计算机三级嵌入式系统开发技术模拟试题及答案

计算机三级嵌入式系统开发技术模拟试题及答案一、选择题（共40小题，每小题1分，共40分。下列每题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题目要求的）1.下列计算机系统中，不属于典型嵌入式系统范畴的是A.智能手表主控单元B.互联网数据中心通用x86服务器C.工业智能家居网关D.汽车发动机电控单元ECU2.嵌入式系统发展历程中，第三阶段的核心特征是A.基于8位单片机，无独立操作系统，仅实现单一定时、IO控制功能B.引入简单实时监控程序，能够实现多任务分时调度C.通用实时操作系统（RTOS）广泛应用，支持复杂图形界面、网络协议栈等组件D.面向物联网场景，支持端云互联、AI边缘计算能力3.ARMv7架构下定义了三个针对性的处理器系列，其中面向微控制器、低功耗嵌入式场景的系列是A.Cortex-A系列B.Cortex-R系列C.Cortex-M系列D.Cortex-N系列4.ARM32位架构中，处理器复位后自动进入的默认工作模式是A.用户模式（User）B.管理模式（SVC）C.快中断模式（FIQ）D.系统模式（System）5.下列关于ARM状态下处理器寄存器组织的描述中，错误的是A.通用寄存器总共有31个，包括R0~R15共16个可见寄存器和15个分组寄存器B.程序状态寄存器共6个，包括1个当前程序状态寄存器CPSR和5个备份程序状态寄存器SPSRC.程序计数器PC指向当前正在执行指令的下两条指令地址，在ARM状态下PC值始终为4字节对齐D.链接寄存器LR仅用于存储函数调用的返回地址，不支持其他任何功能6.Cortex-M3处理器的双堆栈机制中，进程栈指针PSP的默认使用场景是A.异常服务例程的特权级执行场景B.用户级应用任务的普通执行场景C.复位启动的硬件初始化场景D.中断嵌套的高优先级中断处理场景7.下列ARM跳转类指令中，既能够实现函数跳转，同时自动将返回地址写入链接寄存器LR，还支持ARM状态向Thumb状态切换的指令是A.B指令B.BL指令C.BX指令D.BLX指令8.下列不属于ARM伪指令的是A.ADR小范围地址加载伪指令B.MOV通用数据传送指令C.ADRL中等范围地址加载伪指令D.LDR大范围地址加载伪指令9.与冯·诺依曼总线结构相比，哈佛总线结构的核心优势是A.地址总线和数据总线完全独立，总线带宽更高，支持指令和数据并行访问B.硬件实现复杂度更低，芯片成本更低C.代码可直接在内存中运行，无需额外拷贝操作D.更适合运行大体积通用操作系统10.下列Cache地址映射方式中，Cache访问冲突概率最低、空间利用率最高的是A.直接映射B.全相联映射C.二路组相联映射D.八路组相联映射11.下列关于MMU（内存管理单元）和MPU（内存保护单元）的描述中，正确的是A.所有Cortex-M系列处理器都内置了MMU单元，支持虚拟地址到物理地址的转换B.MPU的核心功能是完成虚实地址转换，实现虚拟内存扩展C.运行Linux等支持虚拟内存的通用操作系统必须依赖MMU硬件单元D.MPU能够实现地址空间的访问权限控制，但无法实现内存区域属性的配置12.AMBA2.0总线规范中，专门用于连接UART、I2C、GPIO等低速外设的总线是A.AHB高级高性能总线B.APB高级外设总线C.ASB高级系统总线D.AXI高级可扩展接口13.GPIO引脚的开漏输出模式的典型特征是A.输出电平可以直接输出高电平和低电平，无需外部上拉电阻B.支持多设备的线与逻辑，多个开漏引脚并联可实现总线仲裁功能C.输出驱动能力远强于推挽输出模式，可直接驱动大功率电机D.引脚悬空时默认处于高电平状态14.嵌入式系统中独立看门狗定时器（IWDG）的核心作用是A.实现高精度的微秒级定时功能B.监测程序运行状态，当程序跑飞、超时未喂狗时自动触发系统复位C.统计系统运行时间，提供精确的时钟日历功能D.为外设提供定时触发的PWM输出信号15.下列关于UART串行通信的描述中，错误的是A.标准UART帧格式由起始位、数据位、可选奇偶校验位、停止位四部分组成B.RS-232接口采用±12V负逻辑电平，最大通信距离可达到15米C.RS-485采用差分信号传输，支持最多32个节点挂载在同一总线上D.UART通信必须使用同步时钟线才能完成数据传输16.I2C总线传输过程中，总线仲裁机制的触发场景是A.多个主设备同时尝试在总线上发起数据传输B.从设备无响应，主设备超时等待C.SCL时钟线上出现干扰脉冲D.数据传输过程中校验出错17.采样精度为12位的逐次逼近型A/D转换器，参考电压为3.3V，其理论分辨率约为A.0.8mVB.2.7mVC.1.2VD.3.3V18.uC/OS-II实时操作系统的核心调度机制是A.时间片轮转调度，所有任务优先级平等，轮流占用CPUB.抢占式优先级调度，高优先级就绪任务可直接抢占当前正在运行的低优先级任务C.随机调度，系统随机选择就绪队列中的任务分配CPU资源D.公平调度，所有任务分配的CPU时间片完全相等19.实时操作系统中优先级反转问题的核心诱因是A.高优先级任务等待被低优先级任务占用的共享资源，而低优先级任务又被中等优先级任务抢占B.任务优先级设置重复，两个任务分配了完全相同的优先级C.系统中断优先级配置错误，高优先级中断被低优先级中断抢占D.内核调度器出现逻辑错误，错误分配任务的优先级20.下列不属于嵌入式操作系统任务间通信机制的是A.二值信号量B.消息队列C.通用寄存器组D.共享内存21.下列关于Linux内核架构的描述中，正确的是A.Linux内核属于典型的微内核架构，所有驱动模块都运行在用户态B.Linux2.6及后续版本完全支持抢占式调度，可用于硬实时嵌入式场景C.Linux内核的第一个用户态进程是idle进程，PID为1D.嵌入式Linux完全不支持虚拟内存功能22.嵌入式系统常用的NANDFlash专用文件系统是A.JFFS2B.YAFFS2C.CRAMFSD.Ext423.嵌入式开发中采用交叉编译环境的核心原因是A.目标嵌入式硬件平台的计算资源、存储资源有限，无法本地运行编译工具链完成大型应用编译B.交叉编译生成的代码执行效率比本地编译高3倍以上C.交叉编译生成的代码可在所有不同架构的CPU上直接运行D.避免代码被目标硬件平台读取，提升代码安全性24.下列硬件调试接口中，可直接访问处理器内部所有寄存器、实现单步调试、程序断点设置功能的标准接口是A.UART串口B.USB接口C.JTAG接口D.I2C接口25.下列不属于Cortex-M4内核新增的硬件加速功能的是A.单周期32位乘法指令B.DSP数字信号处理SIMD指令集C.可选的浮点运算单元FPUD.嵌套向量中断控制器NVIC26.典型的嵌入式系统启动流程中，第一个被硬件上电后执行的程序是A.嵌入式Linux内核镜像B.U-Boot等Bootloader引导程序C.根文件系统中的init进程D.用户态应用程序27.下列中断触发方式中，不属于外部中断常用触发类型的是A.上升沿触发B.下降沿触发C.电平触发D.时钟沿随机触发28.下列关于SPI串行总线的描述中，正确的是A.SPI总线仅需要SCL、SDA两根信号线即可实现全双工通信B.SPI总线的通信速率远高于I2C总线，最高可达到几十MHz级别C.SPI总线内置完善的仲裁机制，支持多个主设备同时发起传输D.SPI总线传输数据必须附加ACK应答位，保证数据传输可靠性29.下列存储介质中，属于易失性存储器的是A.NORFlashB.NANDFlashC.DDRSDRAMD.EEPROM30.下列低功耗模式中，Cortex-M3处理器停机模式的行为特征是A.CPU内核停止运行，外设时钟保持运行，内核时钟停止B.所有内核时钟、外设时钟全部停止，主电源域关闭，仅保留RTC和备份寄存器供电C.CPU内核正常运行，仅关闭闲置外设的时钟D.处理器直接复位，所有寄存器恢复默认值31.uC/OS-II操作系统中，任务控制块TCB中不存储的信息是A.任务当前的CPU寄存器上下文B.任务的优先级信息C.任务的代码所在的物理Flash地址范围D.任务的堆栈指针地址32.ARM架构下软中断指令SWI触发后，处理器会自动完成的操作是A.切换到管理模式，将当前CPSR寄存器值保存到SPSR_svc寄存器，将返回地址写入LR_svc寄存器B.切换到用户模式，关闭所有中断C.自动清空所有Cache数据D.直接跳转到用户态的软中断处理函数执行33.下列不属于嵌入式硬件常用的Bootloader功能的是A.板级硬件初始化，包括时钟、SDRAM、串口、Flash等外设初始化B.支持通过串口、网口等接口下载内核镜像、文件系统镜像C.实现音视频解码功能，直接运行多媒体应用D.完成内核镜像的拷贝、解压，引导操作系统启动34.10位分辨率的DAC转换器，输出参考电压为5V，其输出的最小电压步进值为A.4.88mVB.5mVC.10mVD.0.1V35.下列关于嵌入式实时操作系统实时性指标的描述中，用于衡量系统外部中断从触发到开始得到响应的最大时间的指标是A.任务上下文切换时间B.中断延迟时间C.任务响应时间D.时钟节拍精度36.下列Linux设备驱动类型中，LED、GPIO等简单外设对应的驱动类型是A.字符设备驱动B.块设备驱动C.网络设备驱动D.总线设备驱动37.Cortex-M3处理器的嵌套向量中断控制器NVIC最大可支持的外部中断数量最多可达到A.16个B.64个C.240个D.1024个38.单总线协议（1-Wire）的典型应用场景是连接下列哪个外设A.温湿度传感器DS18B20B.千兆以太网PHY芯片C.DDR内存芯片D.高清显示屏39.下列关于嵌入式系统电源管理的描述中，错误的是A.动态电压频率调节DVFS技术可根据系统负载动态调整处理器主频和核心电压，降低功耗B.外设闲置时自动关闭对应外设的时钟，可有效降低系统动态功耗C.为了降低功耗，可将所有未使用的GPIO引脚配置为浮空输入模式D.电池供电的嵌入式设备可在无任务运行时进入深度睡眠模式，电流降低到微安级别40.下列关于嵌入式软件测试的描述中，属于白盒测试范畴的是A.按照功能需求文档测试设备的所有对外接口是否符合要求B.人工遍历所有用户操作场景，验证功能是否正常C.基于源代码逻辑覆盖标准，覆盖所有分支路径完成单元测试D.模拟极端环境下的压力测试，验证系统长时间运行的稳定性二、填空题（共20空，每空2分，共40分）1.嵌入式系统的三要素分别是____、嵌入、专用，本质上是面向特定应用场景的专用计算机系统。2.ARMCortex-M系列处理器采用的两级中断优先级机制分别是抢占优先级和____优先级。3.ARM32位架构下，Thumb-2指令集的指令长度是16位和____位混合的，兼顾代码密度和执行效率。4.计算机体系结构中，总线按照传输的信息类型可分为地址总线、数据总线和____总线三类。5.I2C总线传输过程中，SCL时钟线处于高电平时，SDA数据线出现从高到低的跳变代表____信号。6.UART通信中，若配置波特率为115200，每帧数据包含1个起始位、8个数据位、1个停止位，无校验位，每秒最多可传输____字节数据。7.uC/OS-II系统中，最多支持的任务总数量为____个，预留了8个任务供系统内部使用。8.用于解决实时操作系统中优先级反转问题的两种主流协议分别是优先级继承协议和____协议。9.嵌入式Linux系统中，系统上电启动后运行的第一个用户态进程PID为____。10.面向低功耗场景的Tmpfs文件系统是基于____实现的临时文件系统，断电后所有数据自动丢失。11.ARM架构下触发系统调用时，用于存放系统调用号的寄存器是____。12.与NANDFlash相比，____Flash的随机读速度更快，支持芯片直接执行代码XIP功能，通常用于存储Bootloader引导程序。13.Cortex-M3内核的系统滴答定时器SysTick是一个____位的递减计数器，可用于为操作系统提供精准的系统时钟节拍。14.SPI总线的四条核心信号线分别是串行时钟SCLK、主机输出从机输入MOSI、主机输入从机输出MISO和____。15.A/D转换器的核心性能参数包括分辨率、转换速率、____、量化误差。16.实时操作系统中，处于挂起状态的任务等待的事件发生后，该任务的状态会直接转换为____状态。17.嵌入式Linux构建过程中，用于配置内核裁剪选项、生成.config配置文件的可视化配置命令通常是____。18.JTAG调试接口的核心信号线包括测试时钟TCK、测试模式选择TMS、测试数据输入TDI和____。19.PWM脉冲宽度调制信号的三个核心参数分别是频率、占空比和____。20.智能卡、SIM卡等设备普遍采用的串行通信接口是____总线，采用半双工同步传输模式，仅需要单根数据线即可完成通信。三、综合应用题（共1题，20分）某基于Cortex-M3内核的环境监测终端硬件参数如下：主系统时钟频率配置为72MHz，搭载温湿度传感器、光照传感器、OLED显示屏、UART-WiFi传输模块，整体采用锂亚电池供电，要求在不采集数据时进入低功耗模式，每间隔1秒完成一次环境数据采集、显示、上传云端的完整流程。请回答下列相关问题：1.若需要配置SysTick定时器产生1ms的系统时钟节拍，请问SysTick的重载计数寄存器LOAD需要写入的十进制数值是多少？请写出推导过程。2.终端通过UART接口向上位机上传一组共16字节的环境数据帧，UART配置为波特率9600，无校验位，1位停止位，请问传输完整16字节数据帧需要的理论最小时间是多少毫秒？请写出计算过程。3.该终端移植uC/OS-III操作系统，创建三个用户任务：数据采集任务（优先级3）、屏幕显示任务（优先级5）、数据上传任务（优先级7，优先级数字越小代表优先级越高）。当采集任务完成数据读取后，将数据通过消息队列发送，此时三个任务都处于就绪状态，请问系统调度器会优先调度哪一个任务获得CPU使用权？请说明原因。4.为了降低终端功耗，当没有任务需要运行时，处理器进入深度睡眠停机模式，此时系统的平均待机电流控制在10uA级别，若终端使用容量为10Ah的锂亚电池供电，理论待机续航时间可达到多少天？请写出计算过程。参考答案及详细解析：一、选择题答案解析1.答案：B。服务器属于通用计算机系统，面向通用多任务处理场景，不属于嵌入式系统定义范畴。2.答案：C。嵌入式系统第三阶段的核心特征是通用RTOS普及，支持复杂组件运行。3.答案：C。Cortex-M系列面向微控制器低功耗场景，Cortex-A面向应用处理器，Cortex-R面向高可靠实时场景。4.答案：B。ARM处理器复位后默认进入管理模式，用于执行启动引导程序。5.答案：D。LR寄存器除了存储函数返回地址外，在异常触发时也会存储异常返回地址。6.答案：B。PSP专门用于用户级任务的堆栈，实现特权级和用户级的栈隔离。7.答案：D。BLX指令同时支持返回地址保存和ARM/Thumb状态切换。8.答案：B。MOV属于通用数据传送指令，不属于伪指令范畴。9.答案：A。哈佛结构指令和数据总线独立，支持并行访问，带宽更高。10.答案：B。全相联映射Cache行可以映射到任意Cache位置，冲突概率最低。11.答案：C。运行支持虚拟内存的Linux操作系统必须依赖MMU硬件完成虚实地址转换，Cortex-M系列无MMU。12.答案：B。APB总线专门用于低速外设连接，时序简单，功耗更低。13.答案：B。开漏输出支持线与逻辑，是I2C等总线的硬件基础。14.答案：B。看门狗的核心作用是监测程序运行状态，异常时自动复位。15.答案：D。UART属于异步通信，不需要额外的同步时钟线。16.答案：A。I2C总线仲裁机制用于多主设备同时发起传输的场景。17.答案：A。分辨率计算为3.3V/4096≈0.8mV。18.答案：B。uC/OS-II是典型的抢占式优先级实时调度内核。19.答案：A。优先级反转的核心成因是低优先级任务占用共享资源，被中等优先级任务抢占，导致高优先级任务长时间无法获取资源。20.答案：C。通用寄存器属于处理器硬件资源，不属于任务间通信机制。21.答案：B。Linux2.6及之后版本支持内核完全抢占，可用于硬实时场景。22.答案：B。YAFFS2是专门针对NANDFlash设计的日志型文件系统。23.答案：A。交叉编译的核心原因是目标嵌入式平台资源有限，无法本地编译。24.答案：C。JTAG是标准的硬件调试接口，可直接访问处理器内部所有资源。25.答案：D。NVIC是Cortex-M3内核的标准内置组件，不属于Cortex-M4新增功能。26.答案：B。上电后硬件首先启动Bootloader引导程序。27.答案：D。不存在时钟沿随机触发的中断触发方式。28.答案：B。SPI总线通信速率远高于I2C，通常可达几十MHz级别。29.答案：C。DDRSDRAM是易失性内存，断电后数据丢失。30.答案：B。Cortex-M3停机模式下所有时钟关闭，主电源域掉电，仅备份域运行。31.答案：C。任务控制块不会存储任务代码的物理地址范围。32.答案：A。软中断触发后自动切换到管理模式，保存CPSR到SPSR，保存返回地址到LR。33.答案：C。Bootloader不实现音视频解码功能。34.答案：A。5V/1024≈4.88mV。35.答案：B。中断延迟是从外部中断触发到处理器开始执行中断服务程序的最长时间。36.答案：A。GPIO、L