嵌入式硬件接口技术实践评估试题及答案

嵌入式硬件接口技术实践评估试题及答案考试时长：120分钟满分：100分试卷名称：嵌入式硬件接口技术实践评估试题考核对象：嵌入式系统相关专业学生及行业从业者题型分值分布：-判断题（10题，每题2分）总分20分-单选题（10题，每题2分）总分20分-多选题（10题，每题2分）总分20分-案例分析（3题，每题6分）总分18分-论述题（2题，每题11分）总分22分总分：100分---一、判断题（每题2分，共20分）1.SPI接口是一种全双工同步串行通信接口。2.I2C总线需要主从设备，且从设备地址固定为7位。3.USB2.0接口的理论传输速率可达480Mbps。4.UART通信中，停止位的作用是同步数据传输。5.CAN总线支持多主通信，且抗干扰能力强。6.ADC（模数转换器）的分辨率越高，其精度越低。7.DAC（数模转换器）是将数字信号转换为模拟信号。8.PCIe接口是一种高速串行扩展总线，支持热插拔。9.GPIO（通用输入输出）引脚可以配置为模拟信号输入。10.DMA（直接内存访问）可以提高数据传输效率，但会增加CPU负担。二、单选题（每题2分，共20分）1.以下哪种接口属于并行通信？（）A.SPIB.I2CC.USBD.RS-4852.I2C总线中，SDA和SCL线的电气特性属于？（）A.差分信号B.单端信号C.开漏输出D.电流驱动3.USB3.0接口与USB2.0接口的主要区别在于？（）A.供电能力B.传输速率C.接口形式D.支持设备数量4.UART通信中，常用的波特率设置不包括？（）A.9600bpsB.115200bpsC.1MbpsD.57600bps5.CAN总线中，报文ID的作用是？（）A.设备地址B.优先级C.数据校验D.传输时序6.以下哪种ADC属于逐次逼近型？（）A.双积分型B.并行型C.斜坡型D.逐次逼近型7.DAC的输出类型通常为？（）A.数字信号B.模拟信号C.脉冲信号D.矢量信号8.PCIe接口中，x16插槽的带宽是？（）A.8GbpsB.16GbpsC.32GbpsD.64Gbps9.GPIO引脚配置为输出模式时，其电平状态由？（）A.外部信号决定B.内部寄存器决定C.时钟信号决定D.中断信号决定10.DMA控制器的主要功能是？（）A.直接控制内存读写B.处理中断请求C.管理设备状态D.调度CPU任务三、多选题（每题2分，共20分）1.SPI接口的典型应用包括？（）A.SD卡读写B.LCD驱动C.Wi-Fi模块通信D.I2S音频传输2.I2C总线通信中，需要拉低哪些线？（）A.SDAB.SCLC.ACKD.INT3.USB接口的供电电压范围包括？（）A.5VB.3.3VC.1.5VD.0.9V4.UART通信中，常用的配置参数包括？（）A.波特率B.数据位C.停止位D.校验位5.CAN总线中，报文类型包括？（）A.数据帧B.远程帧C.错误帧D.预备帧6.ADC的主要技术指标包括？（）A.分辨率B.精度C.建立时间D.线性度7.DAC的主要类型包括？（）A.R-2R梯形电阻型B.权电阻型C.电流型D.电压型8.PCIe接口的扩展模式包括？（）A.x1B.x4C.x8D.x169.GPIO引脚的配置模式包括？（）A.输入模式B.输出模式C.交替功能模式D.模拟模式10.DMA传输的流程包括？（）A.初始化B.数据传输C.中断处理D.传输完成四、案例分析（每题6分，共18分）1.场景：某嵌入式系统需要通过I2C总线连接温度传感器（从设备地址为0x48）和实时时钟（从设备地址为0x50），主控芯片为STM32F103。请简述I2C通信的时序流程，并说明如何实现温度传感器数据的读取。2.场景：设计一个USB2.0设备，要求支持批量传输模式，传输速率为480Mbps。请说明USB设备在枚举过程中的状态转换，并简述如何配置USB控制器的端点参数。3.场景：某系统需要通过SPI接口控制SD卡进行数据读写，SPI模式设置为CPOL=0,CPHA=1，时钟频率为10MHz。请说明SPI通信的时序特点，并解释如何实现SD卡的写操作。五、论述题（每题11分，共22分）1.论述题：比较SPI和I2C两种接口的优缺点，并说明在哪些应用场景下选择哪种接口更合适。2.论述题：阐述DMA控制器的工作原理及其在嵌入式系统中的优势，并举例说明DMA传输的应用场景。---标准答案及解析一、判断题1.√2.×（从设备地址可扩展为10位）3.√4.√5.√6.×（分辨率越高，精度越高）7.√8.√9.×（GPIO不能直接配置为模拟输入）10.√解析：-I2C从设备地址为7位，但可通过软件扩展至10位。-ADC分辨率与精度成正比。-GPIO引脚需通过模拟通路或专用引脚配置才能进行模拟信号输入。二、单选题1.D2.C3.B4.C5.B6.D7.B8.D9.B10.A解析：-RS-485是并行通信接口。-I2C使用开漏输出方式。-USB3.0传输速率最高。-1Mbps不属于常用波特率。-CAN报文ID决定优先级。三、多选题1.A,C2.A,B3.A,B4.A,B,C,D5.A,B,C6.A,B,C,D7.A,B,C8.A,B,C,D9.A,B,C10.A,B,C,D解析：-I2S用于音频传输，非I2C。-I2C通信时，SDA和SCL需拉低。-USB供电电压标准为5V和3.3V。-DMA传输需初始化、传输、中断处理、完成。四、案例分析1.解析：-I2C时序流程：起始信号→从设备地址（加方向位）→读写位→数据字节（加ACK）→结束信号。-读取温度传感器：发送0x48+写位→发送温度寄存器地址→发送停止信号→发送0x50+读位→接收数据→发送ACK→发送停止信号。2.解析：-USB枚举状态：挂起→设备枚举（设备识别、配置描述符）→配置选择→端点配置。-端点配置：设置端点类型（批量）、端点号、最大传输包大小。3.解析：-SPI时序特点：CPOL=0时，时钟低电平有效；CPHA=1时，数据在时钟上升沿采样。-写操作：发送片选信号→发送命令字节→发送地址字节→发送数据字节→释放片选。五、论述题1.解析：-SPI优点：高速、全双工、简单；缺点：需独立片选线、不支持多主。-I2C优点：多主、