2025年计算机三级嵌入式评估试题及答案

2025年计算机三级嵌入式评估试题及答案一、单项选择题（共20题，每题1.5分，共30分）1.以下关于嵌入式系统定义的描述中，错误的是（）。A.以应用为中心，以计算机技术为基础B.软硬件可裁剪，适用于对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统C.必须运行实时操作系统（RTOS）D.通常集成于其他设备中，不单独面向终端用户2.ARMCortexM4处理器的异常向量表默认起始地址是（）。A.0x00000000B.0x20000000C.0x08000000D.0x100000003.以下总线中，属于片内总线标准的是（）。A.CANB.SPIC.AMBAD.UART4.关于NORFlash与NANDFlash的区别，正确的是（）。A.NORFlash适合存储大文件，NANDFlash适合存储代码B.NORFlash擦写速度快，NANDFlash读取速度快C.NORFlash支持随机访问，NANDFlash需以块为单位操作D.NORFlash容量更大，NANDFlash成本更低5.实时操作系统（RTOS）的关键指标不包括（）。A.任务切换时间B.中断响应时间C.内存管理效率D.多任务调度的公平性6.嵌入式系统开发中，交叉编译的含义是（）。A.在目标机上编译代码，在宿主机上运行B.在宿主机上编译代码，在目标机上运行C.同时编译C语言和汇编语言代码D.编译过程中交叉检查语法错误7.STM32F103系列微控制器的GPIO端口输出模式不包括（）。A.推挽输出B.开漏输出C.模拟输出D.复用推挽输出8.以下不属于嵌入式系统低功耗设计策略的是（）。A.使用睡眠模式B.降低时钟频率C.增加外设数量D.优化代码执行效率9.I2C总线的寻址模式中，7位从机地址占（）位。A.6B.7C.8D.910.关于嵌入式Linux的启动过程，正确的顺序是（）。①加载引导程序（Bootloader）②内核初始化③根文件系统挂载④用户空间初始化A.①→②→③→④B.①→③→②→④C.②→①→③→④D.③→①→②→④11.以下ADC（模数转换器）指标中，决定最小可分辨电压的是（）。A.转换速率B.分辨率C.精度D.输入范围12.嵌入式系统中，看门狗（Watchdog）的主要作用是（）。A.监测电源电压B.防止程序跑飞C.管理外部存储D.优化任务调度13.蓝牙低功耗（BLE）协议的工作频段是（）。A.900MHzB.2.4GHzC.5GHzD.700MHz14.以下关于ARMThumb指令集的描述，正确的是（）。A.16位指令集，代码密度高于ARM指令集B.32位指令集，执行效率高于ARM指令集C.仅用于CortexA系列处理器D.不支持条件执行15.嵌入式系统中，MMU（内存管理单元）的主要功能是（）。A.管理CPU寄存器B.实现虚拟内存到物理内存的映射C.优化总线数据传输D.控制外设中断16.以下不属于嵌入式开发工具链的是（）。A.GCC交叉编译器B.JTAG调试器C.逻辑分析仪D.数据库管理系统17.对于UART通信，若波特率为115200bps，数据位8位，停止位1位，无奇偶校验，则每秒最多可传输（）字节数据。A.11520B.10472C.9600D.800018.以下关于μC/OSII操作系统的描述，错误的是（）。A.可抢占式内核B.支持任务优先级抢占C.最多支持64个任务D.不支持时间片轮转调度19.嵌入式系统中，DMA（直接内存访问）的主要优势是（）。A.减少CPU参与数据传输的开销B.提高数据传输的安全性C.支持多任务并行执行D.简化外设驱动开发20.以下关于嵌入式系统调试方法的描述，错误的是（）。A.在线仿真器（ICE）可完全替代JTAG调试B.串口打印（printf）是常用的简单调试手段C.逻辑分析仪可观测总线信号时序D.软件断点会影响程序执行速度二、多项选择题（共5题，每题3分，共15分。多选、错选、漏选均不得分）1.以下属于ARMCortexM系列处理器特点的有（）。A.哈佛架构B.支持Thumb2指令集C.集成嵌套向量中断控制器（NVIC）D.适用于高性能计算2.嵌入式系统中，常见的非易失性存储介质包括（）。A.SRAMB.NORFlashC.NANDFlashD.EEPROM3.实时操作系统的任务状态包括（）。A.运行态B.就绪态C.阻塞态D.挂起态4.以下关于SPI总线的描述，正确的有（）。A.支持多主设备B.全双工通信C.时钟极性（CPOL）和相位（CPHA）可配置D.通常使用4根信号线5.嵌入式Linux系统的组成部分包括（）。A.内核B.文件系统C.应用程序D.引导加载程序（Bootloader）三、填空题（共10题，每题2分，共20分）1.ARMCortexM3/M4处理器的堆栈指针（SP）包括主堆栈指针（MSP）和______。2.嵌入式系统中，常用的JTAG接口标准定义了______根基本信号线（不包括电源和地）。3.实时操作系统中，任务的优先级通常采用______（填“数值越大优先级越高”或“数值越小优先级越高”）的规则。4.STM32微控制器的系统滴答定时器（SysTick）是一个______位的递减计数器。5.I2C总线的仲裁机制通过______线的电平竞争实现。6.嵌入式系统低功耗设计中，关闭未使用的外设时钟属于______（填“硬件”或“软件”）优化策略。7.ADC的分辨率为12位，参考电压为3.3V，则其最小可分辨电压为______mV（保留两位小数）。8.蓝牙低功耗（BLE）的通信拓扑结构包括广播模式和______模式。9.嵌入式Linux中，引导加载程序（Bootloader）的主要功能是初始化硬件并加载______。10.对于32位ARM处理器，异常向量表中每个向量占______字节。四、简答题（共5题，第13题每题6分，第45题每题7分，共32分）1.（封闭型）简述嵌入式系统中“实时性”的定义及关键指标。2.（封闭型）比较CAN总线与UART总线的适用场景（从通信距离、拓扑结构、可靠性三方面说明）。3.（封闭型）列举ARMCortexM4处理器的三个扩展功能（相对于CortexM3）。4.（开放型）设计一个基于STM32的电池电量监测系统，需监测3.7V锂电池的电压（范围2.5V4.2V）。请说明硬件电路设计（含关键元件选型）及软件处理流程（需考虑ADC采样与校准）。5.（开放型）某嵌入式系统在运行过程中频繁出现任务阻塞超时问题，可能的原因有哪些？请提出至少3种排查方法。五、综合应用题（共1题，13分）某智能家电设备采用STM32F407（CortexM4）作为主控，需实现以下功能：通过DHT11温湿度传感器采集环境数据（每5秒一次）；通过WiFi模块（ESP8266）将数据上传至云端；当温度超过30℃时，控制继电器开启风扇散热。要求：（1）画出硬件连接示意图（标注关键引脚）；（2）设计软件主流程（含任务调度逻辑）；（3）说明DHT11数据读取的关键步骤（时序要求）。参考答案及解析一、单项选择题1.C（嵌入式系统不一定必须运行RTOS，简单系统可使用前后台系统）2.A（CortexM系列向量表默认起始地址为0x00000000）3.C（AMBA是ARM定义的片内总线标准，其他为片外总线）4.C（NOR支持随机访问，适合存储代码；NAND以块操作，适合大文件存储）5.C（内存管理效率是通用OS的指标，RTOS更关注实时性指标）6.B（交叉编译指宿主机编译、目标机运行）7.C（STM32GPIO无“模拟输出”模式，模拟模式用于ADC/DAC）8.C（增加外设会增加功耗，不属于低功耗策略）9.C（7位地址+1位读写位，共8位）10.A（启动顺序：Bootloader→内核→根文件系统→用户空间）11.B（分辨率决定最小可分辨电压，计算公式：Vref/(2^n)）12.B（看门狗用于检测程序异常，防止跑飞）13.B（BLE工作在2.4GHzISM频段）14.A（Thumb是16位指令集，代码密度高，CortexM系列均支持）15.B（MMU负责虚拟地址到物理地址的映射）16.D（数据库管理系统不属于嵌入式开发工具链）17.B（每字节需10位（8数据+1起始+1停止），115200/10=11520字节/秒，但实际受协议开销影响约10472）18.D（μC/OSII支持时间片轮转调度）19.A（DMA可绕过CPU直接传输数据，减少CPU开销）20.A（ICE功能更强大，但JTAG仍是主流调试手段，无法完全替代）二、多项选择题1.ABC（CortexM系列为低功耗设计，不用于高性能计算）2.BCD（SRAM是易失性存储）3.ABCD（实时OS任务状态通常包括运行、就绪、阻塞、挂起）4.BCD（SPI是单主多从，不支持多主）5.ABCD（Linux系统由内核、文件系统、应用程序和Bootloader组成）三、填空题1.进程堆栈指针（PSP）2.4（TDI、TDO、TCK、TMS）3.数值越小优先级越高（或“数值越大优先级越高”，需根据具体RTOS，但常见为数值小优先级高）4.245.SDA（数据总线）6.软件7.0.81（3.3V/(2^12)=3.3/4096≈0.0008056V≈0.81mV）8.连接9.内核（LinuxKernel）10.4（32位处理器每个向量占4字节）四、简答题1.实时性定义：系统能够在确定的时间内对外部事件作出响应。关键指标包括：中断响应时间：从外部事件发生到CPU开始处理中断服务程序的时间；任务切换时间：从当前任务切换到另一个就绪任务的时间；最坏case执行时间（WCET）：任务在最坏情况下完成执行的时间上限。2.适用场景比较：通信距离：CAN总线支持长距离（最远10km），UART通常小于10m；拓扑结构：CAN支持总线型拓扑（多节点），UART为点对点；可靠性：CAN具备错误检测（CRC校验）、仲裁机制，可靠性高；UART仅简单校验（奇偶校验），可靠性较低。3.CortexM4扩展功能：集成浮点处理单元（FPU），支持单精度浮点运算；增强的数字信号处理（DSP）指令（如乘加、饱和运算）；支持更多的内存保护单元（MPU）区域（最多8个）。4.硬件设计：采用电阻分压电路（如R1=10kΩ，R2=20kΩ）将电池电压（2.5V4.2V）分压至STM32ADC输入范围（03.3V）；ADC选择12位精度，参考电压3.3V；增加滤波电容（如100nF）抑制电压波动。软件流程：初始化ADC（设置采样时间、通道）；定时触发ADC采样（如每1秒）；读取ADC值并转换为实际电压（公式：V_bat=(ADC_value×3.3V/4095)×(R1+R2)/R2）；校准：使用已知电压源（如3.3V）校准ADC偏移误差。5.可能原因：任务优先级分配不合理（高优先级任务被低优先级任务阻塞）；共享资源未正确使用互斥锁（导致死锁）；外部设备响应超时（如传感器故障）；任务栈空间不足（导致栈溢出）。排查方法：使用RTOS的调试工具（如uC/Probe）监控任务状态和优先级；检查共享资源访问代码（是否成对使用信号量）；测试外设单独通信（确认是否因硬件问题导致超时）；增大任务栈空间并观察是否仍超时。五、综合应用题（1）硬件连接示意图：STM32F407的GPIOA0连接DHT11的数据引脚（DATA）；UART1（PA9