南陽科技職業(yè)學(xué)院《嵌入式系統(tǒng)與應(yīng)用綜合設(shè)計》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

自覺遵守考場紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁南陽科技職業(yè)學(xué)院

《嵌入式系統(tǒng)與應(yīng)用綜合設(shè)計》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級_______學(xué)號_______姓名_______題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共20個小題，每小題1分，共20分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的．）1、當(dāng)設(shè)計一個基于嵌入式操作系統(tǒng)的智能家居控制系統(tǒng)時，需要考慮與各種傳感器和執(zhí)行器的通信。假設(shè)系統(tǒng)需要連接多種不同接口和協(xié)議的設(shè)備，為了實現(xiàn)統(tǒng)一的管理和控制，以下哪種通信架構(gòu)和技術(shù)最為合適？（）A.采用集中式控制器，統(tǒng)一轉(zhuǎn)換協(xié)議B.為每個設(shè)備單獨開發(fā)通信模塊C.使用無線通信技術(shù)，如ZigbeeD.依賴有線通信，保證穩(wěn)定性2、在嵌入式系統(tǒng)的資源受限環(huán)境下，代碼優(yōu)化至關(guān)重要。假設(shè)一個對性能和代碼大小有嚴(yán)格要求的嵌入式應(yīng)用。以下關(guān)于代碼優(yōu)化的描述，正確的是：（）A.只關(guān)注算法優(yōu)化，忽略代碼可讀性B.在不影響功能的前提下，對代碼進行算法、內(nèi)存使用和指令級的優(yōu)化C.代碼優(yōu)化效果不明顯，不值得花費精力D.嵌入式系統(tǒng)的代碼無需優(yōu)化，能運行即可3、當(dāng)為一個低功耗的嵌入式設(shè)備選擇處理器時，需要綜合考慮性能、功耗和成本等因素。假設(shè)設(shè)備對計算能力要求不高，但對電池續(xù)航有嚴(yán)格要求。以下哪種處理器類型最為適合？（）A.高性能的通用處理器B.低功耗的微控制器C.專用的數(shù)字信號處理器D.多核處理器4、在嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)過程中，調(diào)試工具和技術(shù)的選擇對開發(fā)效率有重要影響。假設(shè)要對一個運行在特定硬件平臺上的嵌入式軟件進行調(diào)試，需要能夠?qū)崟r查看變量值、跟蹤程序執(zhí)行流程和分析系統(tǒng)性能。以下哪種調(diào)試工具和方法的組合最為有效？（）A.使用硬件調(diào)試器，如JTAGB.借助軟件模擬器進行調(diào)試C.通過打印輸出進行調(diào)試D.不進行調(diào)試，直接發(fā)布產(chǎn)品5、嵌入式操作系統(tǒng)的實時任務(wù)調(diào)度需要考慮任務(wù)的優(yōu)先級和截止時間。假設(shè)一個自動駕駛系統(tǒng)的嵌入式設(shè)備，其中有剎車控制任務(wù)、轉(zhuǎn)向控制任務(wù)和導(dǎo)航計算任務(wù)等。以下關(guān)于任務(wù)調(diào)度的描述，哪一項是不正確的？（）A.剎車控制任務(wù)的優(yōu)先級應(yīng)該最高，以確保安全B.導(dǎo)航計算任務(wù)可以有較長的截止時間，因為其對實時性要求不高C.任務(wù)的優(yōu)先級一旦設(shè)定，就不能更改D.可以根據(jù)系統(tǒng)的運行情況動態(tài)調(diào)整任務(wù)的優(yōu)先級和截止時間6、在一個嵌入式操作系統(tǒng)中，文件系統(tǒng)的選擇對系統(tǒng)性能和存儲資源的利用有重要影響。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備需要存儲大量的小文件，且這些文件需要頻繁地進行讀寫操作。同時，設(shè)備的存儲空間有限，對文件系統(tǒng)的空間利用率要求較高。以下哪種文件系統(tǒng)更適合這種需求？（）A.FAT文件系統(tǒng)，簡單易用但空間利用率較低B.NTFS文件系統(tǒng)，功能強大但開銷較大C.EXT文件系統(tǒng)，常用于Linux系統(tǒng)但不太適合嵌入式環(huán)境D.JFFS2文件系統(tǒng)，專為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計，對小文件支持較好7、嵌入式操作系統(tǒng)的啟動過程是系統(tǒng)運行的關(guān)鍵步驟。假設(shè)一個智能家電的嵌入式系統(tǒng)在啟動時需要初始化各種硬件設(shè)備和加載系統(tǒng)配置。以下關(guān)于啟動過程的描述，哪一項是不正確的？（）A.啟動過程應(yīng)該盡可能快速，減少用戶等待時間B.可以在啟動過程中進行全面的硬件自檢，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性C.啟動過程中不需要考慮低功耗模式，因為系統(tǒng)已經(jīng)啟動D.系統(tǒng)配置可以存儲在非易失性存儲器中，以便快速加載8、嵌入式操作系統(tǒng)與外部設(shè)備的通信接口通常采用串行通信或并行通信。假設(shè)一個工業(yè)控制設(shè)備的嵌入式系統(tǒng)需要與多個傳感器進行高速通信。以下關(guān)于通信接口選擇的描述，哪一項是不正確的？（）A.串行通信速度慢，但線路簡單，適合遠距離傳輸B.并行通信速度快，但線路復(fù)雜，適合短距離傳輸C.只考慮通信速度，選擇最快的通信接口，不考慮其他因素D.根據(jù)實際需求綜合考慮通信速度、距離、成本等因素選擇合適的通信接口9、在一個基于嵌入式操作系統(tǒng)的智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中，需要在野外環(huán)境中長時間穩(wěn)定運行，并且能夠適應(yīng)溫度、濕度等環(huán)境因素的變化。為了確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，以下哪種硬件防護措施可能會被采?。浚ǎ〢.防水防塵設(shè)計B.寬溫工作設(shè)計C.電磁屏蔽設(shè)計D.以上都是10、嵌入式操作系統(tǒng)中的看門狗（Watchdog）機制用于監(jiān)測系統(tǒng)的運行狀態(tài)。假設(shè)一個嵌入式系統(tǒng)在運行過程中出現(xiàn)死機。以下關(guān)于看門狗的描述，哪一項是不正確的？（）A.看門狗定時器在規(guī)定時間內(nèi)未被刷新，系統(tǒng)會自動復(fù)位B.可以通過軟件編程設(shè)置看門狗的超時時間和復(fù)位策略C.看門狗機制只能用于檢測軟件故障，對硬件故障無效D.合理使用看門狗可以提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性11、當(dāng)一個嵌入式操作系統(tǒng)需要支持多種不同類型的外部存儲設(shè)備，如SD卡、U盤和固態(tài)硬盤，以下哪種存儲驅(qū)動架構(gòu)能夠更好地實現(xiàn)對這些設(shè)備的統(tǒng)一管理和兼容？（）A.為每種存儲設(shè)備單獨編寫驅(qū)動程序B.基于通用的存儲驅(qū)動框架，為不同設(shè)備編寫適配層C.使用操作系統(tǒng)自帶的默認(rèn)存儲驅(qū)動，不進行定制D.只支持一種主流的存儲設(shè)備，放棄對其他設(shè)備的支持12、在嵌入式系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的選擇很重要。假設(shè)一個遠程監(jiān)控的嵌入式設(shè)備需要通過網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)。以下關(guān)于網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的考慮，哪一項是不正確的？（）A.選擇輕量級的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧，以減少系統(tǒng)資源的占用B.考慮協(xié)議棧的安全性，如支持加密傳輸C.網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的性能主要取決于其支持的最高網(wǎng)絡(luò)速度D.協(xié)議棧的可擴展性，以便適應(yīng)未來可能的功能升級13、在嵌入式系統(tǒng)的傳感器數(shù)據(jù)采集過程中，需要進行數(shù)據(jù)濾波和校準(zhǔn)。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備采集的傳感器數(shù)據(jù)存在噪聲和偏差。以下關(guān)于數(shù)據(jù)處理的描述，哪一項是不正確的？（）A.可以采用均值濾波、中值濾波等方法去除數(shù)據(jù)中的噪聲B.通過校準(zhǔn)可以修正傳感器的測量偏差，提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性C.數(shù)據(jù)濾波和校準(zhǔn)會增加系統(tǒng)的計算負(fù)擔(dān)，應(yīng)盡量避免使用D.可以根據(jù)傳感器的特性和應(yīng)用需求選擇合適的數(shù)據(jù)處理方法14、在一個基于嵌入式操作系統(tǒng)的智能家居系統(tǒng)中，需要同時控制多個家電設(shè)備，并保證各個設(shè)備之間的協(xié)調(diào)工作。以下哪種技術(shù)可以有效地實現(xiàn)設(shè)備之間的通信和協(xié)同？（）A.消息隊列B.共享內(nèi)存C.信號量D.以上都可以15、在嵌入式系統(tǒng)的電源管理中，動態(tài)電壓頻率調(diào)整（DVFS）技術(shù)可以根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載調(diào)整處理器的電壓和頻率。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備的負(fù)載變化頻繁。以下關(guān)于DVFS的描述，哪一項是不正確的？（）A.DVFS可以有效降低系統(tǒng)的功耗，尤其是在輕負(fù)載情況下B.實現(xiàn)DVFS需要硬件支持和相應(yīng)的軟件算法C.頻繁的電壓和頻率切換不會對系統(tǒng)性能產(chǎn)生負(fù)面影響D.可以根據(jù)系統(tǒng)的歷史負(fù)載情況預(yù)測未來的負(fù)載，提前進行DVFS調(diào)整16、嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)核通常支持搶占式調(diào)度。假設(shè)一個低優(yōu)先級任務(wù)正在執(zhí)行，此時一個高優(yōu)先級任務(wù)就緒。以下關(guān)于搶占式調(diào)度的描述，正確的是：（）A.操作系統(tǒng)會立即暫停低優(yōu)先級任務(wù)，切換到高優(yōu)先級任務(wù)執(zhí)行B.低優(yōu)先級任務(wù)會繼續(xù)執(zhí)行完當(dāng)前的時間片，然后再切換到高優(yōu)先級任務(wù)C.操作系統(tǒng)會根據(jù)任務(wù)的重要性決定是否搶占，而不是僅僅基于優(yōu)先級D.搶占式調(diào)度會導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定，因此應(yīng)盡量避免使用17、在嵌入式系統(tǒng)的存儲管理中，閃存（FlashMemory）是一種常用的存儲介質(zhì)。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備使用閃存來存儲系統(tǒng)數(shù)據(jù)和應(yīng)用程序，以下關(guān)于閃存的特點和使用注意事項，哪一項是不正確的？（）A.閃存具有非易失性，掉電后數(shù)據(jù)不會丟失B.閃存的寫入操作通常比讀取操作慢C.閃存可以無限次地擦寫，不會出現(xiàn)磨損D.在對閃存進行寫入操作之前，通常需要先進行擦除操作18、在嵌入式系統(tǒng)中，系統(tǒng)的更新和升級需要考慮多種因素。假設(shè)一個已經(jīng)部署的嵌入式設(shè)備需要進行軟件升級，要確保升級過程的安全性和可靠性，同時盡量減少對用戶使用的影響。以下哪種升級方式最為合適？（）A.在線升級，自動完成B.用戶手動下載更新包進行升級C.召回設(shè)備，在工廠進行升級D.不進行升級，保持初始版本19、在嵌入式操作系統(tǒng)中，內(nèi)存管理是一個關(guān)鍵部分。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備需要同時運行多個任務(wù)，且這些任務(wù)對內(nèi)存的需求各不相同。有的任務(wù)需要較大的連續(xù)內(nèi)存空間來處理大量數(shù)據(jù)，有的任務(wù)則只需要較小的內(nèi)存塊進行頻繁的讀寫操作。在這種情況下，以下哪種內(nèi)存管理策略更適合？（）A.固定分區(qū)分配，將內(nèi)存預(yù)先劃分為固定大小的分區(qū)B.動態(tài)分區(qū)分配，根據(jù)任務(wù)需求實時分配內(nèi)存C.分頁式內(nèi)存管理，將內(nèi)存劃分為固定大小的頁D.分段式內(nèi)存管理，根據(jù)程序的邏輯分段分配內(nèi)存20、對于一個運行嵌入式操作系統(tǒng)的智能家居網(wǎng)關(guān)，需要同時連接多種不同類型的智能設(shè)備，如智能燈泡、智能插座和智能門鎖等，并實現(xiàn)它們之間的互聯(lián)互通和協(xié)同工作。以下哪種通信協(xié)議和技術(shù)更適合構(gòu)建這樣的智能家居網(wǎng)絡(luò)？（）A.Zigbee協(xié)議，低功耗、短距離通信B.Wi-Fi協(xié)議，高速、長距離通信C.Bluetooth協(xié)議，適用于個人設(shè)備連接D.以太網(wǎng)協(xié)議，傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)通信二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）解釋圖像縮放和適配策略。2、（本題5分）解釋在嵌入式系統(tǒng)中如何確保內(nèi)存訪問的順序性。3、（本題5分）解釋基于工作負(fù)載和硬件特性的能耗分析。4、（本題5分）簡述如何在嵌入式系統(tǒng)中進行能耗建模和預(yù)測。5、（本題5分）解釋檢測代碼缺陷和潛在錯誤。三、編程題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在嵌入式操作系統(tǒng)中，創(chuàng)建一個信號量，用于任務(wù)間的同步。2、（本題5分）在嵌入式操作系統(tǒng)中，實現(xiàn)一個Wi-Fi熱點密碼管理程序。3、（本題5分）實現(xiàn)一個嵌入式程序，使用扭矩變化率傳感器檢測扭矩變化率。4、（本題5分）在嵌入式操作系統(tǒng)中，實現(xiàn)一個LoRaWAN終端設(shè)備程序，發(fā)送數(shù)據(jù)到服務(wù)器。5、（本題5分）編寫代碼，實現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)的濕度異常檢測程序。四、分析題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）