嵌入式工程師筆試試題及答案一、選擇題（每題3分，共30分）1.以下哪種數(shù)據(jù)類型在32位系統(tǒng)中占用的存儲(chǔ)空間最大？A.charB.intC.floatD.double答案：D解析：在32位系統(tǒng)中，char通常占用1個(gè)字節(jié)（8位）；int一般占用4個(gè)字節(jié)（32位）；float占用4個(gè)字節(jié)（32位）；而double占用8個(gè)字節(jié)（64位），所以占用存儲(chǔ)空間最大的是double。2.以下關(guān)于中斷的說法，錯(cuò)誤的是：A.中斷是指CPU暫停正在執(zhí)行的程序，轉(zhuǎn)去執(zhí)行中斷服務(wù)程序的過程B.中斷可以提高CPU的利用率C.中斷只能由硬件觸發(fā)D.中斷服務(wù)程序執(zhí)行完畢后，CPU會(huì)返回到原來被中斷的程序繼續(xù)執(zhí)行答案：C解析：中斷是CPU暫停當(dāng)前程序，轉(zhuǎn)去執(zhí)行中斷服務(wù)程序的過程，執(zhí)行完后返回原程序繼續(xù)執(zhí)行，這可以讓CPU在等待某些事件時(shí)去處理其他任務(wù)，提高了CPU的利用率，所以A、B、D選項(xiàng)正確。中斷不僅可以由硬件觸發(fā)，也可以由軟件觸發(fā)，例如某些系統(tǒng)調(diào)用會(huì)觸發(fā)軟件中斷，所以C選項(xiàng)錯(cuò)誤。3.在C語言中，以下哪個(gè)運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)最高？A.&&B.||C.!D.==答案：C解析：在C語言運(yùn)算符優(yōu)先級(jí)中，邏輯非運(yùn)算符“!”的優(yōu)先級(jí)高于關(guān)系運(yùn)算符“==”，而關(guān)系運(yùn)算符“==”的優(yōu)先級(jí)又高于邏輯與運(yùn)算符“&&”，邏輯與運(yùn)算符“&&”的優(yōu)先級(jí)高于邏輯或運(yùn)算符“||”。所以優(yōu)先級(jí)最高的是“!”。4.以下哪種總線協(xié)議是高速串行總線協(xié)議？A.SPIB.I2CC.USBD.UART答案：C解析：SPI（SerialPeripheralInterface）是一種同步串行外設(shè)接口，I2C（Inter-IntegratedCircuit）是一種雙向二線制同步串行總線，UART（UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter）是一種異步串行通信接口，它們的數(shù)據(jù)傳輸速率相對(duì)有限。而USB（UniversalSerialBus）是高速串行總線協(xié)議，具有較高的數(shù)據(jù)傳輸速率，可支持多種設(shè)備的連接，所以答案是C。5.若有定義：inta[5]={1,2,3,4,5};則a[3]的值是：A.1B.2C.3D.4答案：D解析：在C語言中，數(shù)組的下標(biāo)是從0開始的。對(duì)于數(shù)組a[5]，a[0]對(duì)應(yīng)的值是1，a[1]對(duì)應(yīng)的值是2，a[2]對(duì)應(yīng)的值是3，a[3]對(duì)應(yīng)的值是4，a[4]對(duì)應(yīng)的值是5，所以a[3]的值是4。6.以下關(guān)于嵌入式系統(tǒng)的說法，正確的是：A.嵌入式系統(tǒng)必須使用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)B.嵌入式系統(tǒng)的硬件資源通常比較豐富C.嵌入式系統(tǒng)是將計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和電子技術(shù)與各個(gè)行業(yè)的具體應(yīng)用相結(jié)合后的產(chǎn)物D.嵌入式系統(tǒng)只能運(yùn)行在單片機(jī)上答案：C解析：嵌入式系統(tǒng)并不一定必須使用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，有些簡單的嵌入式應(yīng)用可以不使用操作系統(tǒng)，所以A選項(xiàng)錯(cuò)誤。嵌入式系統(tǒng)通常對(duì)成本、體積等有嚴(yán)格要求，硬件資源相對(duì)有限，而不是比較豐富，所以B選項(xiàng)錯(cuò)誤。嵌入式系統(tǒng)可以運(yùn)行在單片機(jī)、ARM處理器、FPGA等多種硬件平臺(tái)上，并非只能運(yùn)行在單片機(jī)上，所以D選項(xiàng)錯(cuò)誤。嵌入式系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和電子技術(shù)與各個(gè)行業(yè)的具體應(yīng)用相結(jié)合的產(chǎn)物，C選項(xiàng)正確。7.在ARM處理器中，以下哪個(gè)寄存器是程序計(jì)數(shù)器？A.R0B.R13C.R14D.R15答案：D解析：在ARM處理器中，R0-R12是通用寄存器，R13通常作為棧指針（SP），R14是鏈接寄存器（LR），用于保存子程序的返回地址，而R15是程序計(jì)數(shù)器（PC），它指向當(dāng)前正在執(zhí)行的指令地址，所以答案是D。8.以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)適合用于實(shí)現(xiàn)后進(jìn)先出（LIFO）的操作？A.隊(duì)列B.棧C.鏈表D.樹答案：B解析：隊(duì)列是先進(jìn)先出（FIFO）的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，元素按照進(jìn)入的順序依次出隊(duì)。棧是后進(jìn)先出（LIFO）的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，最后進(jìn)入棧的元素最先出棧。鏈表是一種線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，可用于實(shí)現(xiàn)多種功能，但它本身不是專門用于LIFO操作的。樹是一種非線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用于表示層次關(guān)系。所以適合實(shí)現(xiàn)后進(jìn)先出操作的是棧，答案是B。9.若有一個(gè)8位二進(jìn)制數(shù)11010110，其對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)是：A.214B.215C.216D.217答案：A解析：將二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)可以使用位權(quán)展開法。對(duì)于二進(jìn)制數(shù)11010110，其轉(zhuǎn)換過程為：$1\times2^7+1\times2^6+0\times2^5+1\times2^4+0\times2^3+1\times2^2+1\times2^1+0\times2^0=128+64+0+16+0+4+2+0=214$，所以答案是A。10.以下關(guān)于PWM（脈沖寬度調(diào)制）的說法，錯(cuò)誤的是：A.PWM可以用于控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速B.PWM的占空比是指高電平持續(xù)時(shí)間與周期的比值C.PWM只能輸出固定頻率的信號(hào)D.PWM信號(hào)可以通過定時(shí)器來生成答案：C解析：PWM可以通過改變占空比來控制電機(jī)的平均電壓，從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，A選項(xiàng)正確。占空比的定義就是高電平持續(xù)時(shí)間與周期的比值，B選項(xiàng)正確。PWM信號(hào)可以通過定時(shí)器來生成，通過設(shè)置定時(shí)器的參數(shù)可以改變PWM信號(hào)的頻率和占空比，D選項(xiàng)正確。PWM信號(hào)的頻率和占空比都可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整，并非只能輸出固定頻率的信號(hào)，C選項(xiàng)錯(cuò)誤。二、填空題（每題4分，共20分）1.在C語言中，用于動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存的函數(shù)是________和________。答案：malloc、calloc解析：malloc函數(shù)用于在內(nèi)存的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)區(qū)中分配一塊指定大小的連續(xù)內(nèi)存空間，并返回該內(nèi)存空間的首地址。calloc函數(shù)也用于動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存，它會(huì)將分配的內(nèi)存空間初始化為0，與malloc不同的是，calloc可以同時(shí)指定元素的個(gè)數(shù)和每個(gè)元素的大小。2.嵌入式系統(tǒng)中常見的操作系統(tǒng)有________、________和________。答案：Linux、uC/OS、FreeRTOS解析：Linux是一種開源的、功能強(qiáng)大的操作系統(tǒng)，在嵌入式領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，如智能電視、工業(yè)控制等。uC/OS是一個(gè)可裁剪、可剝奪型的多任務(wù)實(shí)時(shí)內(nèi)核，具有執(zhí)行效率高、占用空間小等特點(diǎn)，常用于對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高的嵌入式系統(tǒng)。FreeRTOS是一個(gè)開源的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)內(nèi)核，具有簡單易用、可移植性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種嵌入式設(shè)備中。3.ARM處理器的工作模式有________種，其中________模式是特權(quán)模式。答案：7、除用戶模式外的其他6種解析：ARM處理器有7種工作模式，分別是用戶模式（User）、快速中斷模式（FIQ）、外部中斷模式（IRQ）、管理模式（SVC）、數(shù)據(jù)訪問終止模式（ABT）、系統(tǒng)模式（SYS）和未定義指令中止模式（UND）。其中用戶模式是非特權(quán)模式，其余6種模式是特權(quán)模式，特權(quán)模式可以訪問系統(tǒng)的所有資源。4.若要實(shí)現(xiàn)串口通信，需要設(shè)置的參數(shù)有________、________、________和________。答案：波特率、數(shù)據(jù)位、停止位、奇偶校驗(yàn)位解析：波特率決定了數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾?，即每秒傳輸?shù)谋忍財(cái)?shù)。數(shù)據(jù)位規(guī)定了每個(gè)字符包含的二進(jìn)制位數(shù)，常見的有7位或8位。停止位用于表示一個(gè)字符傳輸?shù)慕Y(jié)束，通常為1位、1.5位或2位。奇偶校驗(yàn)位用于檢測數(shù)據(jù)傳輸過程中是否發(fā)生錯(cuò)誤，有奇校驗(yàn)、偶校驗(yàn)和無校驗(yàn)等方式。5.在C語言中，若有函數(shù)聲明：intfunc(inta,intb);則該函數(shù)的返回值類型是________，參數(shù)有________個(gè)。答案：int、2解析：函數(shù)聲明intfunc(inta,intb);中，函數(shù)名前面的int表示函數(shù)的返回值類型為整數(shù)類型。括號(hào)內(nèi)的inta,intb表示函數(shù)有兩個(gè)參數(shù)，分別為a和b，其類型均為int。三、簡答題（每題10分，共30分）1.簡述嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)。嵌入式系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：-專用性強(qiáng)：嵌入式系統(tǒng)是為特定的應(yīng)用場景而設(shè)計(jì)的，如工業(yè)控制、智能家居、汽車電子等。它的軟硬件都是根據(jù)具體應(yīng)用需求進(jìn)行定制的，以滿足特定功能的要求。-資源受限：通常對(duì)成本、體積、功耗等有嚴(yán)格的限制，因此其硬件資源相對(duì)有限，如處理器的運(yùn)算能力、內(nèi)存容量、存儲(chǔ)容量等都不如通用計(jì)算機(jī)。-實(shí)時(shí)性要求高：在很多應(yīng)用中，嵌入式系統(tǒng)需要對(duì)外部事件做出及時(shí)響應(yīng)，如工業(yè)自動(dòng)化中的實(shí)時(shí)控制、航空航天中的飛行控制等。因此，嵌入式系統(tǒng)需要具備實(shí)時(shí)處理能力，能夠在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成任務(wù)。-可靠性高：嵌入式系統(tǒng)往往運(yùn)行在復(fù)雜、惡劣的環(huán)境中，如高溫、高濕度、強(qiáng)電磁干擾等，并且很多應(yīng)用不允許出現(xiàn)故障，如醫(yī)療設(shè)備、交通信號(hào)控制等。所以嵌入式系統(tǒng)需要具備較高的可靠性和穩(wěn)定性。-軟件代碼固化：嵌入式系統(tǒng)的軟件通常被固化在只讀存儲(chǔ)器（ROM）或閃存（Flash）中，以確保系統(tǒng)在掉電后程序不會(huì)丟失，并且可以直接運(yùn)行，提高系統(tǒng)的啟動(dòng)速度和可靠性。2.請(qǐng)解釋什么是SPI總線，并說明其優(yōu)缺點(diǎn)。SPI（SerialPeripheralInterface）是一種同步串行外設(shè)接口，用于在微控制器和外部設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。優(yōu)點(diǎn)：-高速數(shù)據(jù)傳輸：SPI是同步通信協(xié)議，時(shí)鐘信號(hào)由主設(shè)備提供，數(shù)據(jù)傳輸速率較高，可以達(dá)到幾兆赫茲甚至更高，適合對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速率要求較高的應(yīng)用。-簡單易用：SPI協(xié)議的實(shí)現(xiàn)相對(duì)簡單，只需要幾根信號(hào)線（時(shí)鐘線SCK、主輸出從輸入線MOSI、主輸入從輸出線MISO、片選線SS），硬件連接方便，軟件編程也比較容易。-支持多設(shè)備連接：通過片選線可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)主設(shè)備與多個(gè)從設(shè)備的連接，方便擴(kuò)展系統(tǒng)。缺點(diǎn)：-信號(hào)線較多：相比于一些其他串行總線協(xié)議，如I2C，SPI需要更多的信號(hào)線，這會(huì)增加硬件成本和電路板的布線復(fù)雜度。-沒有應(yīng)答機(jī)制：SPI協(xié)議本身沒有提供數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)答機(jī)制，無法確定從設(shè)備是否正確接收到數(shù)據(jù)，需要在應(yīng)用層進(jìn)行額外的處理來保證數(shù)據(jù)的可靠性。-主從結(jié)構(gòu)固定：SPI是一種主從式的通信協(xié)議，主設(shè)備負(fù)責(zé)發(fā)起通信，從設(shè)備只能被動(dòng)響應(yīng)，這種結(jié)構(gòu)不夠靈活，在某些情況下可能無法滿足需求。3.簡述如何在嵌入式系統(tǒng)中進(jìn)行內(nèi)存管理。在嵌入式系統(tǒng)中，內(nèi)存管理是一項(xiàng)重要的任務(wù)，以下是一些常見的內(nèi)存管理方法：靜態(tài)內(nèi)存分配：-在編譯時(shí)就確定好所需的內(nèi)存空間，通過定義全局變量、靜態(tài)變量等方式來分配內(nèi)存。這種方式簡單直接，不需要在運(yùn)行時(shí)進(jìn)行額外的內(nèi)存分配和釋放操作，能提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和效率。但缺點(diǎn)是內(nèi)存使用不夠靈活，一旦程序編譯完成，內(nèi)存分配就固定了，無法根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配：-使用標(biāo)準(zhǔn)C庫中的內(nèi)存分配函數(shù)，如malloc、calloc、realloc和free等。這些函數(shù)可以在程序運(yùn)行時(shí)根據(jù)需要?jiǎng)討B(tài)地分配和釋放內(nèi)存。例如，當(dāng)需要處理一些大小不確定的數(shù)據(jù)時(shí)，可以使用malloc函數(shù)分配所需的內(nèi)存空間，使用完后再使用free函數(shù)釋放內(nèi)存。但動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配需要注意內(nèi)存泄漏和內(nèi)存碎片問題，即程序中分配的內(nèi)存沒有被正確釋放，或者頻繁的分配和釋放導(dǎo)致內(nèi)存空間被分割成許多小塊，無法再分配給較大的內(nèi)存請(qǐng)求。內(nèi)存池技術(shù)：-預(yù)先分配一塊較大的內(nèi)存區(qū)域作為內(nèi)存池，當(dāng)程序需要內(nèi)存時(shí)，從內(nèi)存池中分配小塊內(nèi)存，使用完后再將其歸還到內(nèi)存池中。這種方式可以減少內(nèi)存碎片的產(chǎn)生，提高內(nèi)存分配和釋放的效率。同時(shí)，由于內(nèi)存池的大小是預(yù)先確定的，可以避免內(nèi)存泄漏問題。內(nèi)存映射文件：-將文件內(nèi)容映射到進(jìn)程的地址空間中，使得程序可以像訪問內(nèi)存一樣訪問文件。這樣可以減少文件I/O操作的開銷，提高數(shù)據(jù)訪問的效率。在嵌入式系統(tǒng)中，對(duì)于一些需要頻繁讀寫的文件，可以使用內(nèi)存映射文件的方式進(jìn)行處理。四、編程題（每題15分，共30分）1.編寫一個(gè)C語言函數(shù)，用于將一個(gè)字符串反轉(zhuǎn)。```cinclude<stdio.h>include<string.h>voidreverseString(charstr){if(str==NULL)return;intlen=strlen(str);inti,j;for(i=0,j=len-1;i<j;i++,j--){chartemp=str[i];str[i]=str[j];str[j]=temp;}}intmain(){charstr[]="Hello,World!";printf("Originalstring:%s\n",str);reverseString(str);printf("Reversedstring:%s\n",str);return0;}```解析：-首先，檢查傳入的字符串指針是否為NULL，如果為NULL則直接返回。-然后，使用strlen函數(shù)計(jì)算字符串的長度。-接著，使用兩個(gè)指針i和j分別指向字符串的開頭和結(jié)尾，通過循環(huán)交換i和j所指向的字符，直到i大于等于j為止。-在main函數(shù)中，定義一個(gè)測試字符串，調(diào)用reverseString函數(shù)進(jìn)行反轉(zhuǎn)，并輸出反轉(zhuǎn)前后的字符串。2.編寫一個(gè)程序，使用定時(shí)器生成一個(gè)頻率為1kHz、占空比為50%的PWM信號(hào)。假設(shè)系統(tǒng)時(shí)鐘頻率為16MHz。以下是一個(gè)基于8051單片機(jī)的示例代碼：```cinclude<reg51.h>//定時(shí)器0初始化函數(shù)voidTimer0_Init(){TMOD|=0x01;//設(shè)置定時(shí)器0為模式1TH0=0xFC;//計(jì)算初值，定時(shí)0.5msTL0=0x18;ET0=1;//使能定