2025年大学（物联网工程）嵌入式系统设计进阶综合测试卷及解析.doc

2025年大学（物联网工程）嵌入式系统设计进阶综合测试卷及解析

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第I卷（选择题 共30分）
答题要求：本大题共10小题，每小题3分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1. 以下关于嵌入式系统中断处理机制的说法，正确的是（ ）
A. 中断向量表存放中断服务程序的入口地址
B. 中断优先级只由硬件决定
C. 中断响应后立即执行中断服务程序
D. 中断嵌套层数没有限制
2. 嵌入式系统中，以下哪种存储设备常用于存储启动代码和系统配置信息（ ）
A. SRAM
B. Flash
C. DRAM
D. EEPROM
3. 对于ARM处理器，以下指令属于数据处理指令的是（ ）
A. ADD
B. B
C. LDR
D. STR
4. 在嵌入式Linux系统中，设备驱动程序的主要功能不包括（ ）
A. 实现设备初始化
B. 完成设备中断处理
C. 提供用户空间接口
D. 管理系统内存
5. 嵌入式系统的实时性要求可分为软实时和硬实时，以下关于硬实时的描述正确的是（ ）
A. 偶尔错过截止时间不会造成严重后果
B. 必须在截止时间内完成任务
C. 对响应时间要求不高
D. 任务执行时间可以有一定波动
6. 以下哪种通信协议常用于嵌入式系统中短距离、低功耗的无线通信（ ）
A. ZigBee
B. TCP/IP
C. HTTP
D. FTP
7. 嵌入式系统开发中，交叉编译是指（ ）
A. 在目标平台上编译程序
B. 在宿主机上编译程序生成目标平台可执行代码
C. 同时在宿主机和目标平台上编译程序
D. 编译过程中交叉使用不同编译器
8. 对于嵌入式系统的电源管理，以下措施能有效降低功耗的是（ ）
A. 提高CPU主频
B. 增加内存容量
C. 采用动态电压频率调整技术
D. 减少外部设备连接
9. 嵌入式系统中，以下哪种文件系统适合于存储大量数据且支持随机访问（ ）
A. FAT
B. ext2
C. NTFS
D. JFFS2
10. 在ARM体系结构中，寄存器R13通常被用作（ ）
A. 程序计数器
B. 链接寄存器
C. 栈指针
D. 状态寄存器

第II卷（非选择题 共70分）
11. （10分）简述嵌入式系统的特点，并举例说明其在物联网中的应用场景。
12. （15分）请描述ARM处理器的流水线技术，并说明其对指令执行效率的影响。
13. （15分）在嵌入式Linux系统中，如何实现一个简单的字符设备驱动程序？请简述主要步骤。
14. （15分）阅读以下材料：
随着物联网技术的快速发展，智能家居系统越来越受到人们的关注。智能家居系统通过各种传感器采集家庭环境信息，如温度、湿度、光照强度等，并将这些数据传输到中央控制器进行处理。中央控制器根据预设的规则对家电设备进行控制，实现家居环境的智能化管理。例如，当温度传感器检测到室内温度高于设定值时，中央控制器自动控制空调开启。
问题：请分析智能家居系统中数据采集、传输和处理的过程，并说明嵌入式系统在其中的作用。
15. （15分）阅读以下材料：
在工业控制领域，嵌入式系统广泛应用于自动化生产线。某自动化生产线由多个设备组成，包括传送带、机器人、传感器等。嵌入式系统负责协调各个设备的运行，根据生产任务和传感器反馈的信息，控制机器人进行物料搬运、加工等操作，并通过传送带将产品输送到下一工序。
问题：请设计一个简单的嵌入式系统控制方案，实现对自动化生产线中机器人和传送带的控制，要求包括系统架构、主要功能模块及工作流程。

答案：1. A 2. B 3. A 4. D 5. B 6. A 7. B 8. C 9. D 10. C
11. 嵌入式系统特点：体积小、功耗低（如智能手环）；实时性强（如工业控制中的电机控制）；可靠性高（如航空航天中的飞行控制系统）；专用性强（如汽车电子中的发动机控制单元）。在物联网中应用场景：智能传感器节点采集环境数据；智能家电实现远程控制和自动化管理；工业物联网中的设备监控与控制等。
12. ARM处理器流水线技术：将指令执行过程分为取指、译码、执行、访存、写回等阶段，不同指令在不同阶段并行执行。提高了指令执行效率，减少了指令执行的平均时间，使得处理器能在单位时间内执行更多指令，提升了系统性能。
13. 实现简单字符设备驱动程序主要步骤：加载内核模块；在内核中注册字符设备；实现设备的打开、关闭、读、写等操作函数；编写模块初始化和清理函数；编译并加载模块。
14. 智能家居系统中，传感器采集温度、湿度等数据，通过无线通信模块传输到中央控制器（嵌入式系统）。中央控制器对接收到的数据进行处理，根据预设规则控制家电设备。嵌入式系统作为中央控制器，负责数据的采集、传输协调以及设备控制，确保智能家居系统的稳定运行和智能化管理。
15. 系统架构：采用主从式架构，嵌入式主控单元连接机器人和传送带的控制模块。主要功能模块：传感器数据采集模块、控制算法模块、通信模块、电机驱动模块。工作流程：传感器采集生产线状态数据，主控单元根据数据通过控制算法生成控制指令，经通信模块发送给机器人和传送带的电机驱动模块，实现对设备的控制。