中心。同时为了提高产品的安全性和可靠性，设计实现了机内自测试（Built_In_TeSt，BIT）。BIT依靠自身电路和程序完成对计算机平台硬件的功能检查、故障诊断与隔离。【问题1】（6分）王工负责对该系统进行故障模式分析，识别出了该系统可能出现的故障模式，如表4.1所示。请将属于CPU和RAM的故障填写在答题纸的对应栏中。【问题2】（3分）王工设计了三种BIT测试程序，分别是上电BIT、周期BIT、维护BET。运行流程如图4-2所示。请回答下面三个问题，将答案填写在答题纸的对应栏中。（1）请问不影响和破坏任务正常运行的是哪一种BIT？（2）请问具有最完备的测试用例集合，可用于故障隔离和定位的是哪一种BIT？（3）请问确保设备单元在使用前都被测式的是哪一种BIT？【问题3】（6分）李工负责设计CPU单元的BIT测试算法，通过对每组指令分别设计一组测试用例，定义不同的操作数、操作码和预期值，在指令运行后比较结果与预期值。由于该系统选用的处理器集成了多级Cache（高速缓存），并且指令缓存和数据缓存是分开的，执行指令功能测试前需要刷新指令Cache，以保证与内存中的测试代码一致。每个测试项的测试结果正确为0，故障为1。以32位字比较指令cmpw测试为例，cmpw将寄存器rA和rB内数据比较的结果（大于、小于、等于）放入条件寄存器crx，其操作码为0x7C000000，测试用例数据如表4.2所示。cmpw指令功能测试的算法流程示意如图4-3所示。请补全流程图4-3中的执行操作，将答案填写在答题纸的对应栏中。【问题1】CPU故障：2，4，7RAM故障：1，6，9【问题2】（1）周期BIT（2）维护BIT（3）上电BIT【问题3】（1）刷新指令Cache（高速缓存）（2）将res与测试用例表中的预期结果进行比较（3）测试结果ret=1测试模式设计常用的BIT包括：上电自检（IBIT）、周期自检（CBIT）、启动BIT和维修自检（MBIT）。IBIT用于任务前，CBIT用于任务中MBIT用于离线状态。这三种BIT针同一系统的不同阶段，以提高故障检测和隔离能力：（1）IBIT：系统上电后立即开始，通常只运行一次，以保证系统在提供安全功能前是完好的；同时还可以验证系统正常运行时无法验证的重要设备的故障，比如部分故障隔离装置等。（2）CBIT：系统正常运行器件的测试，以保证系统在运行过程中故障即使被检测出；可为针对持续的状态量的检测，也可以为周期性的功能性检测，安全评估的重要对象。（3）启动BIT在系统运行过程中，由操作人员启动运行，检测设备中可能存在的故障。（4）MBIT：系统离线状态下的测试，以改善系统的可维修性和安全性，也可用来覆盖在线自检无法覆盖的故障模式检测。【问题】在某嵌入式处理器上，编写以下两段程序（编译选项中，存储采用4字节对齐方式）。汉诺塔问题说明：有n个盘子在A处，盘子从小到大，最上面的盘子最小，程序要把这n个盘子从A处搬到C处，可以在E处暂存，但任何时候都不能出现大的盘子压在小的盘子上面的情况。下列是一段求解汉诺塔问题的C语言程序。【问题1】（3分）C语言函数的一般格式为：简答下述问题，将答案填写在答题纸中对应栏目。（1）＜函数类型＞的含义是什么？（2）＜参数列表＞的含义是什么？（3）C语言函数之间的参数如何传递？【问题2】（6分）回答问题，将答案填写在答题纸中对应题目。（1）sizeof（structstudent1）结果是多少？（2）sizeof（unionstudent2）结果是多少？（3）变量a2在程序段2中定义，写出执行以下语句后的输出结果。【问题3】（6分）仔细阅读求解汉诺塔问题的C语言程序，完成其中（1）~（4）空白填空，将答案填入答题纸的对应栏内。【问题1】（1）＜函数类型＞的含义是：函数返回值的类型，无返回值时应写为void。（2）＜参数列表＞的含义是：函数的接口参数，可以为空，即表示没有参数，但函数名后面的0不能省略。（3）C语言函数之间的参数传递是传值，是通过栈来传递的。【问题2】（1）sizeof（structstudentl）结果为：31（2）sizeof（unionstudent2）结果为：16（3）执行语句后的结果为：“fhangwei”【问题3】（1）Disk2A---＞B（2）Disk3A---＞C（3）Disk1B---＞A（4）Disk1A---＞C本题考查C语言应用知识。【问题1】C语言函数的一般格式为：<函数类型><函数名>(<参数列表>){<br><函数体>;<br>}<br><函数类型>：一般函数都会返回一个值（return后面跟随的值），这个返回值的数据类型，就是函数的返回类型。也有一些函数没有返回值，只是执行一些具体的操作