计算机四级嵌入式系统开发工程师题库及答案

计算机四级嵌入式系统开发工程师题库及答案1.下列关于嵌入式系统核心定义的描述中，准确的是A.以通用处理器为核心，无需裁剪软硬件即可满足所有用户需求的通用计算机系统B.以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统C.仅能应用于工业控制领域，不具备人机交互能力的专用计算机系统D.必须搭载实时操作系统，才能实现指定功能的专用计算机系统2.按照嵌入式系统的技术发展历程，以下四个阶段按照时间先后排序正确的是①基于嵌入式操作系统的嵌入式系统阶段②无操作系统的嵌入式系统阶段③物联网与智能嵌入式系统阶段④以简单CPU为核心的专用嵌入式系统阶段A.②④①③B.④②①③C.②①④③D.④①②③3.AMBA总线规范是ARM公司推出的用于高性能嵌入式系统的片内总线标准，以下不属于AMBA总线家族成员的是A.AHB高级高性能总线B.APB高级外围总线C.PCIE高速串行总线D.ASB高级系统总线4.ARM7TDMI内核采用的流水线级数是A.3级B.5级C.7级D.8级5.以下关于ARM处理器工作状态的描述中，错误的是A.ARM状态下指令长度为32位，字对齐B.Thumb状态下指令长度全部为16位，半字对齐C.Thumb-2状态同时支持16位和32位指令，无需切换ARM/Thumb状态D.所有Cortex-M系列处理器都支持ARM状态执行32位指令6.ARM处理器在用户模式下，可直接访问的通用寄存器总数为A.8个B.16个C.32个D.37个7.ARM异常向量表的默认起始地址是0x00000000，通过系统重映射操作也可将其配置为起始地址为A.0x0000FFFFB.0xFFFF0000C.0x10000000D.0xFFFFFFFF8.若R1寄存器中的值为0x40001000，执行指令LDRR0,[R1,#4]之后，以下说法正确的是A.属于寄存器间接寻址，将地址为0x40001004的存储单元中的32位数据加载到R0B.属于基址变址寻址，将R1的值加4得到的地址对应的32位数据加载到R0，R1寄存器的值保持不变C.属于立即寻址，将0x40001004直接赋值给R0D.属于相对寻址，将当前PC值加4得到的地址中的数据加载到R09.以下ARM跳转指令中，能够自动将返回地址保存到链接寄存器LR中的是A.BB.BLC.BXD.BXJ10.若某嵌入式系统采用大端存储模式，将32位数据0x1A2B3C4D存储到起始地址为0x20000000的连续4字节存储单元中，则地址0x20000001单元中存储的字节数据是A.0x1AB.0x2BC.0x3CD.0x4D11.以下关于Cortex-M3内核的描述中，错误的是A.采用哈佛总线架构，指令总线和数据总线独立B.采用3级流水线设计，取指、译码、执行三级并行C.原生支持ARM32位指令集，可直接运行传统ARM7的全部程序D.内置NVIC嵌套向量中断控制器，中断优先级可配置12.与NANDFlash相比，NORFlash的核心优势是A.存储密度更高，单位容量成本更低B.支持芯片内执行XIP，可直接从Flash运行程序无需拷贝到内存C.擦写寿命更长，可达到100万次以上擦写次数D.引脚数量更少，硬件设计更简单13.I2C总线的起始信号定义为A.SCL时钟信号为高电平时，SDA数据线由高电平向低电平跳变B.SCL时钟信号为高电平时，SDA数据线由低电平向高电平跳变C.SCL时钟信号为低电平时，SDA数据线由高电平向低电平跳变D.SCL时钟信号为低电平时，SDA数据线由低电平向高电平跳变14.SPI总线的通信模式由CPOL和CPHA两个参数决定，若CPOL=1、CPHA=1，则以下描述正确的是A.空闲状态下SCL为低电平，在SCL的第一个边沿采样数据B.空闲状态下SCL为高电平，在SCL的第二个边沿采样数据C.空闲状态下SCL为高电平，在SCL的第一个边沿采样数据D.空闲状态下SCL为低电平，在SCL的第二个边沿采样数据15.标准UART异步串口的帧格式不包含以下哪个字段A.起始位B.地址位C.奇偶校验位D.停止位16.μC/OS-II操作系统默认配置的最大可支持任务总数，以及留给系统内部使用的保留任务数量分别是A.32个，4个B.64个，8个C.128个，16个D.256个，32个17.μC/OS-II操作系统采用的任务调度机制是A.时间片轮转调度B.同优先级任务分时调度，不同优先级任务抢占式调度C.基于优先级的完全抢占式调度，永远调度当前就绪态中优先级最高的任务执行D.公平调度，所有任务分配均等的CPU时间片18.以下哪种信号量类型可以解决嵌入式实时系统中典型的优先级反转问题A.二进制信号量B.计数型信号量C.互斥信号量D.事件标志组19.以下不属于嵌入式Linux系统常用根文件系统类型的是A.YAFFS2B.JFFS2C.NTFSD.EXT420.嵌入式Linux内核中用于动态加载内核模块的命令是A.insmodB.rmmodC.lsmodD.modprobe21.以下关于GPIO开漏输出模式的描述中，错误的是A.开漏输出无法输出高电平，必须外接上拉电阻才能得到高电平B.多个开漏输出的GPIO引脚并联可以实现线与逻辑C.开漏输出模式不支持直接驱动LED负载D.开漏输出可以实现不同电压域的器件之间的电平转换22.以下不属于硬实时嵌入式系统核心性能指标的是A.任务最坏情况响应时间B.任务执行时间抖动C.系统平均吞吐量D.任务优先级反转的最大时长23.以下嵌入式系统低功耗设计措施中，不合理的是A.根据系统负载动态调整内核工作频率和核心电压B.系统空闲时关闭所有未使用的外设时钟，切断外设电源C.所有外设始终保持开启中断模式，无论当前业务逻辑是否需要该外设D.无任务执行时将内核切换到深度休眠模式，关闭内核主时钟24.标准JTAG调试接口的必备引脚数量为A.4个B.5个C.6个D.7个25.ARM处理器的CPSR程序状态寄存器中，用于标识运算结果产生进位/借位的标志位是A.N位B.Z位C.C位D.V位26.以下ARM立即数中，不符合ARM指令集8位位图立即数编码规则的是A.0x000000F0B.0x00120000C.0x00001234D.0xFF00000027.以下不属于嵌入式系统在线调试方式的是A.基于JTAG接口的断点调试B.基于串口的gdb远程调试C.全功能在线仿真器ICE调试D.离线逻辑分析仪波形分析调试28.以下关于CAN总线的描述中，错误的是A.采用多主总线架构，所有节点地位平等，可主动发起通信B.采用差分信号传输，抗电磁干扰能力强，适合工业恶劣环境C.最高通信速率为1Mbps，该速率下最大通信距离可达10kmD.支持非破坏性总线仲裁，ID优先级更高的帧可以优先获得总线使用权29.以下操作系统中不属于嵌入式实时操作系统的是A.VxWorksB.μClinuxC.Windows11D.ThreadX30.不属于μC/OS-II系统定义的任务状态的是A.就绪态B.运行态C.挂起等待态D.虚拟内存换出态31.以下关于优先级反转现象的描述中，正确的是A.高优先级任务被低优先级任务长期阻塞，导致响应时间超出最坏情况阈值的现象B.高优先级任务和低优先级任务同时获得CPU使用权的现象C.两个同优先级任务抢占同一个资源导致死锁的现象D.中断优先级高于任务优先级导致任务响应不确定的现象32.采用8位数据位、1位起始位、1位停止位、无校验的UART串口，在波特率为115200bps的情况下，理论每秒可以传输的最大字节数约为A.11520字节B.14400字节C.115200字节D.144000字节33.DDRSDRAM存储器的核心特性是A.仅在时钟上升沿采样数据，单周期传输1次数据B.在时钟上升沿和下降沿都采样数据，单周期传输2次数据C.采用3倍数据率技术，单周期传输3次数据D.采用串行传输架构，数据引脚数量远少于传统SDRAM34.以下不属于通用嵌入式Bootloader核心功能的是A.初始化处理器、内存、外设等基础硬件资源B.加载操作系统内核镜像到指定内存地址空间C.完成应用层业务逻辑处理，直接控制外设输出D.为操作系统传递启动参数，跳转到内核入口地址执行35.以下不属于嵌入式Linux驱动程序标准分类的是A.字符设备驱动B.块设备驱动C.网络设备驱动D.网页服务驱动36.ARMCortex-A系列处理器中负责实现虚拟地址到物理地址转换的硬件模块是A.MMU内存管理单元B.NVIC嵌套向量中断控制器C.FPU浮点运算单元D.L2Cache控制器37.嵌入式系统不同低功耗模式的特性中，功耗和唤醒延迟的对应关系是A.休眠模式功耗最高，唤醒延迟最大B.深度休眠模式功耗最低，唤醒延迟最小C.掉电模式功耗接近0，唤醒延迟最大D.正常工作模式功耗最低，唤醒延迟最小38.以下存储介质中属于非易失性存储器的是A.SRAMB.DRAMC.Flash存储器D.处理器内部通用寄存器39.ARM汇编语言中DCD伪指令的作用是A.定义1字节长度的常数或字符串B.定义2字节长度的半字常数C.定义4字节长度的32位字常数D.预留指定长度的零初始化内存空间40.嵌入式系统可靠性指标中MTBF的含义是A.平均故障修复时间B.平均无故障工作时间C.故障预测平均时间D.系统平均生命周期单项选择题参考答案及解析1.答案：B。解析：该描述是嵌入式系统的官方标准定义，嵌入式系统是专用计算机系统，软硬件可裁剪，并非必须搭载操作系统，可应用于消费电子、工业控制、汽车电子等多个领域。2.答案：B。解析：嵌入式系统发展依次经历早期无操作系统的简单专用CPU阶段、无操作系统的中小规模嵌入式系统阶段、搭载专用嵌入式操作系统的高性能阶段，当前进入物联网智能嵌入式系统阶段。3.答案：C。解析：PCIE是板级高速串行总线，不属于ARM片内AMBA总线体系。4.答案：A。解析：ARM7TDMI采用冯诺依曼架构，3级流水线，ARM9采用5级流水线。5.答案：D。解析：所有Cortex-M系列处理器都不支持传统ARM32位指令集，仅支持Thumb-2指令集。6.答案：B。解析：用户模式下可直接访问R0-R15共16个通用寄存器，异常模式下才可以访问对应分组备份寄存器。7.答案：B。解析：ARM处理器支持异常向量表重映射到高地址空间0xFFFF0000，适配不同内存布局需求。8.答案：B。解析：该指令属于基址变址寻址，偏移量为正4，完成加载操作后基址寄存器R1的值不会被修改。9.答案：B。解析：BL指令跳转的同时自动将下一条指令地址保存到LR链接寄存器，用于子程序返回。10.答案：B。解析：大端模式下高字节存放在低地址，0x1A存在0x20000000，0x2B存在0x20000001。11.答案：C。解析：Cortex-M3不支持ARM状态32位指令，无法直接运行ARM7的传统32位ARM指令程序。12.答案：B。解析：NORFlash的核心特性是支持XIP，可直接从Flash取指运行程序，无需拷贝到RAM。13.答案：A。解析：I2C起始信号的标准定义就是SCL高电平时SDA从高变低，停止信号是SCL高电平时SDA从低变高。14.答案：B。解析：CPOL=1代表空闲状态SCL为高电平，CPHA=1代表在SCL的第二个跳变沿采样数据。15.答案：B。解析：标准UART帧格式由1位起始位、5-8位数据位、可选奇偶校验位、1-2位停止位组成，不包含地址位。16.答案：B。解析：μC/OS-II默认最大任务数64，其中8个预留给系统内部任务，用户可创建的任务最多为56个。17.答案：C。解析：μC/OS-II是基于优先级的完全抢占式实时内核，永远调度当前就绪队列中优先级最高的任务获得CPU使用权。18.答案：C。解析：互斥信号量内置优先级继承机制，临时提升占有互斥资源的低优先级任务的优先级，避免中间优先级任务抢占，从根源上缓解优先级反转问题。19.答案：C。解析：NTFS是Windows系统的磁盘文件系统，不适用于嵌入式Flash存储介质作为根文件系统。20.答案：A。解析：insmod是动态加载内核模块命令，rmmod用于卸载模块，lsmod用于查看已加载模块列表。21.答案：C。解析：开漏输出模式外接上拉电阻后可以直接驱动小电流LED负载，广泛应用于电平转换和线与场景。22.答案：C。解析：系统平均吞吐量是面向非实时通用系统的性能指标，硬实时系统更关注最坏响应时间、抖动等确定性指标。23.答案：C。解析：始终开启所有外设中断会不必要地增加系统唤醒次数，提升功耗，不符合低功耗设计要求。24.答案：A。解析：标准JTAG接口的四个必备引脚为TMS测试模式选择、TCK测试时钟、TDI测试数据输入、TDO测试数据输出，TRST复位引脚为可选配置。25.答案：C。解析：CPSR寄存器的C位是进位/借位标志位，加法运算产生进位或减法运算产生借位时该位置1。26.答案：C。解析：0x00001234无法通过任意8位立即数循环右移偶数位得到，不属于合法ARM立即数，不能直接用MOV指令加载。27.答案：D。解析：逻辑分析仪波形分析属于离线分析手段，不属于在线动态调试方式。28.答案：C。解析：1Mbps波特率下CAN总线最大通信距离为40米，5kbps波特率下最大通信距离才能达到10km。29.答案：C。解析：Windows11是面向桌面通用PC的非实时操作系统，不属于嵌入式实时操作系统范畴。30.答案：D。解析：μC/OS-II属于不带虚拟内存管理的实时内核，不存在虚拟内存换出态。31.答案：A。解析：优先级反转是实时系统中高优先级任务等待低优先级任务占有的独占资源，被中间优先级任务长期抢占导致阻塞时长超出预期的现象。32.答案：A。解析：每个字节传输需要10位（1起始+8数据+1停止），115200/10=11520字节/秒。33.答案：B。解析：DDR即双倍数据率SDRAM，在时钟上下边沿都采样数据，单时钟周期传输2次数据。34.答案：C。解析：Bootloader运行阶段操作系统和应用层尚未启动，不可能处理业务逻辑。35.答案：D。解析：嵌入式Linux驱动标准分类为字符设备、块设备、网络设备三类，网页服务驱动不属于该分类。36.答案：A。解析：MMU内存管理单元专门负责完成虚拟地址到物理地址的映射转换，实现虚拟内存功能。37.答案：C。解析：掉电模式下内核和大部分外设时钟都关闭，功耗接近0，唤醒时需要完成完整的硬件初始化流程，唤醒延迟最大。38.答案：C。解析：Flash存储器是典型的非易失性存储器，掉电后数据不丢失。39.答案：C。解析：DCD伪指令用于定义32位字常数，DCB定义字节，DCW定义半字。40.答案：B。解析：MTBF是MeanTimeBetweenFailures的缩写，代表平均无故障工作时间，是衡量系统可靠性的核心指标。综合应用题第一题（20分）已知某ARM32位嵌入式系统的内存起始地址为0x30000000，现有两个64位无符号整数，分别存放在地址0x30000000~0x30000007和0x30000008~0x3000000F中，要求编写ARM汇编程序实现两个64位整数的加法运算，运算得到的64位结果存放到0x30000010~0x30000017地址空间中，若运算产生进位则将R2寄存器置1，否则置0。请回答：（1）写出实现该功能的核心汇编指令序列（不得使用超过10条指令）；（2）说明程序中用到的特殊指令的作用，为什么不用普通ADD指令直接完成64位加法。第二题（20分）基于μC/OS-II操作系统设计智能家居环境监测节点的软件，系统共创建3个用户任务：Task_Key（优先级6，负责按键扫描，检测用户设置的温度阈值参数）、Task_Process（优先级12，负责采集温度数据并和阈值对比，判断是否触发报警）、Task_Display（优先级18，负责将当前温度值和报警状态输出到OLED屏幕），系统外设包括按键、温度传感器、OLED显示屏。请回答：（1）为了实现三个任务的同步：当按键扫描到新的阈值参数后，通知数据处理任务更新阈值；当数据处理任务完成温度判断后，通知显示任务刷新屏幕。需要配置几个信号量？分别给出每个信号量的初始值。（2）假设某一时刻三个任务都处于休眠态，此时按键按下触发中断，中断服务程序中发送信号量唤醒对应任务，描述从按键按下到屏幕刷新完成的完整任务调度流程。（3）如果将三个任务的优先级调整为Task_Display优先级6、Task_Process优先级12、Task_Key优先级18，分析这种优先级配置会带来什么问题。第三题（20分）某Cortex-M3嵌入式系统搭载SPI接口的12位ADC芯片，最高采样率1MSPS，参考电压为3.3V。请回答：（1）该ADC的电压采样分辨率是多少？如果要实现每秒1000次的采样需求，描述采用定时器中断+SPI查询方式的驱动实现逻辑。（2）系统要求在无采样操作时进入低功耗STOP模式，仅当外部按键触发唤醒时重新启动采样流程，写出对应的低功耗配置核心步骤。（3）如果SPI总线的时钟频率配置为10MHz，每次读取ADC转换结果需要传输16个时钟脉冲，计算每秒最多能完成多少次ADC采样操作。综合应用题参考答案第一题参考答案（1）核心指令序列：LDRR0,=0x30000000LDRR2,[R0,#0]LDRR3,[R0,#4]LDRR4,[R0,#8]LDRR5,[R0,#12]ADDSR6,R2,R4ADCSR7,R3,R5MOVVSR2,#1MOVVCR2,#0STRR6,[R0,#16]STRR7,[R0,#20]（2）程序中用到了ADCS带进位加法指令，普通ADD指令执行加法时不会利用CPSR寄存器的进位标志位，两个32位低字相加产生的进位无法传递到高32位加法运算中，会导致64位加法结果错误；带进位的ADC指令可以把低32位加法运算产生的进位输入到高32位加法运算中，完整实现64位宽数据的加法操作，最后通过V标志位判断最终结果是否溢出产生进位。第二题参考答案（1）共需要2个二进制信号量，第一个信号量Sem_KeyProc初始值为0，用于按键任务通知处理任务更新阈值；第二个信号量Sem_ProcDisp初始值为0，用于处理任务通知显示任务刷新屏幕。（2）完整调度流程：按键按下触发外部中断，CPU进入中断服务程序，在中断服务程序中调用OSSemPost发布Sem_KeyProc信号量，此时当前最高优先级就绪任务为Task_Key（优先级6），中断退出后直接进入Task_Key任务执行，Task_Key完成按键消抖和阈值解析后更新全局阈值变量，调用OSSemPost发布Sem_Proc信号量唤醒Task_Proc