2026年嵌入式系统开发工程师技能考核试题集

2026年嵌入式系统开发工程师技能考核试题集一、单选题（每题2分，共20题）1.在嵌入式系统中，以下哪种存储器通常用于存储启动程序和关键系统代码？A.RAMB.ROMC.FlashD.HDD2.以下哪种通信协议常用于低功耗物联网设备之间的短距离通信？A.EthernetB.USBC.BluetoothLED.SATA3.在ARMCortex-M系列处理器中，哪种模式用于用户应用程序的执行？A.ThreadModeB.FIQModeC.SupervisorModeD.SystemMode4.以下哪种调试工具常用于实时观察和修改变量值？A.JTAGB.UARTC.GDBD.SPI5.在嵌入式系统中，以下哪种技术用于提高数据传输的可靠性？A.FIFOB.CRCC.DMAD.PCIe6.以下哪种编译器常用于嵌入式Linux系统的开发？A.GCCB.ClangC.MSVCD.IntelliJIDEA7.在RTOS（实时操作系统）中，以下哪种调度算法优先级固定？A.RoundRobinB.Priority-BasedC.First-Come-First-ServedD.ShortestJobFirst8.以下哪种传感器常用于测量温度变化？A.UVSensorB.HallEffectSensorC.LM35D.GPS9.在CAN（ControllerAreaNetwork）通信中，以下哪种报文类型用于远程请求？A.DataFrameB.RemoteFrameC.ErrorFrameD.AcknowledgmentFrame10.以下哪种加密算法常用于保护嵌入式设备的数据传输？A.RSAB.AESC.DESD.ECC二、多选题（每题3分，共10题）1.在嵌入式系统设计中，以下哪些因素需要考虑功耗优化？A.CPU频率B.外设工作模式C.内存类型D.电源管理策略2.以下哪些通信接口支持热插拔功能？A.USBB.SATAC.PCIeD.I2C3.在RTOS中，以下哪些机制用于任务同步？A.SemaphoresB.MutexesC.CountingSemaphoresD.Signals4.以下哪些传感器属于非接触式传感器？A.IRSensorB.UltrasonicSensorC.TouchSensorD.ProximitySensor5.在嵌入式Linux系统中，以下哪些工具用于内核调试？A.GDBB.straceC.kgdbD.ltrace6.以下哪些协议属于工业级通信协议？A.ModbusB.CANC.EtherCATD.RS-4857.在ARM处理器中，以下哪些寄存器属于内核寄存器？A.R0-R7B.PC（ProgramCounter）C.SP（StackPointer）D.APSR（ApplicationProgramStatusRegister）8.以下哪些技术可用于提高嵌入式系统的实时性？A.DMAB.InterruptPrioritizationC.PreemptionD.TaskScheduling9.在无线通信中，以下哪些技术属于5G应用场景？A.mmWaveB.MassiveMIMOC.NB-IoTD.eMBB10.以下哪些安全机制常用于保护嵌入式设备？A.WEPB.TLSC.TPMD.SecureBoot三、简答题（每题5分，共6题）1.简述DMA（DirectMemoryAccess）的工作原理及其在嵌入式系统中的应用场景。2.解释什么是RTOS的抢占式调度，并说明其优缺点。3.描述嵌入式系统中电源管理的重要性，并列举常见的电源管理策略。4.说明CAN总线的报文结构，并解释其如何实现高可靠性通信。5.简述AES加密算法的基本原理及其在嵌入式系统中的优势。6.描述嵌入式系统设计中硬件与软件协同设计的重要性，并举例说明。四、编程题（每题10分，共2题）1.编写一段C语言代码，实现一个简单的任务调度器，要求支持优先级抢占式调度，并能够动态添加任务。2.设计一个基于STM32微控制器的温湿度采集系统，要求使用DS18B20温度传感器和DHT11温湿度传感器，并通过UART将数据发送到上位机。请列出关键代码框架，包括初始化、数据采集和串口通信部分。答案与解析一、单选题1.B解析：ROM（Read-OnlyMemory）通常用于存储启动程序和系统固件，因为它是非易失性存储器。2.C解析：BluetoothLE（低功耗蓝牙）常用于低功耗物联网设备之间的短距离通信，功耗低且传输距离适中。3.A解析：ThreadMode是ARMCortex-M处理器中用户应用程序的执行模式，其他模式如FIQ、Supervisor和System主要用于系统级或中断处理。4.C解析：GDB（GNUDebugger）是一款开源调试工具，支持实时观察和修改变量值、断点设置等。5.B解析：CRC（CyclicRedundancyCheck）用于校验数据传输的完整性，提高可靠性。6.A解析：GCC（GNUCompilerCollection）常用于嵌入式Linux系统的开发，支持多种架构和优化选项。7.B解析：Priority-Based调度算法根据任务优先级分配CPU时间，优先级高的任务优先执行。8.C解析：LM35是一款常见的温度传感器，输出与温度成线性关系的电压信号。9.B解析：RemoteFrame是CAN总线中用于远程请求的报文类型，请求从设备发送数据。10.B解析：AES（AdvancedEncryptionStandard）是一种对称加密算法，常用于保护嵌入式设备的数据传输。二、多选题1.A、B、C、D解析：功耗优化需要考虑CPU频率、外设工作模式、内存类型和电源管理策略，这些因素都会影响系统功耗。2.A、B、C解析：USB、SATA和PCIe支持热插拔，而I2C不支持。3.A、B、C解析：Semaphores、Mutexes和CountingSemaphores是RTOS中常见的任务同步机制，Signals是UNIX系统中的信号机制。4.A、B、D解析：IRSensor、UltrasonicSensor和ProximitySensor属于非接触式传感器，而TouchSensor属于接触式传感器。5.A、B、C解析：GDB、strace和kgdb是嵌入式Linux系统中常用的内核调试工具，ltrace用于跟踪系统调用。6.A、B、C、D解析：Modbus、CAN、EtherCAT和RS-485都是工业级通信协议，广泛应用于工业自动化领域。7.B、C、D解析：PC、SP和APSR是ARM处理器的内核寄存器，R0-R7是通用寄存器。8.A、B、C、D解析：DMA、InterruptPrioritization、Preemption和TaskScheduling都是提高实时性的技术。9.A、B、D解析：mmWave、MassiveMIMO和eMBB是5G应用场景中的关键技术，NB-IoT属于4G物联网技术。10.B、C、D解析：TLS、TPM和SecureBoot是保护嵌入式设备的安全机制，WEP是过时的加密算法。三、简答题1.DMA的工作原理及其应用场景解析：DMA（DirectMemoryAccess）允许外设直接访问内存，无需CPU参与数据传输。工作原理：外设通过DMA控制器请求传输，DMA控制器接管总线，直接在内存和外设之间传输数据。应用场景：高速数据传输（如网络接口、磁盘读写）、减少CPU负担（如音频数据处理）。2.RTOS的抢占式调度及其优缺点解析：抢占式调度允许高优先级任务中断低优先级任务，优先执行高优先级任务。优点：实时性高，适合要求快速响应的应用；缺点：可能导致低优先级任务饥饿，需要合理设计优先级。3.嵌入式系统电源管理的重要性及策略解析：电源管理的重要性：延长电池寿命、降低功耗、提高系统稳定性。策略：动态电压调节（DVFS）、时钟门控、外设低功耗模式、电源门控。4.CAN总线的报文结构及其可靠性解析：CAN报文结构包括：标识符、数据长度码、数据字段、CRC校验、ACK字段。可靠性：通过CRC校验和仲裁机制，保证数据传输的完整性和唯一性。5.AES加密算法的基本原理及其优势解析：AES基于轮函数和S盒替换，通过多次轮变换实现加密。优势：安全性高、计算效率高、支持多种数据长度（128/192/256位）。6.硬件与软件协同设计的重要性及举例解析：重要性：优化系统性能、降低开发成本、提高可靠性。举例：在ARM处理器中，通过软件调整中断优先级，配合硬件中断控制器实现实时响应。四、编程题1.任务调度器代码框架cinclude<stdlib.h>include"task.h"task_ttasks[10];//最大支持10个任务inttask_count=0;voidadd_task(task_ttask){if(task_count<10){tasks[task_count++]=task;}}voidschedule(){while(1){task_thighest=NULL;inthighest_priority=-1;for(inti=0;i<task_count;i++){if(tasks[i].priority>highest_priority){highest_priority=tasks[i].priority;highest=&tasks[i];}}if(highest){highest->func();}}}//示例任务结构体typedefstruct{intpriority;void(func)(void);}task_t;voidtask1(){printf("Task1\n");}voidtask2(){printf("Task2\n");}intmain(){add_task((task_t){1,task1});add_task((task_t){2,task2});schedule();return0;}2.STM32温湿度采集系统代码框架cinclude"stm32f4xx_hal.h"include"ds18b20.h"include"dht11.h"include"uart.h"UART_HandleTypeDefhuart2;voidSystemClock_Config(void);staticvoidMX_GPIO_Init(void);staticvoidMX_USART2_UART_Init(void);intmain(){HAL_Init();SystemClock_Config();MX_GPIO_Init();MX_USART2_UART_Init();while(1){floattemp=DS18B20_ReadTemperature();floathum=DHT11_ReadHumidity();charbuffer[50];snprintf(buffer,sizeof(buffer),"Temp:%.2f°C,Hum:%.2f%%\n",temp,hum);HAL_UART_Transmit(&huart2,(uint8_t)buffer,strlen(buffer),HAL_MAX_DELAY);HAL_Delay(1000);}}voidSystemClock_Config(void){//时钟配置代码}staticvoidMX_GPIO_Init(void){//GPIO初始化代码}staticvoidMX_USART2_UART_Init(void){huart2.Instance=USART2;huart2.Init.BaudRate=115200;huart2.Init.WordLength=UART_WOR