计算机三级嵌入式系统开发基础测试题及答案

计算机三级嵌入式系统开发基础测试题及答案一、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为内核系统异常。2.下列哪条ARM指令能够在一条指令内完成“读取修改写回”且保证原子性？A.LDR  B.STR  C.LDREX  D.SWP答案：C解析：LDREX/STREX构成独占访问对，可在多核环境下实现原子读改写；SWP指令在v7架构已被废弃。3.在μC/OSII中，使最高优先级就绪任务立即投入运行的内核函数是：A.OSSched()  B.OSIntExit()  C.OSStart()  D.OSTaskResume()答案：A解析：OSSched()完成调度器解锁并触发任务切换；OSIntExit()仅在中断嵌套计数为零时才尝试调度。4.某嵌入式Linux系统启动参数“console=ttyS0,115200n8”中“n”代表：A.无校验  B.奇校验  C.偶校验  D.固定校验答案：A解析：串口参数格式为“波特率+校验+数据位+停止位”，n即none，无校验。5.在I²C总线协议中，主机发送“重复起始条件”后，从机地址的R/W位为1，则接下来数据流方向为：A.主机发送  B.从机发送  C.双向  D.高阻答案：B解析：R/W=1表示读操作，数据由从机驱动SDA。6.若某STM32F103的APB1总线频率为36MHz，定时器TIM2时钟未分频，则TIM2最大计数频率为：A.36MHz  B.72MHz  C.18MHz  D.9MHz答案：A解析：当APB1分频系数为1时，定时器时钟等于APB1；若分频>1则×2，题干未分频即1分频，故36MHz。7.在CAN2.0B协议中，扩展帧的标识符长度为：A.11位  B.18位  C.29位  D.32位答案：C解析：标准帧11位，扩展帧29位，由11位基址+18位扩展构成。8.下列关于看门狗的说法正确的是：A.独立看门狗一旦启动只能由硬件复位停止B.窗口看门狗在“窗口期”外喂狗一定触发复位C.看门狗复位属于软复位，不会重置寄存器D.独立看门狗时钟源为LSI，精度较高答案：B解析：窗口看门狗禁止过早或过晚喂狗；A项可通过特定序列关闭；C项看门狗复位为系统复位；D项LSI精度约±40%。9.在嵌入式GUI中，使用双缓冲机制主要解决：A.颜色失真  B.闪屏  C.分辨率  D.触控漂移答案：B解析：双缓冲通过后台绘制、整体切换，消除屏幕逐行刷新导致的闪烁。10.若某ADC为12位，参考电压2.5V，则其量化间隔为：A.0.244mV  B.0.610mV  C.0.976mV  D.1.221mV答案：B解析：Q=Vref/2^n=2.5V/4096≈0.610mV。11.在CortexM4的FPU中，浮点运算使用寄存器组为：A.R0~R12  B.S0~S31  C.D0~D15  D.Q0~Q15答案：B解析：单精度浮点使用S0~S31，双精度映射到D0~D15，但M4仅支持单精度。12.关于DMA传输，下列描述错误的是：A.可减轻CPU负载  B.必须关闭中断才能完成配置C.支持循环缓冲  D.可触发中断通知完成答案：B解析：DMA配置期间允许中断，只要保证配置原子性即可，无需关总中断。13.在Bootloader升级过程中，常采用“双镜像”策略，其首要目的是：A.减少代码体积  B.实现差分升级  C.提高升级可靠性  D.加快下载速度答案：C解析：双镜像可在升级失败时回滚，保证系统始终可启动。14.若某任务堆栈采用“向下生长”，则任务切换时SP先：A.递增  B.递减  C.不变  D.复位答案：B解析：向下生长栈，压栈先移动SP再存数据，切换时保存上下文需先减SP。15.在RS485差分电平中，表示逻辑“1”的AB电压差典型值为：A.+1.5V  B.−1.5V  C.0V  D.+5V答案：B解析：485标准：A−B≤−1.5V为逻辑1，≥+1.5V为逻辑0。16.某文件系统使用FAT32，簇大小4KB，则保存1字节文件实际占用磁盘空间：A.1字节  B.512字节  C.4KB  D.8KB答案：C解析：FAT32按簇分配，最小单元4KB。17.在Linux内核编译时，选项“CONFIG_PREEMPT=y”的作用是：A.启用实时补丁  B.支持内核抢占  C.关闭中断嵌套  D.启用MMU答案：B解析：PREEMPT使低优先级内核路径可被打断，缩短实时延迟。18.下列总线中，采用“主从广播+冲突检测”机制的是：A.I²C  B.SPI  C.CAN  D.USB答案：C解析：CAN使用CSMA/CR，硬件仲裁避免冲突。19.在C语言中，将变量定义“volatileuint8_tflag”的作用是：A.提高访问速度  B.禁止编译器优化该变量访问C.强制对齐到字节  D.指示变量为常量答案：B解析：volatile告诉编译器每次都必须从内存读取，防止优化掉关键寄存器。20.若某系统采用8位CRC校验，生成多项式G(x)=x^8+x^2+x+1，则其十六进制掩码为：A.0x07  B.0x31  C.0x1021  D.0x8005答案：B解析：x^8+x^2+x+1对应二进制100000111，即0x107，但CRC8常用0x31（反转后）。21.在CortexM的SysTick定时器中，若时钟源为72MHz，重装载值71999，则中断周期为：A.1ms  B.100μs  C.10μs  D.1μs答案：A解析：(71999+1)/72MHz=1ms。22.关于SPI接口，下列说法正确的是：A.全双工必须四线  B.时钟极性CPOL=1表示空闲低电平C.相位CPHA=0在第二个边沿采样  D.从机无法主动发起传输答案：D解析：SPI从机无片选激活时无法驱动MISO；A项三线半双工也可全双工；B项CPOL=1为高空闲；C项CPHA=0为第一个边沿采样。23.在嵌入式软件中，使用“环形缓冲区”最主要的优势是：A.节省RAM  B.支持随机访问  C.避免数据搬移  D.提高缓存命中率答案：C解析：头尾指针循环推进，无需移动元素。24.若某Linux字符设备注册函数为register_chrdev，则其主设备号动态分配时参数应传入：A.0  B.1  C.−1  D.MKDEV(0,0)答案：A解析：主设备号0请求内核动态分配。25.在ARM汇编中，指令“RSBSR0,R1,0”的作用是：A.R0=R1−0  B.R0=0−R1并更新标志  C.R0=R1+0  D.逻辑左移答案：B解析：RSB为反向减法，RSBS带S更新标志，实现求相反数。26.下列哪种存储器在掉电后仍能保持数据且支持字节读写？A.NORFlash  B.NANDFlash  C.EEPROM  D.SRAM答案：C解析：EEPROM支持电擦字节，掉电保持；NOR需块擦除；SRAM掉电丢失。27.在FreeRTOS中，向队列发送数据阻塞时间参数为portMAX_DELAY表示：A.不等待  B.等待1tick  C.永久等待  D.立即返回答案：C解析：portMAX_DELAY定义为一直阻塞直到成功。28.若某系统采用LittleEndian，则32位数0x12345678在内存中的低字节为：A.0x12  B.0x34  C.0x56  D.0x78答案：D解析：小端低地址存低字节。29.在CortexM3中，执行SVC指令后，处理器进入：A.HardFault  B.NMI  C.SVCall异常  D.PendSV答案：C解析：SVC触发SVCall异常，优先级可编程。30.关于电磁兼容(EMC)，下列措施主要降低辐射发射的是：A.增加去耦电容  B.缩短回流路径  C.屏蔽电缆  D.串接磁珠答案：C解析：屏蔽可截断高频辐射路径；其余更侧重传导抑制。二、填空题（每空2分，共20分）31.若某STM32的ADC采样时间设置为239.5个ADC时钟，ADCCLK为12MHz，则单次采样耗时________μs。答案：20解析：239.5+12.5=252周期，252/12MHz=21μs，但STM32固定附加12.5，故(239.5+12.5)/12=21μs，取整约20μs。32.在Linux内核模块中，打印级别KERN_ERR对应的数字为________。答案：3解析：内核日志级别0~7，KERN_ERR为3。33.若某CAN节点位时间为8Tq，其中同步段1Tq，传播段3Tq，相位缓冲段1为3Tq，相位缓冲段2为1Tq，则采样点位于________%处。答案：87.5解析：(1+3+3)/8=7/8=87.5%。34.某任务堆栈大小定义为512字，则ARMCortexM下实际占用RAM________字节。答案：2048解析：字=4字节，512×4=2048。35.在FAT16文件系统中，最大根目录条目数为________。答案：512解析：典型FAT16根目录区固定32扇区×16条目/扇区=512。36.若使用RS232以9600bps发送1字节数据，带1起始、1停止、无校验，则最短耗时________ms。答案：1.04解析：10位/9600≈1.04ms。37.某NANDFlash页大小2KB，块含64页，则块大小为________KB。答案：128解析：2KB×64=128KB。38.在C语言中，结构体对齐指令“__attribute__((packed))”的作用是________。答案：取消编译器自动填充对齐，按字节紧凑排列。39.若SysTick重装载值最大为0xFFFFFF，时钟48MHz，则最大可定时________ms（保留整数）。答案：349解析：(16777215+1)/48M≈0.3495s≈349ms。40.在I²C起始条件后，主机发送的7位从机地址为0x50左移1位，则写操作地址字节为________（十六进制）。答案：0xA0解析：0x50<<1=0xA0，R/W=0。三、判断题（每题1分，共10分，正确打“√”，错误打“×”）41.CortexM0+支持硬件除法指令。答案：×解析：M0/M0+无硬件除法，需软件库。42.Linux内核的udev机制支持热插拔自动创建设备节点。答案：√43.SPI从机模式下，MOSI引脚仍需配置为输出。答案：×解析：从机MOSI为输入。44.在FreeRTOS中，任务优先级号越小表示优先级越高。答案：×解析：数值越大越高。45.NANDFlash相比NORFlash更适合执行XIP代码。答案：×解析：NOR支持XIP，NAND需先加载到RAM。46.使用const关键字定义的变量一定存储于Flash。答案：×解析：由链接脚本决定，仅提示只读。47.在CANopen协议中，COBID等同于CAN标识符。答案：√48.电磁屏蔽材料趋肤深度与频率平方根成反比。答案：√49.在ARM架构中，PC寄存器即R15。答案：√50.将运算放大器用作电压比较器可提高响应速度。答案：×解析：运放非设计为比较器，速度受限且可能振荡。四、简答题（每题6分，共30分）51.简述嵌入式Bootloader实现“双镜像”升级的关键步骤，并给出回滚触发条件。答案：1)划分Flash为A、B两区，各存完整镜像；2)上电读取升级标志位；3)若标志有效，将新镜像下载到非当前区；4)校验CRC/hash；5)更新Bootloader状态为“待切换”；6)重启，Bootloader检查新镜像版本及校验；7)若通过，将启动地址指向新区，并置“已运行”标志；8)启动后应用自检，若失败（如看门狗复位、异常计数超阈值），则清除“已运行”标志，下次Bootloader回滚到旧区。回滚触发：新镜像连续启动失败≥2次或自检报告严重错误。52.说明CortexM4的“LazyStacking”机制如何加速中断响应。答案：M4含FPU，进入中断时若FPU未使用，硬件不立即将S0~S31压栈，仅将最小上下文（R0~R3,R12,LR,PC,xPSR）保存，耗时固定8字；当ISR首次执行浮点指令时才触发“LazyStacking”，真正保存FPU寄存器。若ISR无浮点操作，则省去额外栈操作，缩短中断延迟约17周期。53.对比NORFlash与NANDFlash在嵌入式文件系统中的优劣。答案：NOR：字节随机访问、支持XIP、可靠性高、容量小、价格高、擦除块大（64KB）；适合存储代码与常量。NAND：页顺序访问、容量大、价格低、位翻转概率高、需ECC与坏块管理；适合大数据存储如音视频。文件系统：NOR常用JFFS2、LittleFS；NAND用YAFFS、UBIFS。系统选型：代码+小文件选NOR，海量数据选NAND。54.给出在FreeRTOS中防止优先级反转的两种方法并解释原理。答案：1)互斥量继承优先级：当低优先级任务持有互斥量且高优先级任务阻塞时，内核临时提升低优先级至阻塞任务的最高优先级，直到释放互斥量，再恢复原始优先级，减少阻塞时间。2)使用“优先级天花板”：每个资源预设天花板优先级，任务访问资源前将自己的优先级提升到天花板，避免比其低的任务抢占，从而消除反转。两者均确保高优先级任务尽快运行。55.描述使用DMA双缓冲实现连续ADC采样无CPU干预的硬件配置流程。答案：1)配置ADC为连续转换、扫描模式，触发源设为TIMx更新；2)使能DMA流，设置循环模式、双缓冲（DBM=1），指定Memory0/1地址各能存半帧数据；3)设置DMA中断半完成与完成回调；4)启动ADC与DMA；5)当半缓冲中断触发，CPU处理Memory0数据，DMA继续填充Memory1；完成中断时处理Memory1，如此交替，实现无缝采样。五、综合设计题（20分）56.某工业节点需通过CANopen控制伺服驱动器，要求：a)心跳周期100ms，节点ID0x06；b)每50ms发送一次位置指令，使用PDO映射，COBID0x206；c)接收驱动器状态PDO（COBID0x186），含16位状态字与32位实际位置；d)若驱动器报警位（状态字第3位）置1，则LED以2Hz闪烁，同时通过串口上传“Alarm”字符串；e)使用STM32F407+FreeRTOS，给出软件架构图、关键任务划分、CAN过滤器配置、PDO映射表、LED闪烁任务状态机代码（伪代码即可）。答案：1)架构图：主任务(Main)→初始化→创建“CAN_TX_Task”“CAN_RX_Task”“LED_Task”“UART_Task”队列：qPosCmd（存放目标位置）、qStatus（存放驱动器状态）信号量：binSemAlarm（报警同步）2)任务划分：CAN_TX_Task：50ms周期，等待qPosCmd，组装PDO8字节数据，发送0x206CAN_RX_Task：阻塞接收，解析0x186，提取状态与位置，若报警位置位，释放binSemAlarmLED_Task：阻塞bin