2025年大学（物联网工程）嵌入式系统设计综合测试卷及解析

2025年大学（物联网工程）嵌入式系统设计综合测试卷及解析

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题共30分）答题要求：本大题共10小题，每小题3分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1.以下关于嵌入式系统的说法，错误的是（）A.嵌入式系统通常是面向特定应用的B.嵌入式系统一般具有低功耗、高可靠性的特点C.嵌入式系统不包含操作系统D.嵌入式系统硬件和软件紧密结合2.以下哪种微处理器常用于嵌入式系统（）A.Intel酷睿系列B.AMD锐龙系列C.ARM架构处理器D.赛扬处理器3.嵌入式系统开发中，交叉编译是指（）A.在目标平台上编译代码B.在宿主机上编译代码生成目标平台可执行的文件C.同时在宿主机和目标平台编译代码D.先在宿主机编译，再在目标平台编译4.以下不属于嵌入式系统存储设备的是（）A.硬盘B.闪存C.内存D.寄存器5.对于嵌入式系统的中断处理，下列说法正确的是（）A.中断响应越快越好，可随意增加中断源数量B.中断处理程序应尽量复杂以处理更多任务C.中断优先级设置不合理可能导致系统混乱D.中断服务函数无需考虑资源保护6.嵌入式系统中，实时操作系统的特点不包括（）A.提供高精度的定时服务B.具有可抢占式多任务处理能力C.资源利用率高，可随意分配资源D.具备快速响应外部事件的能力7.以下关于嵌入式系统的硬件平台，说法正确的是（）A.硬件平台只包含处理器和内存B.不同的嵌入式系统硬件平台完全相同C.硬件平台的选型对系统性能影响不大D.硬件平台包括处理器、存储设备、输入输出接口等8.在嵌入式系统开发中，烧写程序到目标设备通常使用（）A.编译器B.调试器C.下载工具D.编辑器9.嵌入式系统的软件开发流程不包括（）A.需求分析B.系统设计C.数据库设计D.代码实现与测试10.以下哪种编程语言在嵌入式系统开发中应用广泛（）A.PythonB.JavaC.C/C++D.JavaScript第II卷（非选择题共70分）11.（10分）简述嵌入式系统的定义和特点。12.（15分）说明ARM处理器的体系结构特点以及在嵌入式系统中的优势。13.（15分）阐述嵌入式系统中实时操作系统的任务调度算法及其应用场景。14.（15分）材料：某嵌入式系统用于智能家居控制，需要实时采集传感器数据并进行处理，同时与云端进行通信。请设计该嵌入式系统的总体架构，并说明各部分的功能。15.（15分）材料：在一个工业控制的嵌入式系统中，有多个任务需要处理不同设备的状态监测和控制。任务A负责监测温度传感器数据，任务B负责控制电机转速，任务C负责与上位机通信。请描述如何使用实时操作系统进行任务调度，以确保系统的高效稳定运行。答案：1.C2.C3.B4.A5.C6.C7.D8.C9.C10.C11.嵌入式系统是一种嵌入到对象体系中，用于执行特定功能的专用计算机系统。特点包括：面向特定应用，针对性强；资源有限，对功耗、体积等有严格要求；硬件和软件紧密结合，协同工作；可靠性高，能在复杂环境稳定运行；实时性要求高，可快速响应外部事件。12.ARM处理器体系结构特点：精简指令集（RISC），指令执行效率高；采用哈佛结构，数据和指令存储在不同存储器，提高访问速度；具有灵活的寻址方式。优势：功耗低，适合嵌入式设备；成本低，性价比高；性能高，能满足多种嵌入式应用需求；代码密度高，可减少存储空间；支持多种操作系统和开发工具，便于开发。13.常见任务调度算法有：固定优先级调度，根据任务优先级分配CPU时间，适用于任务优先级明确且固定的场景；动态优先级调度，任务优先级随时间或系统状态动态变化，能更好适应系统负载变化；时间片轮转调度，每个任务分配固定时间片执行，常用于多个任务优先级相近的情况。应用场景：固定优先级调度用于实时性要求高且任务优先级明确的系统，如航空航天控制；动态优先级调度适用于任务优先级随系统状态变化的场景，如智能交通系统；时间片轮转调度用于多个任务均衡处理的场景，如多媒体播放系统。14.总体架构：传感器模块，负责采集温度、湿度、光照等各种传感器数据；微控制器，对采集的数据进行初步处理和分析，并根据预设规则控制家居设备；通信模块，实现与云端的数据交互，可通过Wi-Fi、蓝牙等方式；电源管理模块，为整个系统提供稳定电源。各部分功能：传感器模块实时感知环境变化并转化为电信号；微控制器对数据进行运算处理，如判断温度是否超标并控制空调开关；通信模块将本地设备状态上传云端，接收云端指令并传达给微控制器；电源管理模块确保系统在不同供电情况下稳定运行。15.首先，根据任务的重要性和实时性要求确定任务优先级，任务A监测温度传感器数据对工业生产安全至关重要，优先级最高，任务B控制电机转速次之，任务C与上位机通信优先级相对较低。然后，采用基于优先级的抢占式调度算法。当任务A就绪且CPU空闲时，立即执行任务A。若任务B在任务A执行过程中就绪且优先级高于任务A当前剩余执行