2025年嵌入式系统设计师专项训练重点及押题

2025年嵌入式系统设计师专项训练重点及押题考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（请将正确选项的字母填入括号内）1.嵌入式系统通常指的是（）。A.通用计算机系统B.软件系统C.嵌入到大型系统内部的专用计算机系统D.以上都不是2.在嵌入式系统中，通常采用（）体系结构。A.分布式B.客户机/服务器C.单核或紧密耦合的多核D.网状3.RISC指令集的特点通常不包括（）。A.指令格式规整B.指令执行周期短C.指令种类繁多，功能复杂D.硬件实现相对简单4.嵌入式系统中常用的SRAM存储器，其特点是（）。A.只读，非易失性B.只写，易失性C.读写均可，非易失性D.读写均可，易失性5.下列关于Cache的描述，错误的是（）。A.Cache是介于CPU和主存之间的高速存储器B.Cache和主存中的信息是冗余的C.CPU访问Cache未命中时，需要访问主存D.Cache采用比主存更快的存储介质6.嵌入式系统中，I/O端口地址通常分为（）两种映射方式。A.内存映射和I/O映射B.高速缓存和低速缓存C.逻辑地址和物理地址D.顺序寻址和直接寻址7.中断向量表通常存放的是（）。A.中断服务程序的起始地址B.中断服务程序的源代码C.中断优先级设置D.中断屏蔽字8.下列哪种通信协议通常用于汽车电子系统中的分布式控制？（）A.USBB.EthernetC.CAND.I2C9.在多任务操作系统中，进程/线程调度算法的主要目的是（）。A.尽可能提高CPU的利用率B.尽可能减少进程/线程的等待时间C.保证系统的实时性D.以上都是10.实时操作系统（RTOS）与通用操作系统相比，通常更注重（）。A.用户界面友好性B.资源利用率最大化C.系统的确定性和实时性D.网络功能11.下列关于RTOS任务调度的描述，错误的是（）。A.任务调度策略可以是抢占式或协作式B.抢占式调度允许高优先级任务中断低优先级任务的执行C.协作式调度依赖于任务之间的主动切换D.调度算法的目标是公平分配CPU时间12.信号量机制主要用于解决（）问题。A.数据共享B.进程同步与互斥C.内存管理D.I/O操作13.在嵌入式系统中，使用DMA方式传输数据的主要目的是（）。A.提高CPU的利用率B.减少数据传输时间C.简化程序设计D.以上都是14.下列哪种技术是嵌入式系统低功耗设计的重要手段？（）A.使用更高频率的时钟B.关闭不使用的模块电源C.增加系统内存容量D.提高CPU主频15.嵌入式Linux系统中，设备文件通常存放在（）目录下。A./binB./devC./procD./sys16.C语言中的`volatile`关键字用于说明（）。A.变量只能被本函数访问B.变量值可能被意外修改，编译器不能对这些变量进行优化C.变量是全局的D.变量是常量17.下列关于A/D转换器的描述，错误的是（）。A.A/D转换器是将模拟信号转换为数字信号的系统B.A/D转换的精度由分辨率决定C.A/D转换的速率由采样定理决定D.A/D转换器本身不需要时钟信号18.在使用RTOS开发嵌入式应用时，任务间通信常用的方式不包括（）。A.共享内存B.消息队列C.信号量D.直接函数调用19.嵌入式系统设计中，硬件调试工具常用的接口标准有（）。A.USBB.JTAGC.HDMID.VGA20.嵌入式系统可靠性设计的目标是（）。A.提高系统的平均无故障时间B.降低系统的成本C.增加系统的功能D.减少系统的体积二、填空题（请将正确答案填入横线上）1.嵌入式系统通常由硬件系统、__________和软件系统三部分组成。2.在冯·诺依曼体系结构中，程序指令和数据存放在同一个存储器中，并以__________方式访问。3.常用的微处理器总线包括地址总线、数据总线和__________总线。4.中断向量表是存放中断服务程序入口地址的__________。5.SPI是一种常用的串行通信接口，其全称是__________。6.RTOS中，任务状态通常包括就绪、运行和__________三种基本状态。7.互斥锁（Mutex）通常用于实现任务间的__________，防止多个任务同时访问共享资源。8.DMA控制器的主要功能是__________，减轻CPU的负担。9.嵌入式系统中，电源管理技术主要包括功耗模式转换和__________。10.C语言中，用于动态分配内存的函数是__________和__________。三、简答题1.简述嵌入式系统与通用计算机系统的主要区别。2.解释什么是中断？中断处理过程通常包括哪些步骤？3.简述实时操作系统（RTOS）的主要特点。4.什么是DMA？使用DMA传输数据相较于程序查询方式有哪些优点？5.简述嵌入式系统设计中进行软硬件协同设计的重要性。四、综合应用题1.假设一个嵌入式系统使用一个8位微控制器，需要外扩一片64KB的RAM（地址范围为0x10000-0x1FFFF）和一片16KB的ROM（地址范围为0x00000-0x03FFF）。请简述将该RAM和ROM映射到系统地址空间的方法（至少说明两种方法），并说明选择哪种方法可能更合适，为什么？2.设计一个简单的RTOS任务切换场景。假设系统中有两个任务：任务A（优先级高于任务B）。描述任务A正在运行时，如果发生了一个更高优先级的任务C就绪，系统将如何进行任务切换？请简述任务切换的过程和涉及的关键操作（如上下文切换）。3.在一个基于RTOS的嵌入式系统中，有两个任务：任务X和任务Y。任务X需要定期读取一个传感器的数据，任务Y需要根据任务X读取的数据进行控制决策。请设计一种合适的任务间通信机制（如共享内存、消息队列、信号量等），使得任务Y能够在需要时获取任务X处理后的数据，并简要说明设计理由。试卷答案一、选择题1.C2.C3.C4.D5.B6.A7.A8.C9.D10.C11.D12.B13.D14.B15.B16.B17.D18.D19.B20.A二、填空题1.固件2.访问3.控制信号4.表5.SerialPeripheralInterface6.等待7.互斥8.直接存储器访问9.散热设计10.malloc,free三、简答题1.解析思路：区分点在于功能定制化、资源限制、实时性要求、开发周期、用户界面、操作系统等方面。嵌入式系统是为特定应用设计的，硬件资源（CPU、内存、功耗等）受限，通常需要满足实时性要求，可能没有复杂的用户界面，开发周期相对较短，且不一定需要操作系统。2.解析思路：中断是硬件向CPU发出的一种请求信号，请求CPU暂停当前执行的任务，转而去执行一个特定的服务程序（中断服务程序，ISR）。中断处理过程通常包括：中断请求的发生、中断判优（如果有多个中断请求）、CPU响应中断（保存当前状态、关中断）、跳转到中断向量表中对应的中断服务程序入口、执行中断服务程序、中断服务程序结束、恢复现场、中断返回。3.解析思路：实时性（确定性和响应时间）、任务调度、内核资源管理（内存、中断）、提供硬件抽象层、支持系统扩展（设备驱动、通信协议栈等）。4.解析思路：DMA是直接存储器访问技术，允许外设直接与内存进行数据交换，不需要CPU参与。优点在于：提高了数据传输效率（CPU空闲）；减轻了CPU的负担；适用于大批量数据传输。5.解析思路：软硬件协同设计可以优化系统性能、降低开发成本、提高系统可靠性、缩短开发周期。通过在设计早期就考虑软硬件功能的分配和接口，可以避免后期因设计不当导致的返工，确保系统整体功能的实现和优化。四、综合应用题1.解析思路：方法一：地址映射。将RAM和ROM直接映射到系统地址空间的不同区域，如RAM映射到0x10000-0x1FFFF，ROM映射到0x00000-0x03FFF。方法二：统一编址。将RAM和ROM都映射到系统地址空间，但通过地址译码逻辑来区分是访问RAM还是ROM。更合适的方法取决于微控制器的地址线和存储器芯片的连接方式。如果微控制器地址线足够且存储器芯片可直接连接，地址映射（方法一）可能更直接。如果需要灵活配置或地址线资源紧张，统一编址（方法二）可能更合适。选择时需考虑易用性、资源占用和系统设计复杂度。2.解析思路：当任务A（优先级高于任务B）正在运行，若更高优先级的任务C就绪，发生任务切换。切换过程如下：任务A的上下文（CPU寄存器状态等）被保存到任务栈；CPU根据任务C的优先级和调度算法（如抢占式）决定切换到任务C；CPU从任务C的上下文恢复现场（将寄存器状态加载到CPU）；任务C开始运行。关键操作包括中断（或调度）发生时保存任务A的上下文、根据调度策略选择任务C、