2025年嵌入式系统通信协议评估试题及答案

2025年嵌入式系统通信协议评估试题及答案考试时长：120分钟满分：100分题型分值分布：-判断题（20分）-单选题（20分）-多选题（20分）-案例分析（18分）-论述题（22分）总分：100分---一、判断题（每题2分，共20分）请判断下列说法的正误。1.I2C通信协议支持多主控模式，但无法在同一总线上实现主从设备切换。2.SPI通信协议的时钟信号由从设备控制，而非主设备。3.CAN总线的报文ID具有优先级属性，ID越低优先级越高。4.USB2.0协议的传输速率最高可达480Mbps，而USB3.0可达5Gbps。5.UART通信协议默认使用奇偶校验位进行数据校验。6.Ethernet通信协议的MAC地址长度为48位，IPv6地址长度为128位。7.RS-485通信协议支持半双工通信，但无法实现多节点星型拓扑。8.Bluetooth5.0协议的传输距离较4.0版本提升至200米以上。9.ModbusRTU协议的报文结构中包含地址码、功能码、数据段和CRC校验码。10.5G通信协议的时延较4G版本降低至1毫秒以下。二、单选题（每题2分，共20分）请选择最符合题意的选项。1.以下哪种通信协议属于同步串行通信？A.I2CB.SPIC.USBD.Ethernet2.CAN总线中，仲裁失败的节点会进入什么状态？A.继续发送B.停止发送并等待下一次机会C.改变报文ID重新发送D.报告总线错误3.以下哪种通信协议支持热插拔功能？A.RS-232B.USBC.EthernetD.I2C4.SPI通信协议的片选信号（CS）由哪个角色控制？A.从设备B.主设备C.中间设备D.无需控制5.Ethernet通信协议中，以下哪种帧类型用于VLAN标记？A.802.3帧B.802.1Q帧C.ARP帧D.ICMP帧6.UART通信协议的波特率设置通常为？A.9.6KbpsB.100MbpsC.1GbpsD.10Gbps7.Bluetooth5.0协议的LE（低功耗）模式适用于哪种场景？A.高速数据传输B.低功耗设备间短距离通信C.大规模网络连接D.长距离无线传输8.ModbusRTU协议的报文校验方式为？A.CRC-16B.MD5C.SHA-256D.BCD9.以下哪种通信协议适用于工业自动化领域？A.Wi-FiB.ZigbeeC.ModbusD.Bluetooth10.5G通信协议的三大应用场景不包括？A.eMBB（增强移动宽带）B.URLLC（超可靠低时延通信）C.mMTC（海量机器类通信）D.6G通信三、多选题（每题2分，共20分）请选择所有符合题意的选项。1.SPI通信协议的典型应用包括？A.SD卡读写B.LCD显示屏控制C.ADC数据采集D.网络设备配置2.CAN总线通信协议的特点有？A.支持多主控B.报文结构固定C.抗干扰能力强D.时延高3.USB通信协议的设备连接方式包括？A.端口直连B.集线器扩展C.网络桥接D.热插拔4.Ethernet通信协议的帧结构包含？A.帧头B.数据段C.帧尾D.传输速率5.UART通信协议的配置参数包括？A.波特率B.数据位C.停止位D.校验位6.Bluetooth5.0协议的改进点包括？A.传输速率提升B.覆盖范围扩大C.功耗降低D.安全性增强7.Modbus通信协议的报文类型包括？A.读取寄存器B.写入单个寄存器C.读取保持寄存器D.设备诊断8.5G通信协议的优势包括？A.高速率B.低时延C.大连接D.高功耗9.I2C通信协议的硬件连接包括？A.SDA线B.SCL线C.上拉电阻D.片选信号10.RS-485通信协议的典型应用场景有？A.工业现场总线B.智能家居控制C.远程数据采集D.网络设备互联四、案例分析（每题6分，共18分）1.场景描述：某嵌入式系统需要连接多个传感器（温度、湿度、光照），要求通信距离较远（50米），且节点数量超过10个。工程师选择了RS-485通信协议。问题：（1）RS-485通信协议的半双工特性如何影响多节点通信？（2）若总线存在信号反射，应如何解决？2.场景描述：某车载系统需要实时传输CAN总线报文，其中包含车速、引擎温度、刹车状态等信息。要求报文传输可靠且优先级分明。问题：（1）CAN总线如何实现报文优先级？（2）若报文发生仲裁冲突，从设备会如何处理？3.场景描述：某智能家居系统采用Zigbee协议连接温湿度传感器、智能灯泡和网关，要求低功耗且传输距离覆盖整个房屋（100米）。问题：（1）Zigbee协议的星型拓扑结构有何优缺点？（2）若网关故障，其他设备如何恢复通信？五、论述题（每题11分，共22分）1.题目：论述UART通信协议与SPI通信协议在嵌入式系统中的应用差异，并分析各自的优势场景。2.题目：结合5G通信协议的特点，探讨其在工业自动化领域的应用前景及面临的挑战。---标准答案及解析一、判断题1.×（I2C支持主从切换）2.×（SPI时钟由主设备控制）3.√4.√5.×（默认无校验，可选）6.√7.×（支持星型拓扑）8.√9.√10.×（5G是4G的演进）解析：-1.I2C协议允许主设备切换从设备控制权。-2.SPI时钟（SCK）由主设备产生。-3.CAN报文ID低优先级高，符合优先级编码规则。-5.UART校验位可选（无、奇偶、CRC等）。-10.5G是4G的下一代技术，非独立协议。二、单选题1.B2.B3.B4.B5.B6.A7.B8.A9.C10.D解析：-1.SPI为同步串行，数据同步于时钟边沿。-4.主设备通过CS控制从设备通信。-6.UART常用9.6Kbps波特率。-9.Modbus广泛应用于工业自动化。-10.5G是当前主流技术，6G为未来规划。三、多选题1.A,B,C2.A,C3.A,B,D4.A,B,C5.A,B,C,D6.A,B,C,D7.A,B,C8.A,B,C9.A,B,C10.A,C解析：-1.SPI用于SD卡、LCD、ADC等。-3.USB支持直连、集线器、热插拔。-6.5.0改进速率、范围、功耗、安全。-9.I2C硬件需SDA、SCL及上拉电阻。四、案例分析1.（1）半双工影响：RS-485总线同一时间只能一个方向传输，多节点需协调发送时序，否则易冲突。（2）信号反射解决：在总线两端并联终端电阻（120Ω），消除信号反射。2.（1）优先级实现：CAN报文ID前几位为优先级位，ID低优先级高。（2）仲裁冲突处理：从设备检测冲突后停止发送，等待主设备重新仲裁。3.（1）优缺点：优点：结构简单、易扩展；缺点：单点故障影响全网络。（2）故障恢复：设备通过路由发现其他网关，自动切换通信路径。五、论述题1.UARTvsSPI应用差异：-UART（异步）：优点：简单、成本低，适合低速、点对点通信（如串口调试）。缺点：抗干扰能力弱，速率受限（通常115.2Kbps）。应用：PC与嵌入式设备通信、传感器数据传输。-SPI（同步）：优点：速率高（10-50Mbps）、抗干扰强，适合高速数据传输。缺点：需片选信号，支持点对点或主从。应用：SD卡、闪存读写、高速ADC/DAC。优势场景：UAR