2025年上半年软考嵌入式系统设计师真题及答案解析

2025年上半年软考嵌入式系统设计师练习题及答案解析一、单项选择题（每题1分，共30分）1.在ARMCortexM3内核中，NVIC最多可支持多少个外部中断？A.32  B.64  C.128  D.240答案：D解析：CortexM3的NVIC设计上限为240个外部中断源，编号16~255，0~15为系统异常。2.某嵌入式系统采用8位MCU，内部RC振荡器标称8MHz，温度漂移±2%。若串口波特率设定为115200bps，允许误差±4%，则常温下实际波特率最大可能偏差为：A.2304bps  B.4608bps  C.9216bps  D.18432bps答案：B解析：8MHz±2%即频率漂移±160kHz，波特率发生器分频值随之漂移2%，115200×4%＝4608bps。3.在Linux内核中，下面哪一项不是tasklet的使用限制？A.不可睡眠  B.不可重入  C.同一tasklet可在多CPU并行  D.运行在中断上下文答案：C解析：tasklet被设计为同一实例只能在一个CPU上串行执行，内核保证其不可重入但禁止并行。4.使用I²C总线读取AT24C64EEPROM时，若器件地址为0x50，则读操作发出的首字节应为：A.0x50  B.0xA0  C.0xA1  D.0x51答案：C解析：I²C地址7位0x50左移1位，读位置1，得0xA1。5.在FreeRTOS中，函数xSemaphoreTake()的形参xBlockTime单位为：A.毫秒  B.系统时钟节拍  C.微秒  D.秒答案：B解析：FreeRTOS超时参数均以tick为单位，需用pdMS_TO_TICKS()转换。6.下列关于CAN报文标识符的叙述，正确的是：A.标准帧标识符11位，扩展帧29位，二者可出现在同一总线B.扩展帧优先级一定低于标准帧C.标识符值越小，优先级越低D.数据帧与远程帧的ID字段位数不同答案：A解析：CAN2.0B主动支持两种帧，仲裁按位比较，值小优先，数据/远程帧ID位数相同。7.某系统采用NANDFlash，页大小2KB，spare区64B，ECC算法要求每512B产生3B校验码，则每页ECC总开销为：A.6B  B.9B  C.12B  D.24B答案：C解析：2KB含4个512B，各需3BECC，共12B。8.在CortexM系列中，用于屏蔽所有可屏蔽中断的寄存器是：A.PRIMASK  B.FAULTMASK  C.BASEPRI  D.CONTROL答案：A解析：PRIMASK位0置1将屏蔽除NMI外的所有中断。9.下面哪条ARM指令可在一条指令内完成“读取内存→修改→写回”且保证原子性？A.LDR  B.STR  C.LDREX  D.SWP答案：C解析：LDREX/STREX构成独占访问，实现原子读写。10.在μC/OSIII中，任务控制块OS_TCB成员StkSize的单位为：A.字节  B.字  C.指针宽度单元  D.双字答案：C解析：StkSize记录的是CPU_STK类型单元数，即指针宽度。11.某传感器输出0~1V对应温度0~100℃，ADC为12位，参考电压2.5V，则温度分辨率为：A.0.024℃  B.0.061℃  C.0.244℃  D.0.1℃答案：B解析：1V量程对应4096×1/2.5＝1638码，100℃/1638≈0.061℃/码。12.在RS485半双工网络中，实现总线冲突检测最可靠的方法是：A.回环采样  B.电流检测  C.电压比较  D.超时重发答案：A解析：驱动器使能后立即回读总线电平，若与发送不符即判定冲突。13.下列关于嵌入式PWM的描述，错误的是：A.占空比分辨率与定时器计数位宽成正比B.中心对齐模式可减小EMIC.相同频率下，边沿对齐功耗低于中心对齐D.占空比0%与100%时输出恒为低/高电平答案：C解析：中心对齐开关次数多，功耗反而略高。14.在Git中，将指定commit应用到当前分支而不产生mergecommit的命令是：A.gitmerge  B.gitrebase  C.gitcherrypick  D.gitpull答案：C解析：cherrypick提取指定提交补丁到当前HEAD。15.使用JTAG调试CortexM时，需通过哪一级总线访问调试组件？A.AHB  B.APB  C.AXIM  D.ITM答案：B解析：调试接口APB连接DWT/ITM/FPB等。16.在Yocto项目中，用于生成SDK安装器的目标为：A.coreimageminimal  B.metatoolchain  C.bitbakeworld  D.runqemu答案：B解析：bitbakemetatoolchain输出交叉工具链安装包。17.某RTOS采用位图就绪表，最大优先级32级，则位图变量类型应选：A.uint8_t  B.uint16_t  C.uint32_t  D.uint64_t答案：C解析：32级需32位，uint32_t即可。18.在SPI接口中，CPOL=1、CPHA=1模式下，时钟空闲状态与采样边沿分别为：A.低电平，上升沿  B.高电平，上升沿  C.高电平，下降沿  D.低电平，下降沿答案：C解析：CPOL=1空闲高，CPHA=1在第二边沿即下降沿采样。19.下列哪项不是导致堆栈溢出的典型原因？A.递归层数过深  B.中断嵌套过多  C.动态内存泄漏  D.定义超大局部数组答案：C解析：泄漏导致堆耗尽，而非栈溢出。20.在BLE5.0中，物理层速率2Mbps时，理论最大应用吞吐率约为：A.1.4Mbps  B.1.7Mbps  C.2.0Mbps  D.2.5Mbps答案：B解析：扣除帧头、FEC、协议开销后约1.7Mbps。21.使用DMA传输时，若外设FIFO深度为16字，突发长度设为8，则最佳FIFO阈值为：A.1/4  B.1/2  C.3/4  D.满答案：B解析：突发8字，半阈值可平衡带宽与下溢风险。22.在C语言中，将整数0x12345678存入char数组小端模式后，数组首字节值为：A.0x12  B.0x34  C.0x56  D.0x78答案：D解析：小端低位低址，0x78在前。23.下面关于看门狗的描述，正确的是：A.窗口看门狗在超时前任意时刻喂狗均有效B.独立看门狗通常由LSI时钟驱动C.看门狗复位后其寄存器值保持D.看门狗无法被软件完全关闭答案：B解析：独立看门狗依赖低速内部振荡器，保证主时钟失效仍可复位。24.在Makefile中，自动变量$^表示：A.目标文件  B.第一个依赖  C.所有依赖  D.比目标新的依赖答案：C解析：$^展开为规则中所有依赖列表。25.某系统采用双核锁步架构，其最主要目的是：A.提高性能  B.降低功耗  C.提升可靠性  D.简化软件答案：C解析：锁步双核周期比较输出，检测瞬态故障。26.在CortexM4中，执行单精度浮点乘法指令需要几个时钟周期典型值？A.1  B.2  C.3  D.5答案：A解析：FPU流水线单周期吞吐量。27.下列总线中，哪条支持无序事务完成？A.APB  B.AHB  C.AXI  D.CAN答案：C解析：AXI协议允许事务乱序返回。28.在UML状态图中，浅历史伪状态表示：A.恢复最近一次活动的子状态  B.恢复顶层初始状态  C.进入默认子状态  D.终止状态机答案：A解析：浅历史仅记忆同级子状态。29.使用QEMU模拟CortexA9时，为启用NEON，需加参数：A.cpucortexa9  B.cpucortexa9+neon  C.machinevirt  D.smp2答案：B解析：+neon显式开启SIMU扩展。30.在DO178C标准中，与MC/DC覆盖对应的安全等级为：A.A级  B.B级  C.C级  D.D级答案：A解析：A级要求MC/DC。二、填空题（每空2分，共20分）31.若STM32F103的APB1总线频率为36MHz，则定时器TIM2当PSC=35、ARR=999时，产生中断频率为________Hz。答案：1000解析：36MHz/(35+1)/(999+1)=1000Hz。32.在IPv4中，TTL字段长度为________位。答案：833.某Cache采用4路组相联，共64行，每行32B，则Cache容量为________B。答案：2048解析：64行×32B=2048B。34.在Python3中，表达式[1,2]2的值为________。答案：[1,2,1,2]35.将16进制MAC地址AABBCCDDEEFF写成EUI64中间填充码为________。答案：FFFE解析：EUI64在第三、第四字节间插入FFFE。36.在CortexM3中，系统节拍定时器SYSTICK为________位向下计数。答案：2437.某FIR滤波器阶数为31，则其群延时为________个采样点。答案：15.5解析：线性相位FIR群延时=(N1)/2。38.在BLE广播通道中，编号为37的射频中心频率为________MHz。答案：2426解析：37号信道索引公式f=2402+2k，k=12。39.在ELF文件中，用于记录动态链接重定位信息的段名为________。答案：.rel.dyn（或.rela.dyn）40.若运算放大器单位增益带宽1MHz，闭环增益+10，则闭环带宽为________Hz。答案：100000解析：GBW恒定，1MHz/10=100kHz。三、简答题（每题10分，共30分）41.某嵌入式Linux系统通过I²C外接RTC芯片DS3231，要求系统掉电后时钟误差每月不超过5秒。请说明驱动层与硬件需采取的关键措施。答案要点：1.驱动需实现温度补偿读取功能，定期读取DS3231内部温度寄存器，利用芯片内置晶振温度系数自动校正。2.启用芯片方波输出，利用32kHz引脚校准MCU内部RC，提高长期稳定性。3.在系统启动时通过ntpd或PTP与远程服务器比对，计算漂移率并写入/sys/class/rtc/rtc0/device/drift_file，内核每次挂起/恢复时自动校正。4.硬件层面在VBAT引脚接低自放电CR2032，串联肖特基防止倒灌，保证温度梯度最小；PCB布局远离热源，晶振下方开槽减应力。5.驱动层启用内核RTCsysfs接口，应用层定时写入A1F寄存器设置闹钟唤醒，避免频繁I²C访问造成额外温升。42.描述在资源极度受限的8位MCU上，如何利用分段编码将24位真彩色图像降级为16色索引色，并保证Flash占用小于8KB。答案要点：1.采用MedianCut算法在RGB立方体上迭代分割，生成16组聚类中心，得到16色调色板，占16×3=48B。2.对原始图像每像素计算欧氏距离找最近调色板索引，得到位图。3.将位图按8×8块划分，若块内颜色单一则采用RLE编码，记录索引与重复次数；否则直接存储索引。4.采用变长编码：索引0~15用4位，RLE长度用3位前缀扩展，最大长度127。5.压缩流头部存放调色板与块偏移表，偏移表采用8位绝对地址，限制图像不大于255块，即最大65280像素。6.解码时MCU只需维护48B调色板与64B行缓冲，利用双缓冲DMA输出到SPI屏，满足8KB预算。43.某安全关键系统采用双MCU互检架构，要求二者在10ms内完成一次交叉比对并同步输出。请给出一种低延迟的互检协议设计。答案要点：1.采用高速SPI从模式交叉连接，时钟10MHz，帧长32位，其中16位CRCCCITT。2.定义主帧格式：Type(2)+Count(6)+Data(8)+CRC(16)，Type=00表示心跳，01表示输出比较，10表示诊断。3.两MCU均以1ms周期产生DMA双缓冲，自动收发，硬件CRC校验。4.当收到对方心跳Count与本地差值>1即判定失步，立即置安全输出为高阻。5.输出比较阶段，各自计算PWM占空比，交换后若差值>2%则表决采用较小值，并记录事件。6.协议利用SPINSS下降沿触发中断，确保10ms内完成8次双向交互，平均延迟<0.5ms。7.附加看门狗同步：两MCU在帧中携带喂狗序列，若任意一方未收到有效帧则禁止喂狗，保证故障静默。四、综合设计题（20分）44.某智能门锁采用主控STM32H743（CortexM7，400MHz）与蓝牙SoCnRF52832（64MHz）双芯片方案，要求：1.待机功耗<30μA；2.蓝牙OTA升级包256kB，掉电续传；3.门锁电机驱动峰值3A，需过流保护；4.支持指纹模组SPI通信，enrollment时间<2s；5.通过FCC/CE辐射测试。请给出：（1）系统电源树与功耗预算表；（2）nRF52832与STM32H743的通信链路协议，要求支持流控与低功耗休眠；（3）OTA升级状态机与断点续传策略；（4）电机驱动H桥原理图与电流采样算法；（5）降低EMI的PCB布线要点。答案：（1）电源树：锂锰电池CR123A3V→TITPS61201升压至3.3V/600mA，效率90%；STM32H743运行模式功耗90mA，nRF52832T