2026年自动化技术中级模拟题嵌入式控制系统实战

2026年自动化技术中级模拟题：嵌入式控制系统实战一、单选题（共10题，每题2分，计20分）方向：嵌入式系统硬件设计与驱动开发（针对中国智能制造产业）1.在STM32F4系列微控制器中，若需实现200MHz主频下的精确定时功能，以下哪种外设时钟源最为适合？A.HSE（8MHz晶振）分频后输入APB1B.HSE直接连接到TIM2时钟输入C.LSI（32.768kHz）作为时钟源D.PLL输出的动态时钟2.以下哪项不属于Linux嵌入式系统中设备驱动程序的核心组成部分？A.构造函数与卸载函数B.中断处理与DMA配置C.设备节点注册与IO内存映射D.TCP/IP协议栈实现3.在设计工业机器人伺服控制系统的嵌入式控制器时，以下哪种通信协议最适用于实时性要求严格的场景？A.MQTTB.CANopenC.HTTPD.USBHID4.若在NXPi.MX6系列平台上开发，以下哪项描述了正确配置I2C总线时序的步骤？A.直接调用`i2c_set_speed()`设置时钟频率B.通过`clock_config()`修改总线时钟源C.配置SCL/SDA引脚为复用推挽输出D.以上均不正确5.在使用FreeRTOS开发多任务嵌入式系统时，以下哪种机制最适合处理高优先级中断与任务切换？A.优先级反转B.基于时间片轮转C.中断级任务切换（NestedISRs）D.信号量6.对于需要低功耗休眠的物联网设备，以下哪种电源管理策略最有效？A.关闭CPU核心时钟B.降低外设工作电压C.使用RTC唤醒定时器D.以上均不适用7.在设计嵌入式系统时，以下哪项属于“最小化攻击面”的重要措施？A.封装内核版本信息B.使用静态内存分配C.隐藏调试接口（JTAG）D.未加密固件存储8.若需在树莓派4上实现GPIO复用功能，以下哪项配置命令最符合实际操作？A.`gpio-gmode17alt0`B.`echo"17=alt0">/sys/class/gpio/export`C.修改`boot.d`脚本添加配置D.调用`libgpiod`动态注册9.在工业现场部署嵌入式控制器时，以下哪种抗干扰设计最关键？A.使用差分信号传输B.降低ADC采样频率C.减少接地线长度D.关闭USB接口10.若系统需支持多源时钟输入（HSE/LSE），以下哪种配置方式最可靠？A.仅优先使用HSEB.动态切换时钟源C.设置Bypass模式D.关闭时钟门控二、多选题（共5题，每题3分，计15分）方向：嵌入式系统网络与通信协议（针对中国工业互联网标准）1.在设计工业以太网（PROFINET）从站设备时，以下哪些功能必须实现？A.IO映射表解析B.实时周期性数据传输C.设备诊断协议支持D.DHCP自动配置2.对于基于RTOS的嵌入式系统，以下哪些机制可用于任务间同步？A.互斥锁（Mutex）B.事件组（EventGroup）C.信号量（Semaphore）D.共享内存3.在设计CAN总线网络时，以下哪些参数配置可提高通信可靠性？A.设置错误被动模式B.降低波特率至125kbpsC.启用循环冗余校验（CRC）D.扩展帧格式4.在使用MQTT协议实现设备远程监控时，以下哪些安全措施必须考虑？A.TLS/DTLS加密传输B.用户名密码认证C.Topic权限控制D.会话保持时间设置5.对于需要支持多种工业总线（Modbus/Profinet/EtherCAT）的嵌入式控制器，以下哪些架构设计最合理？A.使用独立总线接口芯片B.统一驱动层抽象C.多核CPU负载均衡D.物理隔离总线信号三、简答题（共4题，每题5分，计20分）方向：嵌入式系统故障排查与性能优化（针对中国制造业常见问题）1.简述在STM32开发中，若出现外设无法初始化的常见原因及排查步骤。2.对于工业机器人控制系统的EMC测试不达标问题，如何从硬件层面进行改进？3.在使用FreeRTOS开发时，若发现任务响应延迟严重，应从哪些方面进行优化？4.解释CAN总线报文冲突的原理，并说明如何配置避免冲突。四、编程题（共2题，每题15分，计30分）方向：嵌入式系统驱动开发与实时控制（针对中国智能工厂场景）1.题目：编写一段C语言代码，实现STM32F7系列微控制器的ADC采样功能，要求：-配置ADC1采样通道（GPIOA引脚PA0）-设置采样周期为1ms-通过中断回调函数读取采样值并存储到环形缓冲区-补充必要的时钟与外设初始化代码2.题目：假设使用FreeRTOS开发工业设备状态监控系统，需实现以下功能：-创建3个任务：任务1周期性采集传感器数据（5s间隔），任务2每秒处理并存储数据，任务3每10s向云端发送数据-使用信号量同步任务间数据传输-编写伪代码描述任务调度逻辑五、综合应用题（1题，20分）方向：嵌入式系统设计选型与方案评估（针对中国新能源行业）题目：某光伏电站需部署嵌入式监控系统，要求实现以下功能：1.通过CAN总线采集多路逆变器数据（电压、电流、功率）2.支持远程Web配置（使用MQTT协议）3.设计低功耗休眠策略，电池供电可维持5天运行4.提供硬件看门狗保护请回答：-推荐微控制器型号及理由-外设选型（CAN、Wi-Fi、RTC等）-关键性能指标（功耗、响应时间）-抗干扰设计措施答案与解析一、单选题答案1.B|2.D|3.B|4.C|5.C6.C|7.C|8.B|9.A|10.B解析：1.STM32F4主频200MHz需PLL支持，HSE分频不满足需求；HSE直接输入可提供稳定时钟源。3.工业实时控制首选CANopen，支持主从架构与时间同步。8.树莓派GPIO配置需修改`/sys/class/gpio/`目录，`libgpiod`需额外安装。二、多选题答案1.ABC|2.ABCD|3.ABCD|4.ABCD|5.ABC解析：3.CAN总线可靠性需结合错误处理、波特率、CRC与帧格式综合设计。三、简答题答案1.原因：时钟未配置、外设使能禁用、引脚复用冲突、驱动库缺失。步骤：检查`RCC`时钟使能、`GPIO`复用配置、外设寄存器状态。2.改进措施：-采用屏蔽电缆传输-增加RC滤波网络-屏蔽调试接口（JTAG/SWD）-设置差分终端匹配3.优化方向：-调整任务优先级-减少任务切换频率-使用静态内存分配-避免长延时阻塞函数4.冲突原理：多节点同时发送报文导致总线数据损坏。避免方法：设置仲裁ID优先级、减少重发次数、采用时间片轮询。四、编程题答案1.STM32F7ADC采样代码片段：cvoidADC_Init(void){__HAL_RCC_ADC1_CLK_ENABLE();__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStruct={0};GPIO_InitStruct.Pin=GPIO_PIN_0;GPIO_InitStruct.Mode=GPIO_MODE_ANALOG;GPIO_InitStruct.Pull=GPIO_NOPULL;HAL_GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);ADC_HandleTypeDefhadc1;hadc1.Instance=ADC1;hadc1.Init.ClockPrescaler=ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV4;hadc1.Init.Resolution=ADC_RESOLUTION_12B;hadc1.Init.ScanConvMode=DISABLE;HAL_ADC_Init(&hadc1);ADC_ChannelConfTypeDefsConfig={0};sConfig.Channel=ADC_CHANNEL_0;sConfig.Rank=1;sConfig.SamplingTime=ADC_SAMPLETIME_1CYCLE_5;HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc1,&sConfig);HAL_NVIC_SetPriority(ADC1_2_IRQn,5,0);HAL_NVIC_EnableIRQ(ADC1_2_IRQn);}voidHAL_ADC_ConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDefhadc){uint32_tvalue=HAL_ADC_GetValue(hadc);//存储到环形缓冲区}2.FreeRTOS任务调度伪代码：cvoidTask1(voidarg){while(1){data=read_sensor();xSemaphoreGive(sem_data);vTaskDelay(5000/portTICK_PERIOD_MS);}}voidTask2(voidarg){while(1){xSemaphoreTake(sem_data,portMAX_DELAY);process_data();vTaskDelay(1000/portTICK_PERIOD_MS);}}intmain(){xTaskCreate(Task1,"Sensor",2048,NULL,5,NULL);xTaskCreate(Task2,"Process",2048,NULL,4,NULL);//Task3类似创建vTaskStartSchedu