南昌航空大学《嵌入式系统设计》2023‑2024学年第一学期期末试卷

南昌航空大学《嵌入式系统设计》2023‑2024学年第一学期期末试卷说明：网络公开只有2023‑2024‑1试卷，无2024‑2025‑1公开原版试卷；本套根据公开文档还原，附带参考答案，考试120分钟，满分100分。院(系)\\\\\\\\班级\\\\\\\\学号\\\\\\\\姓名\\\\\\\\题号一二三四总分得分一、单项选择题（15小题，每题2分，共30分）1、增强型MOSFET栅源电压为零时（）

A.导通 B.截止 C.放大状态 D.饱和状态2、输出具备高、低电平、高阻三态的逻辑门是（）

A.与门 B.或门 C.三态门 D.异或门3、哈佛结构的特点是（）

A.程序、数据存储器分离

B.程序、数据存储器共用

[C.IO](C.IO)与内存统一编址

[D.IO](D.IO)独立编址4、ARM7TDMI支持的两种工作状态（）

A.运行、挂起 B.ARM、Thumb C.用户、系统 D.IRQ、FIQ5、R13寄存器主要用作（）

A.PC程序计数器 [B.LR](B.LR)链接寄存器 C.SP堆栈指针 D.CPSR状态寄存器6、LDMIAR0!,{R1‑R4}寻址方式（）

A.立即寻址 B.寄存器间接 C.多寄存器寻址 D.堆栈寻址7、下面关于数字滤波器描述错误的是（）

A.FIR有限长单位冲激响应滤波器

B.IIR无限长单位冲激响应滤波器

C.FIR一定可以做到线性相位

D.IIR不存在相位失真8、以下属于非易失存储器的是（）

A.SRAM B.DRAM C.Flash D.SDRAM9、FPGA描述错误的是（）

A.现场可编程门阵列

B.基于查找表LUT

C.断电配置信息不会丢失

D.可反复重新编程配置10、ARM共有几种处理器工作模式（）

A.5 B.6 C.7 D.811、二进制通信系统，误码率不变，信道带宽增大，所需信噪比（）

A.增大 B.减小 C.不变 D.无确定关系12、I2C总线说法正确的是（）

A.只能单主设备

B.支持多主设备，同一时刻仅一个主控

C.需要片选引脚

D.通信速率固定不可配置13、看门狗WDT主要作用（）

A.提升运行主频 B.系统死机自动复位 C.存储数据 D.中断计时14、STM32NVIC中断优先级，抢占优先级和响应优先级，说法正确（）

A.响应优先级可以打断抢占优先级高的中断

B.抢占优先级高可以打断低抢占优先级中断

C.两者完全等价

D.响应优先级用于嵌套抢占15、嵌入式系统的定义核心（）

A.高性能通用计算

B.以应用为中心，软硬件可裁剪专用计算机系统

C.必须运行Linux

D.必须带图形界面单选参考答案

1‑5：BCABC

6‑10：CDCCC

11‑15：BBBBB二、判断题（10小题，每题1分，共10分，√/×）1、冯诺依曼结构指令和数据共用存储空间。（）

2、Thumb指令是16位压缩指令集。（）

3、RTOS实时操作系统追求吞吐量优先。（）

4、交叉开发：宿主机开发编译，下载运行到目标嵌入式板。（）

5、CPSR保存程序当前处理器状态。（）

6、Flash写操作简单，读操作复杂。（）

7、I2C两根线SDA、SCL。（）

8、硬链接可以跨不同文件系统。（）

9、中断服务函数ISR中尽量不要调用printf等耗时函数。（）

10、嵌入式系统都必须具备操作系统。（）判断参考答案

1.√ 2.√ 3.× 4.√ 5.√

6.× 7.√ 8.× 9.√ 10.×三、简答题（5小题，每题8分，共40分）1、简述嵌入式系统定义，以及嵌入式系统软硬件层次结构。参考答案：

嵌入式系统：以应用为中心，计算机技术为基础，软硬件可裁剪，对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。

层次从下到上：硬件层→BSP板级支持包（硬件抽象层HAL）→操作系统层→应用软件层。2、什么是交叉编译环境？简述嵌入式交叉开发完整流程。参考答案：

交叉编译：在宿主机（PCx86）编译生成目标平台（ARM等）可执行二进制代码，宿主机与目标机体系架构不同。

流程：

①在宿主机编写源代码；

②交叉编译器编译、链接生成目标板可执行程序；

③通过串口/网口/JTAG下载程序到目标嵌入式硬件；

④在目标板运行、调试；调试信息回传到宿主机查看。3、ARM7的7种工作模式，哪些属于异常模式？参考答案：

7种模式：用户模式、系统模式、FIQ快速中断、IRQ普通中断、管理模式、中止模式、未定义指令模式。

异常模式：FIQ、IRQ、管理、中止、未定义；用户、系统不属于异常模式。4、I2C和UART串口的对比（信号线、设备数量、同步异步）。参考答案：UART：异步；TX/RX/GND最少3线；点对点，多设备需要额外选通；I2C：同步；SDA+SCL两线；总线上可挂载多个从设备，依靠设备地址寻址；支持多主。5、简述看门狗定时器工作原理，嵌入式什么场景使用看门狗？参考答案：

看门狗是一个递减计数器，软件需要定期喂狗（重置计数器）；如果程序跑飞死机，不再喂狗，计数器溢出，硬件自动复位整个MCU。

适用场景：工业、车载、无人值守嵌入式设备，防止软件死锁、程序跑飞，提高系统可靠性。四、综合应用题（20分）题目：设计一套基于STM32的环境监测嵌入式系统，功能：采集温度传感器数据，串口上报PC，按键触发报警阈值，超过阈值LED亮报警。

1）画出系统硬件模块框图；（8分）

2）简述软件设计流程，包含初始化、数据采集、阈值判断、中断处理逻辑；（12分）参考答题要点：

1）硬件框图

STM32主控芯片

 ├─温度传感器模块（如DS18B20）

 ├─按键输入模块GPIO

 ├─LED报警输出GPIO

 └‑UART串口模块连接上位PC2）软件流程

①系统初始化：系统时钟初始化、GPIO（按键、LED）初始化，串口初始化，传感器外设初