2025年Python嵌入式系統(tǒng)開發(fā)考試沖刺押題試卷考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.在Python中，以下哪個庫通常用于在微控制器（如RaspberryPi）上控制GPIO引腳？A.numpyB.pandasC.matplotlibD.RPi.GPIO2.在嵌入式系統(tǒng)中進行串口通信時，以下哪個參數是必須配置的？A.圖像分辨率B.音頻采樣率C.波特率D.屏幕刷新率3.以下哪種Python語言特性特別適合用于編寫需要同時處理多個I/O操作的嵌入式程序？A.遞歸函數B.多重繼承C.異步編程（asyncio）D.封裝4.在微控制器中，RAM通常指的是什么？A.只讀存儲器，用于永久存儲固件B.隨機存取存儲器，用于臨時存儲運行時數據C.硬盤存儲，用于長期數據存儲D.光盤存儲介質5.I2C通信協(xié)議通常使用哪兩根信號線？A.VCC和GNDB.TX和RXC.SCL和SDAD.MISO和MOSI6.以下哪個Python函數可以用來打開一個串口通信端口？A.open_file()B.connect_serial()C.socket_create()D.serial_open()7.在使用`asyncio`編寫嵌入式程序時，協(xié)程（Coroutine）的主要作用是什么？A.替代線程，實現更高效的并發(fā)B.進行復雜的數學計算C.管理內存分配D.處理網絡請求8.如果你想讓一個LED燈閃爍，通常需要使用哪種硬件連接方式？A.電阻直接連接電源B.電壓分壓電路C.電流限制電路（如使用電阻）D.頻率振蕩電路9.以下哪個Python模塊通常用于在樹莓派等設備上與I2C設備通信？A.serialB.smbusC.usbD.mqtt10.在嵌入式Python開發(fā)中，使用`ctypes`庫的主要目的是什么？A.創(chuàng)建圖形用戶界面B.處理大規(guī)模數據集C.與C/C++編寫的庫或驅動程序進行交互D.進行機器學習模型訓練二、填空題（每空1分，共15分）1.Python代碼通常需要通過______解釋器來執(zhí)行。2.在設置GPIO引腳為輸出模式后，要改變其電平狀態(tài)，通常使用______函數。3.串口通信中，數據傳輸的基本單位是______。4.嵌入式系統(tǒng)通常對______和功耗有嚴格要求。5.SPI通信協(xié)議通常涉及______根數據線。6.若要讀取一個連接到I2C總線的傳感器數據，通常需要知道該傳感器的______地址。7.在Python中，使用______語句可以導入標準庫或第三方庫。8.當使用`asyncio`庫時，需要使用______關鍵字來定義協(xié)程函數。9.Python中的`try...except`結構用于捕獲和處理______。10.將Python程序部署到嵌入式設備上運行，通常稱為______。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述Python程序如何在嵌入式設備上運行？需要考慮哪些關鍵步驟？2.解釋什么是GPIO，并說明其在嵌入式系統(tǒng)中的作用。3.比較UART和I2C兩種常用嵌入式通信協(xié)議的主要區(qū)別。4.為什么在嵌入式Python開發(fā)中，使用異步編程（如`asyncio`）可能比使用多線程更受青睞？四、編程題（共45分）1.GPIO控制編程（15分）：假設你正在使用一個連接到樹莓派GPIO17引腳的LED燈。請編寫一段Python代碼，實現以下功能：*初始化GPIO17引腳為輸出模式。*使LED燈點亮（假設點亮需要輸出高電平）。*持續(xù)閃爍LED燈（亮1秒，滅1秒），循環(huán)5次。*最后將LED燈熄滅，并釋放GPIO資源。2.串口通信編程（15分）：假設你的樹莓派通過UART與一個外部設備通信，設備地址為0x01，波特率為9600。請編寫一段Python代碼，使用`serial`模塊（或類似功能）完成以下任務：*打開串口通信端口（指定合適的串口名稱和波特率）。*向外部設備發(fā)送一個字節(jié)的數據0x55。*從外部設備讀取一個字節(jié)的數據，并存儲在變量`received_data`中。*打印接收到的數據（以十六進制形式）。*關閉串口通信端口。3.綜合應用編程（15分）：設計一個簡單的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，要求使用Python在樹莓派上實現。系統(tǒng)包含一個連接到I2C總線的溫度傳感器和一個連接到GPIO引腳的報警LED燈。當溫度超過設定的閾值（例如30攝氏度）時，報警LED燈點亮。請編寫代碼實現：*初始化I2C接口和溫度傳感器（假設傳感器地址為0x48，使用`smbus`庫讀取溫度，讀取到的值為0-255之間的數字，代表攝氏度）。*設置一個溫度閾值（如30攝氏度）。*每隔2秒讀取一次溫度傳感器的數據。*如果讀取到的溫度超過閾值，點亮GPIO引腳（假設連接報警LED的引腳是GPIO27），否則熄滅該引腳。*（提示：可能需要使用`time.sleep(2)`實現延時，使用`GPIO.output`控制LED狀態(tài)）。---試卷答案一、選擇題1.D2.C3.C4.B5.C6.D7.A8.C9.B10.C二、填空題1.Python2.GPIO.output3.字節(jié)4.功耗5.四6.I2C7.import8.async9.異常10.部署三、簡答題1.解析思路：首先確認Python解釋器已安裝于目標嵌入式設備。然后根據硬件平臺選擇合適的Python運行時環(huán)境（如MicroPython）。接著安裝必要的庫（如控制硬件所需的庫）。編寫Python代碼實現功能。最后將代碼傳輸到設備上運行或直接在設備上編寫運行。關鍵步驟包括環(huán)境準備、庫安裝、代碼編寫和部署運行。2.解析思路：GPIO（通用輸入輸出）引腳是微控制器上可以由程序控制其電平狀態(tài)（高或低）的物理接口。作用在于使微控制器能夠與外部硬件（如傳感器、執(zhí)行器、LED燈等）進行數字信號交互，是實現嵌入式系統(tǒng)控制功能的基礎。3.解析思路：UART（通用異步收發(fā)傳輸器）是一種全雙工串行通信協(xié)議，使用TX和RX兩根線分別發(fā)送和接收數據，通常不需要外部時鐘線，通信速率相對較低，通信雙方無需嚴格同步（異步）。I2C（Inter-IntegratedCircuit）是一種半雙工串行通信協(xié)議，僅需兩根線SCL（時鐘）和SDA（數據），支持多主多從結構，通信速率比UART高，但總線負載能力有限，通信雙方需要同步。主要區(qū)別在于線數、全雙工/半雙工、同步方式、速率、多設備支持和總線負載能力。4.解析思路：嵌入式系統(tǒng)資源（特別是內存和CPU）通常非常有限。多線程雖然能實現并發(fā)，但每個線程都需要獨立的?？臻g，會消耗較多內存，且線程切換可能帶來上下文切換開銷。異步編程（如`asyncio`）使用單線程協(xié)作式并發(fā)，通過事件循環(huán)和協(xié)程調度來處理I/O操作，避免了線程切換的開銷，內存占用更少，更適合I/O密集型且資源受限的嵌入式場景。四、編程題1.解析思路：使用RPi.GPIO庫進行GPIO操作。首先導入庫并設置GPIO模式。使用`GPIO.setup(17,GPIO.OUT)`配置17號為輸出引腳。使用`GPIO.output(17,GPIO.HIGH)`輸出高電平點亮LED。使用`time.sleep(1)`實現延時。使用`GPIO.output(17,GPIO.LOW)`輸出低電平熄滅LED。通過循環(huán)結合`time.sleep(1)`實現閃爍。最后使用`GPIO.cleanup()`釋放資源。2.解析思路：使用`serial`庫。首先導入`serial`模塊。創(chuàng)建`Serial`對象，指定串口名稱（如`/dev/ttyAMA0`或`/dev/ttyUSB0`）和波特率（9600）。使用`ser.open()`打開串口。使用`ser.write(b'\x55')`發(fā)送字節(jié)0x55，注意使用字節(jié)串`b''`。使用`ser.read(1)`讀取一個字節(jié)，存儲在`received_data`變量。使用`print(received_data.hex())`打印十六進制數據。使用`ser.close()`關閉串口。3.解析思路：使用`smbus`庫和RPi.GPIO庫。首先導入`smbus`和`GPIO`。創(chuàng)建`smbus`對象（如`smbus.SMBus(1)`，1通常代表I2C總線1）。定義傳感器地址（0x48）。定義閾值（30）。使用循環(huán)實現持續(xù)監(jiān)測。在循環(huán)內使用`smbus.read_byte_data(address,register)`讀取傳感器數據（假設溫度值在0-255直接代表攝氏度）。使用