《嵌入式系统开发基础》期末考试试卷附答案

《嵌入式系统开发基础》期末考试试卷附答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.冯·诺依曼体系结构与哈佛体系结构的主要区别是（）。A.是否使用二进制编码B.程序存储器与数据存储器是否独立编址C.是否包含CPUD.是否支持中断答案：B解析：哈佛结构的程序存储器和数据存储器分开编址，可以并行取指和读取数据，提高执行效率。2.ARMCortex-M系列处理器主要采用的指令集架构是（）。A.ARMv7-MB.MIPSC.x86D.8051答案：A3.在嵌入式系统中，GPIO引脚配置为推挽输出时，其特点是（）。A.只能输出低电平B.输出高电平和低电平均具有较强的驱动能力C.输出端必须外接上拉电阻才能输出高电平D.只能用于输入信号检测答案：B4.下列哪种通信接口属于同步串行接口？（）A.UARTB.I2CC.RS-232D.RS-485答案：B解析：I2C使用SCL时钟线同步数据，UART和RS-232属于异步串行接口。5.中断服务程序执行完毕后，CPU返回被中断任务之前需要完成的关键操作是（）。A.复位系统B.恢复现场C.关闭全局中断D.清空堆栈答案：B解析：CPU在进入中断服务程序前会保护现场，退出中断前必须恢复现场，才能继续执行被中断的程序。6.在KeilMDK工程中，启动文件startup_xxx.s的主要作用是（）。A.初始化C库函数和main函数B.配置堆栈、建立中断向量表并完成系统启动初始化C.实现外设驱动D.对源文件进行编译链接答案：B7.看门狗定时器（WDT）的主要功能是（）。A.提供精确延时B.防止程序运行异常时系统长时间死机C.产生PWM波形D.降低系统功耗答案：B8.一个16位定时器/计数器在向上计数模式下，其最大计数值为（）。A.255B.1023C.65535D.65536答案：C解析：16位计数器的计数值范围为0到2169.嵌入式操作系统FreeRTOS中，任务调度器选择下一个运行任务的主要依据是（）。A.任务堆栈大小B.任务优先级C.任务函数名称长度D.任务创建顺序答案：B10.以下关于嵌入式系统特点的描述，正确的是（）。A.资源丰富，通用性强B.软件与硬件紧密耦合，实时性要求较高C.不需要考虑功耗和成本D.用户可以随意安装通用应用软件答案：B二、填空题（每空1分，共20分）1.嵌入式系统一般由嵌入式处理器、______、______和外围接口电路等组成。答案：第1空：嵌入式存储器；第2空：嵌入式软件（或操作系统/应用软件）2.按键输入电路中，若按键一端接GPIO引脚，另一端接GND，则应使能该引脚的内部______电阻；未按下时引脚为高电平，按下后引脚为______电平。答案：第1空：上拉；第2空：低3.ARMCortex-M处理器中，R13通常用作______，R14是链接寄存器LR，R15是______。答案：第1空：堆栈指针SP；第2空：程序计数器PC4.当一个中断源请求中断时，CPU需要从______中取出该中断服务程序的入口地址，并根据______决定响应顺序。答案：第1空：中断向量表；第2空：中断优先级5.串行通信按数据传送方向可分为单工、______和______。答案：第1空：半双工；第2空：全双工6.I2C总线使用SDA和SCL两根线；当SCL为高电平时，SDA由高到低跳变表示______条件，由低到高跳变表示______条件。答案：第1空：起始；第2空：停止7.在STM32中，复位后系统默认的时钟源为内部高速时钟______，外部高速晶振称为______。答案：第1空：HSI；第2空：HSE8.一个8位A/D转换器的分辨率为______；当参考电压为5V时，理论上最小可分辨电压约为______V。答案：第1空：1289.在嵌入式系统开发中，宿主机用于编写和编译程序，目标机用于运行程序，这种开发方式称为______；生成的代码通常以______文件格式烧写到目标机。答案：第1空：交叉开发（或交叉编译）；第2空：HEX（或BIN）10.嵌入式操作系统的核心功能包括任务管理、______管理、______管理等。答案：第1空：内存（或存储）；第2空：设备（或外设）三、判断题（每题1分，共10分）1.哈佛结构允许CPU同时访问指令存储器和数据存储器。答案：正确2.UART通信双方必须使用相同的波特率才能正确收发数据。答案：正确3.STM32的所有GPIO引脚复位后默认工作在模拟输入模式。答案：错误解析：复位后多数GPIO引脚默认浮空输入，而不是模拟输入，不同芯片可能有细微差异。4.ARMCortex-M处理器中，中断优先级数值越大，表示优先级越高。答案：错误解析：在ARMCortex-M中，中断优先级数值越小，表示优先级越高。5.使用中断方式响应外部事件通常比查询方式具有更好的实时性。答案：正确6.C语言中const修饰的变量一定存放在ROM（只读存储器）中。答案：错误解析：const只表示逻辑上不应被修改，实际存储位置取决于编译器、链接配置和变量类型，不一定在ROM中。7.在SPI通信中，主机和从机共享数据线MOSI和MISO，因此属于半双工通信。答案：错误解析：SPI使用独立的MOSI和MISO数据线，可以同时发送和接收，属于全双工通信。8.定时器向上计数模式下，计数值达到自动重装载值并溢出时会产生更新事件。答案：正确9.嵌入式系统软件必须依赖操作系统才能运行。答案：错误解析：嵌入式系统可以裸机开发，直接在硬件上运行程序，不一定需要操作系统。10.看门狗定时器溢出说明程序运行正常，应继续保持不产生复位。答案：错误解析：看门狗定时器溢出通常会导致系统复位，程序应定期“喂狗”避免溢出。四、简答题（每题5分，共20分）1.简述嵌入式系统的定义及其主要特点。答案：嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。主要特点包括：专用性强；软硬件可裁剪；实时性要求高；资源受限；功耗和成本敏感；可靠性要求高。解析：回答时需抓住“专用”“可裁剪”“资源受限”“实时性”等关键词。2.简述中断处理的一般流程。答案：中断处理的一般流程为：中断请求→中断响应→保护现场→执行中断服务程序→恢复现场→中断返回。保护现场包括保存被中断程序的通用寄存器和状态寄存器；恢复现场后通过中断返回指令回到原程序继续执行。解析：中断处理的先后顺序不能颠倒，保护现场与恢复现场是保证被中断程序正确运行的关键。3.什么是交叉编译？为什么嵌入式开发通常需要交叉编译？答案：交叉编译是指在一台开发主机上编译生成另一台目标机可执行代码的过程。嵌入式系统通常资源有限，难以安装完整的编译调试环境；而宿主机性能强、开发工具完善，因此常使用交叉工具链在宿主机上生成目标机代码。解析：要点是开发平台与运行平台不同，以及目标机资源受限。4.比较UART与I2C的主要区别。答案：UART为异步串行通信，无需独立时钟线，采用全双工方式，一般用于点对点通信，双方需约定相同波特率；I2C为同步串行通信，需要SCL时钟线，采用半双工方式，支持多主机多从机总线寻址，具有起始条件和停止条件。解析：可从是否同步、有无时钟线、通信方向、连接能力和协议复杂度等方面进行对比。五、综合设计题（每题10分，共30分）1.设STM32定时器TIM2时钟频率为72MHz，工作在向上计数模式。预分频器PSC=7199，自动重装载值AR答案：定时器溢出周期为：T定时1ms时：A解析：定时器先经过预分频器将输入时钟分频，分频后的脉冲作为计数器时钟。计数器从0计数到ARR后产生更新事件，因此溢出周期由预分频系数和自动重装载值共同决定。2.使用一个按键控制一个LED，要求按键按下时LED点亮，松开时熄灭。按键一端接GPIO引脚PA0，另一端接GND；LED接在PB0与VCC之间，低电平点亮。请说明PA0、PB0的GPIO配置，并给出主循环轮询实现的C伪代码片段。答案：PA0配置为上拉输入，使能内部上拉；PB0配置为推挽输出，初始输出高电平熄灭LED。轮询读取PA0状态，读到低电平时表示按键按下，PB0输出低电平点亮LED；读到高电平时输出高电平熄灭LED。参考代码：GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStruct={0};

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);

GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0;

GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPU;//PA0上拉输入

GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);

GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0;

GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;//PB0推挽输出

GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;

GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruct);

GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0);//初始熄灭

while(1)

{

if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_0)==0)

GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0);//低电平点亮

else

GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0);//高电平熄灭

}解析：按键接GND时，未按下引脚由内部上拉电阻保持高电平，按下后引脚被拉低。LED低电平点亮，因此按下时输出低电平。实际工程中可加入软件延时消抖。3.采用STM32EXTI检测按键下降沿中断，在中断服务函数中翻转LED状态，LED接在PC13上，低电平点亮。请说明需要配置哪些外设，并给出EXTI和NVIC初始化及中断服务函数的C代码片段。答案：需要配置的外设包括：GPIOC时钟、SYSCFG时钟、PC13输入模式、EXTI中断线映射、下降沿触发、NVIC中断使能。PC13对应EXTILine13，其中断服务函数为EXTI1510_IRQHandler。初始化代码片段：RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC|RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);

GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStruct={0};

GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_13;

GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPU;//上拉输入

GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_InitStruct);

GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOC,GPIO_PinSource13);

EXTI_InitTypeDefEXTI_InitStruct={0};

EXTI_InitStruct.EXTI_Line=EXTI_Line13;

EXTI_InitStruct.EXTI_Mode=EXTI_Mode_Interrupt;

EXTI_InitStruct.EXTI_Trigger=EXTI_Trigger_Falling;

EXTI_InitStruct.EXTI_LineCmd=ENABLE;

EXTI_Init(&EXTI_InitStruct);

NVIC_InitTypeDefNVIC_InitStruct={0};

NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel=EXTI15_10_IRQn;

NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=1;

NVIC_InitStruct.NVIC_IRQCha