2025年中级嵌入式考试解题技巧试题及答案

2025年中级嵌入式考试解题技巧试题及答案一、选择题试题1.以下哪种总线常用于嵌入式系统中连接低速外设，且采用主从通信方式，具有简单、成本低的特点？A.SPIB.I2CC.UARTD.CAN2.在嵌入式系统中，对于实时操作系统（RTOS）来说，以下哪个指标是衡量其实时性能的关键？A.任务切换时间B.内存利用率C.代码执行效率D.外设驱动数量3.以下关于ARMCortexM系列处理器的说法，错误的是？A.采用哈佛架构B.主要用于低功耗、低成本的嵌入式应用C.具有复杂的指令集D.支持Thumb和Thumb2指令集4.嵌入式系统中，Flash存储器常用于存储程序代码，以下哪种Flash存储器擦除和编程速度较快，且支持按字节编程？A.NORFlashB.NANDFlashC.EEPROMD.MRAM5.若一个嵌入式系统需要处理大量的音频数据，以下哪种处理器架构可能更适合？A.ARMCortexMB.ARMCortexAC.MIPSD.8051答案及解析1.答案：B解析：I2C（InterIntegratedCircuit）总线常用于连接低速外设，采用主从通信方式，只需要两根线（时钟线SCL和数据线SDA），具有简单、成本低的特点。SPI是高速同步串行总线；UART是异步串行通信接口；CAN主要用于汽车电子等领域的实时通信，常用于连接多个节点。2.答案：A解析：任务切换时间是衡量实时操作系统（RTOS）实时性能的关键指标。在实时系统中，需要快速响应外部事件，任务切换时间越短，系统就能越快地从一个任务切换到另一个任务，以满足实时性要求。内存利用率主要影响系统的资源使用效率；代码执行效率反映代码的运行速度；外设驱动数量与系统的功能扩展性有关。3.答案：C解析：ARMCortexM系列处理器采用精简指令集（RISC），而不是复杂的指令集（CISC）。它采用哈佛架构，主要用于低功耗、低成本的嵌入式应用，支持Thumb和Thumb2指令集，以提高代码密度和执行效率。4.答案：A解析：NORFlash擦除和编程速度较快，且支持按字节编程，适合存储程序代码。NANDFlash擦除和写入速度快，但不支持按字节随机访问，主要用于大容量数据存储；EEPROM擦除和写入速度较慢；MRAM（磁性随机存取存储器）是一种新兴的存储器，具有高速读写和非易失性等优点，但目前成本较高，应用不如NOR和NANDFlash广泛。5.答案：B解析：ARMCortexA系列处理器具有较高的性能和处理能力，适合运行复杂的操作系统和处理大量的数据，如音频、视频等多媒体数据。ARMCortexM系列主要用于低功耗、实时性要求较高的小型嵌入式系统；MIPS是一种通用的处理器架构，但在多媒体处理方面不如ARMCortexA系列；8051是一种经典的8位单片机，处理能力有限，不适合处理大量的音频数据。二、简答题试题1.简述嵌入式系统中看门狗定时器（WatchdogTimer）的作用和工作原理。2.说明实时操作系统（RTOS）中任务调度的基本概念和常见的调度算法。3.请解释嵌入式系统中的中断处理过程。答案及解析1.作用：看门狗定时器（WatchdogTimer）主要用于监控嵌入式系统的运行状态，防止系统因软件故障（如程序跑飞、死循环等）而陷入异常状态。当系统正常运行时，会在规定的时间内对看门狗定时器进行喂狗操作（即重置定时器）；如果系统出现故障，未能及时喂狗，看门狗定时器就会溢出，产生复位信号，使系统重新启动，从而恢复正常运行。工作原理：看门狗定时器通常是一个递减计数器，在系统启动时，会对其进行初始化，设置一个初始值。系统在运行过程中，需要在定时器溢出之前向其写入一个新的值（喂狗），使计数器重新开始计数。如果在规定的时间内没有喂狗，计数器会减到零，触发溢出信号，该信号可以用来产生系统复位。2.基本概念：任务调度是实时操作系统（RTOS）的核心功能之一，它负责决定在多个任务中哪个任务应该在什么时候运行。RTOS中的任务是独立的执行单元，每个任务都有自己的优先级和执行状态。任务调度器根据一定的规则和算法，在不同的任务之间进行切换，以保证系统的实时性和资源的合理利用。常见调度算法：抢占式调度算法：高优先级的任务可以随时抢占低优先级任务的CPU使用权。当一个高优先级任务就绪时，调度器会立即暂停当前正在运行的低优先级任务，将CPU控制权交给高优先级任务。这种算法可以保证高优先级任务的实时性，但可能会导致低优先级任务长时间得不到执行。非抢占式调度算法：只有当当前运行的任务主动放弃CPU使用权（如进入等待状态）时，调度器才会选择下一个任务运行。这种算法实现简单，但实时性较差，因为高优先级任务可能需要等待低优先级任务执行完毕才能运行。时间片轮转调度算法：每个任务被分配一个固定的时间片，当任务的时间片用完后，调度器会将CPU控制权交给下一个任务。这种算法适用于多个任务优先级相同的情况，可以保证每个任务都有机会运行，提高系统的公平性。3.中断处理过程：中断请求：当外部设备（如按键、传感器等）或内部事件（如定时器溢出）需要CPU处理时，会向CPU发送中断请求信号。中断响应：CPU在检测到中断请求信号后，如果允许中断（中断使能），会暂停当前正在执行的程序，保存当前的程序上下文（如程序计数器、寄存器等），然后跳转到相应的中断服务程序（ISR）入口地址。中断服务：CPU执行中断服务程序，处理中断事件。在中断服务程序中，通常会读取中断源的状态信息，进行相应的处理（如读取按键状态、处理传感器数据等）。中断返回：当中断服务程序执行完毕后，CPU恢复之前保存的程序上下文，继续执行被中断的程序。三、编程题试题1.编写一个简单的C语言程序，在ARMCortexM3处理器上实现一个LED闪烁的功能。假设LED连接到GPIO端口的某个引脚，该引脚的地址为0x40020014，控制寄存器的地址为0x40020000，并且该引脚为输出模式。2.编写一个实时操作系统（RTOS）下的任务程序，创建两个任务：一个任务每隔1秒打印一次“Task1isrunning”，另一个任务每隔2秒打印一次“Task2isrunning”。答案及解析1.```cinclude<stdint.h>//定义GPIO端口地址defineGPIO_PORT_BASE0x40020000defineGPIO_PORT_ODR0x40020014//延时函数voiddelay(uint32_tcount){for(uint32_ti=0;i<count;i++);}intmain(void){//配置GPIO引脚为输出模式//这里简单假设已经配置好，实际需要设置相应的寄存器位while(1){//点亮LED(volatileuint32_t)GPIO_PORT_ODR|=(1<<0);delay(1000000);//熄灭LED(volatileuint32_t)GPIO_PORT_ODR&=~(1<<0);delay(1000000);}return0;}```解析：首先定义了GPIO端口的基地址和输出数据寄存器（ODR）的地址。`delay`函数用于产生延时，通过一个简单的循环实现。在`main`函数中，通过不断地设置和清除ODR寄存器的相应位来点亮和熄灭LED，每次操作之间进行延时，从而实现LED闪烁的功能。2.```cinclude<stdio.h>include"FreeRTOS.h"include"task.h"//任务1函数voidvTask1(voidpvParameters){while(1){printf("Task1isrunning\n");vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(1000));//延时1秒}}//任务2函数voidvTask2(voidpvParameters){while(1){printf("Task2isrunning\n");vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(2000));//延时2秒}}intmain(void){//创建任务1xTaskCreate(vTask1,"Task1",100,NULL,1,NULL);//创建任务2xTaskCreate(vTask2,"Task2",100,NULL,1,NULL);//启动调度器vTaskStartScheduler();//如果调度器启动失败，程序会执行到这里while(1);