嵌入式系统通信协议测试试题及答案

嵌入式系统通信协议测试试题及答案考试时长：120分钟满分：100分试卷名称：嵌入式系统通信协议测试试题及答案考核对象：嵌入式系统相关专业学生及行业从业者题型分值分布：-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）1.USB协议的设备端和主机端通信必须通过OTG控制器实现。2.I2C总线上所有设备共享同一时钟线（SCL）和数据线（SDA）。3.SPI通信协议支持全双工数据传输，但需要至少4根信号线。4.CAN总线的报文传输采用非阻塞仲裁机制，优先级高的报文会抢占总线。5.RS-485通信支持多节点星型拓扑，但节点数量不能超过32个。6.ModbusRTU协议的从设备响应报文必须包含CRC校验码。7.Ethernet通信中，MAC地址用于标识网络接口，长度为48位。8.UART通信的波特率设置必须主从设备一致，否则数据无法正确传输。9.SD卡通信协议的CMD命令帧长度固定为6字节。10.CAN-FD（FlexibleData-rate）协议支持最高1Mbps的传输速率。二、单选题（每题2分，共20分）1.以下哪种通信协议属于同步串行协议？A.I2CB.SPIC.USBD.CAN2.RS-485通信中，以下哪种方式可以解决总线冲突问题？A.令牌传递机制B.优先级仲裁C.重复发送报文D.自动重试3.在Ethernet通信中，以下哪个字段用于校验数据完整性？A.MAC地址B.VLAN标签C.FCS（FrameCheckSequence）D.IP版本4.USB3.0协议相比USB2.0，主要提升了什么性能？A.降低了功耗B.提高了传输速率C.减少了信号线数量D.增加了设备兼容性5.I2C总线上，以下哪种设备可以主动发起通信？A.从设备B.主设备C.中继器D.仲裁器6.CAN总线报文中的IDE（IdentifierExtension）位用于扩展哪些信息？A.报文优先级B.节点IDC.数据长度D.校验码7.SD卡通信协议中，以下哪个命令用于读取CID（CardIdentification）信息？A.CMD0B.CMD8C.ACMD16D.CMD28.SPI通信中，以下哪种模式下，主从设备可以同时发送和接收数据？A.MasterOutSlaveIn（MOSI）B.MasterInSlaveOut（MISO）C.Full-DuplexD.Half-Duplex9.Ethernet通信中，以下哪种设备用于连接不同网段？A.HubB.SwitchC.RouterD.Repeater10.ModbusRTU协议中，以下哪个地址表示从设备？A.0x01B.0xFFC.0x00D.0x01FF三、多选题（每题2分，共20分）1.以下哪些属于串行通信协议？A.USBB.EthernetC.SPID.I2C2.CAN总线通信中，以下哪些报文字段是必须的？A.DLC（DataLengthCode）B.IDE（IdentifierExtension）C.RTR（RemoteTransmissionRequest）D.CRC（CyclicRedundancyCheck）3.RS-485通信中，以下哪些措施可以提高抗干扰能力？A.使用差分信号传输B.增加总线长度C.使用终端匹配电阻D.降低波特率4.Ethernet通信中，以下哪些设备属于层2设备？A.HubB.SwitchC.RouterD.AccessPoint5.USB通信中，以下哪些设备类型支持热插拔？A.HostB.DeviceC.FunctionD.Hub6.I2C总线上，以下哪些操作会导致总线仲裁？A.多个主设备同时发起通信B.从设备响应主设备命令C.主设备释放总线控制权D.总线时钟频率异常7.SD卡通信协议中，以下哪些命令属于Class6命令？A.CMD16B.ACMD41C.CMD55D.ACMD128.SPI通信中，以下哪些模式属于主控模式？A.MasterOutSlaveIn（MOSI）B.MasterInSlaveOut（MISO）C.MasterSelect（CS）控制D.ClockPolarity（CPOL）设置9.CAN-FD协议相比标准CAN，以下哪些优势？A.支持更高的数据速率B.扩展了报文数据长度C.降低了仲裁延迟D.增加了报文优先级10.Modbus通信中，以下哪些报文类型属于功能码？A.03（读保持寄存器）B.06（写单个寄存器）C.0x01FF（非法功能码）D.0x10（读输入寄存器）四、案例分析（每题6分，共18分）1.场景：某工业控制系统使用CAN总线连接传感器和执行器，系统要求传输速率不低于500kbps，且节点数量超过100个。现有设备支持标准CAN（500kbps）和CAN-FD（1Mbps），问应选择哪种协议，并说明理由。2.场景：某嵌入式设备需要与上位机进行数据交换，支持USB和RS-485两种通信方式。USB方式传输速率要求不低于480kbps，且需要支持设备热插拔；RS-485方式需要传输距离超过1km。问应如何选择通信方式，并说明选择依据。3.场景：某SD卡测试系统需要验证SD卡的高速模式（UHS-I）性能，测试过程中发现数据传输速率不稳定，怀疑是协议问题。问可能的原因有哪些？如何排查？五、论述题（每题11分，共22分）1.比较I2C和SPI通信协议的优缺点，并说明在哪些场景下优先选择I2C或SPI。2.阐述CAN总线通信协议的仲裁机制，并说明如何通过仲裁避免总线冲突。---标准答案及解析一、判断题1.×USB协议的设备端和主机端通信不一定需要OTG控制器，OTG仅用于设备间双向传输。2.√I2C总线上所有设备共享SCL和SDA线，通过地址区分。3.√SPI支持全双工，需要MOSI、MISO、SCK、CS四根线。4.√CAN总线采用非阻塞仲裁，优先级高的报文会抢占总线。5.×RS-485支持多节点星型拓扑，节点数量可达32个（标准）或更多（扩展）。6.√ModbusRTU从设备响应报文必须包含CRC校验码。7.√MAC地址长度为48位，用于标识网络接口。8.√UART通信的波特率必须主从设备一致。9.×SD卡CMD命令帧长度为6字节，但数据长度可变。10.√CAN-FD支持最高1Mbps的传输速率。二、单选题1.BSPI属于同步串行协议。2.BRS-485通过优先级仲裁解决冲突。3.CFCS用于校验数据完整性。4.BUSB3.0传输速率提升至5Gbps。5.B主设备可以主动发起通信。6.AIDE位用于扩展报文优先级。7.CACMD16用于读取CID信息。8.CFull-Duplex模式下可同时收发数据。9.CRouter用于连接不同网段。10.B0xFF表示从设备。三、多选题1.A、C、DUSB、SPI、I2C属于串行通信协议。2.A、C、DDLC、RTR、CRC是CAN报文必须字段。3.A、C使用差分信号和终端匹配电阻可提高抗干扰能力。4.B、DSwitch和AccessPoint属于层2设备。5.B、CDevice和Function支持热插拔。6.A、D多主设备冲突和时钟异常会导致仲裁。7.A、BCMD16和ACMD41属于Class6命令。8.A、CMasterOut/In和MasterSelect模式属于主控模式。9.A、B、CCAN-FD支持更高速率、更长数据长度、更低延迟。10.A、B03和06属于功能码。四、案例分析1.参考答案：应选择CAN-FD协议。解析：标准CAN（500kbps）速率不足，CAN-FD（1Mbps）满足速率要求；节点数量超过100个，CAN-FD支持更多节点（标准CAN最多32个）。2.参考答案：USB方式更适合。解析：USB传输速率满足要求（480kbps），且支持热插拔；RS-485传输距离虽远，但速率较低（通常115.2kbps），且不支持热插拔。3.参考答案：可能原因及排查方法：-原因：UHS-I时钟频率高，信号完整性问题；协议时序错误；SD卡供电不足。-排查：检查线路阻抗匹配；验证协议时序参数；增加电源滤波。五、论述题1.参考答案：-I2C优点：线路少（2根）、支持多主控、低速低成本。缺点：速率较低（100kbps）、易受干扰。