2016年下半年嵌入式系统设计师考试下午真题(完整版)
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值； （6）如果大于一个通道数据不满足采集要求，取安全值 0v。 2.对计算输出控制率的具体处理算法如下： （1）如果依据采集数据计算的控制率 C1 与目前实际控制率 C0 差值不大于 0.01，则使用本周期计算控制率 C1 进行输出控制，否则使用目前实际控制率 C0 输出控制，连续超过范围计数加 1，不上报传感器故障； （2）如果连续 3 个周期计算的控制率 C1 与目前实际控制率 C0 差值大于 0.01， 则上报传感器三级故障，连续超过范围计数清零，使用目前实际控制率 C0 输出 控制；如果已经连续 3 个周期控制率差值超过范围，并已上报三级故障，但第 4 个周期计算的控制率 C1 与目前实际控制率 C0 差值不大于 0.01，则清除三级 故障上报，并使用 C1 进行输出控制； （3）如果累计大于等于 10 个周期计算的控制率 C1 与目前实际控制率 C0 差值 大于 0.01，则上报传感器二级故障，使用目前实际控制率 C0 输出控制； （4）如果累计大于等于 100 个周期计算的控制率 C1 与目前实际控制率 C0，差 值大于 0.01，则上报传感器一级故障，清除二级故障，并切断输出控制（输出 安全值 0）； （5）如果低级故障和高级故障同时发生，则按高级故障上报和处理。 问题内容： 【问题 1】 为了测试采集算法，在不考虑测量误差的情况下，根据所设计测试用例的输入 填写表 3-1 中的（1）~（6）空，预期输出结果精度为小数点后保留两位数字。
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2、 【说明】 王工在采用某 16 位嵌入式 CPU 进行 A/D 采集硬件电路设计时，利用 8255 控制 器 C 口中的 PCO 输出控制信号，利用 PC7 读入 AD574 的状态信号，利用 A 口和 B 口读入 AD574 转换好的 12 位数据。图 2-1 为该 A/D 采集硬件系统设计的部分 连接示意图。
问题内容： 【问题 1】 该系统的 SRAM 的地址线宽度为 11，数据线宽度为 8，其容量为多少字节？ 【问题 2】 该系统分别设计了 iOS 和 Android 两种不同操作系统下的客户端程序，二者在 开发上都使用 MVC（模型（M）-视图（V）-控制器（C））设计模式。在典型的 程序设计中，用户可以直接和视图进行交互，通过对事件的操作，可以触发视 图的各种事件，再通过控制器，以达到更新模型或数据的目的。请完善图 1-2 所示的流程模型。 【问题 3】 该系统采用数字式激光传感器检测 PM2.5、PM10，并通过异步串行接口将数据 上报给处理器，通信波特率为 9600bps，上报周期为 1.5 秒，数据帧内容包括： 报文头、指令号、数据（6 字节）、校验和及报文尾，具体字段描述如表 1-1 所示。
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2016 年下半年嵌入式系统设计师考试下午真题（专 业解析+参考答案）
1、 【说明】 某综合化智能空气净化器设计以微处理器为核心，包含各种传感器和控制器， 具有检测环境空气参数（包含温湿度、可燃气体、细颗粒物等），空气净化、 加湿、除湿、加热和杀菌等功能，并能通过移动客户端对其进行远程控制。 图 1-1 为该系统电气部分连接图，除微处理器外，还包括了片上 32KBFLASH， 以及 SRAM 和 EEPROM。
【问题 2】 白盒测试方法和黑盒测试方法是目前嵌入式软件测试常用的方法，请简述白盒 测试方法与黑盒测试方法的概念。同时依据本题说明，指明问题 1 中设计的测 试用例使用了白盒测试方法还是黑盒测试方法。 【问题 3】 为了测试控制率计算算法，在不考虑测量误差的情况下，请完善所设计的测试 用例，填写表 3-2 中的空（1）~（6）。
“表达式” 类型必须是整型或字符型。该程序代码中 a 与 x 的对应关系如表 5-1 所示。
【程序 3】是冒泡排序算法的实现。假设有 N 个数据存放在数组 aa 中，用冒泡 排序将这 N 个数从小到大排序。首先，在 aa[0]到 aa[N-1]的范围内，依次比较 两个相邻元素的值，若 aa[j]>aa[j+l]，则交换 aa[j]与 aa[j+l]，j 的值取 0， 1，2，…，N-2；经过这样一趟冒泡，就把这 N 个数中最大的数放到 aa[N-l]中。 接下来对 aa[0]到 aa[N-2]中的数再进行一趟冒泡，这样就将该范围内的最大值 换到 aa[N-2]中。依次进行下去，最多只要进行 N-1 趟冒泡，就可完成排序。 如果在某趟冒泡过程中没有交换相邻的值，则说明排序已完成，可以提前结束 处理。
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5、 【说明】 【程序 1】是关于条件编译的一段程序示例； 【程序 2】是一段 switch 语句应用示例。C 语言要求 switch 之后圆括弧内的
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其中，AD574 各个管脚功能定义如表 24 所述。
AD574 的控制功能状态表如表 2-2 所示。
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8255 控制器各个管脚及地址控制描述如表 2-3 所示。
问题内容： 【问题 1】 在该嵌入式系统设计中，AD574 是工作在 12 位转换模式还是 8 位转换模式？ 【问题 2】 图 2-1 中 245 为双向缓冲器，在该硬件设计中配置 8255 控制字时，CPU 需要向 245 进行数据输出（245 的 A 口传输给 B 口）；在获取 AD 采集数据时 CPU 需要 接收 245 所 传输过来的数据（245 的 B 口传输给 A 口）。根据硬件设计，描述 DR 分别为高、低电平时，245 双向缓冲器在 A、B 口之间进行数据传输的方向。 【问题 3】 在该 A/D 变换中，如果用 1/2LSB（最低有效位）来表示量化误差，当该 A/D 控 制器的量程范围为 5V 时，其量化误差是多大？ 【问题 4】 王工根据上述硬件设计，编写对应的数据采集程序，首先需要对 8255 进行初始 体，然后进行数据采集，请根据注释要求补全如下 X86 汇编程序。
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问题内容： 【问题 1】 （1）什么是 C 语言的条件编译？ （2）请解释#ifndef 的作用。 （3）分析【C 程序代码 1】，写出该段执行后的输出结果。 【问题 2】 完成【C 程序代码 2】中的（1）~（3）空，将答案写到答题纸相应的位置。 【问题 3】 完成【C 程序代码 3】中的（4）~（6）空，将答案写到答题纸相应的位置。 详细答案及解析尽在希赛网
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存储模块采用某公司的 FLASH 存储芯片。支持编程、擦除、复位等操作命令。 该 FLASH 芯片的常用命令序列如表 4-1 所示。表中的地址和数据皆为 16 进制数。
问题内容： 【问题 1】 ADT7461AR 芯片支持两种测温模式，其中第一种模式为二进制模式，用 0 表示 0 度，测温范围为 0℃~+127℃；第二种模式为偏移二进制模式，用 64 表示 0 度， 测温范围为-55℃~+150℃，温度数据转换关系如表 4-2 所示。 请在（1）~（4）处写出对应温度的二进制数。
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王工根据数据报文通信协议，使用 C 语言编写了对应的数据接收和校验程序， 请根据注释要求补全程序。 程序段如下：
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【问题 2】 沈工用 C 语言实现对 FLASH 的操作，需按照表 4-1 中定义的命令序列顺序执行 即可。仔细阅读下列代码，请在（1）~（4）处将対应的 C 语言代码补全。
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【问题 3】 该嵌入式系统对处理的性能要求较高，沈工在完成软件设计后，需要对每一个 函数的执行性能进行测试，检测其是否满足系统设计的要求。沈工通过 PowerPC 处理器内部的高精度时钟寄存器（TimeBase）进行计时，该寄存器由 高低两个 32 位的寄存器组成，根据总线频率自动递增，当低 32 位寄存器递增 到 0xFFFFFFFF 时，向高 32 位寄存器进位。计数值可以换算成时间值，精确到 微秒级。 在功能函数 fimction10 的执行体前后，进行时间统计，最后计算出该函数的执 行时间值，请在（1）~（2）处将对应的 C 语言代码补全。
注释： Serial.available（ ）：判断串口接收缓冲器的状态函数。读取串口接收缓冲 器的值（128 字节寄存器），以判断数据送达到串口。 返回：串口已经准备好的字节数。 Serial.read（ ）：读取串口函数。 返回：串口的数据第一个字节，如果没有返回-1。 Serial.flush（ ）：清除串口缓冲器内容函数。 返回：None。
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3、 【说明】 某嵌入式控制软件中，通过采集传感器数值来计算输出控制率，同时为提高数 据采集的可靠性，对采集数值使用三余度采集方法进行三个通道的数据采集。 1.三余度数据采集及处理要求: （1）如果某通道采集值超过[3.0，3.0]v 正常范围内，且与任一相邻通道间差 值不大于 0.5v，则该通道数据满足要求； （2）如果某通道采集值超过[-3.0，3.0]v 正常范围，或者此通道采集值与其 他两个通道的差值均大于 0.5v，则该通道数据不满足要求； （3）如果三通道值均满足要求，则取三通道中差值较小的两通道数据平均值； （4）如果三通道值均满足要求，且相邻两数值的差值相等，则取三个采集值的 中间值； （5）如果仅有一个通道数据不满足采集要求，取满足要求的两个通道数据平均
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4、 【说明】 某公司承接了一个数据处理模块的项目，由沈工负责模块的方案设计，沈工的 设计方案如图 4-1 所示。该数据处理模块以 PowerPC 处理器为核心，设计了存 储器、以太网、温度传感器、调试接口等功能电路。 处理器外接 FLASH 存储器用于存储上电初始化程序和应用程序。处理器通过 I2C 接口连接测温电路，监控模块的工作温度。以太网、串口、调试离散量等 用于软件调试和状态显示。 测温电路选用 ADT7461AR 芯片，用于测试模块温度，ADT7461AR 是一个双通道 数字温度计，工作电压 3v 至 5v，具有低/超温报警功能，采用 I2C 接口实现主 机对远程/本地温度数据的采集，采集数据存储在高/低两个数据寄存器中，每 个寄存器为 16 位，高寄存器表示整数值，低寄存器表示小数值。
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值； （6）如果大于一个通道数据不满足采集要求，取安全值 0v。 2.对计算输出控制率的具体处理算法如下： （1）如果依据采集数据计算的控制率 C1 与目前实际控制率 C0 差值不大于 0.01，则使用本周期计算控制率 C1 进行输出控制，否则使用目前实际控制率 C0 输出控制，连续超过范围计数加 1，不上报传感器故障； （2）如果连续 3 个周期计算的控制率 C1 与目前实际控制率 C0 差值大于 0.01， 则上报传感器三级故障，连续超过范围计数清零，使用目前实际控制率 C0 输出 控制；如果已经连续 3 个周期控制率差值超过范围，并已上报三级故障，但第 4 个周期计算的控制率 C1 与目前实际控制率 C0 差值不大于 0.01，则清除三级 故障上报，并使用 C1 进行输出控制； （3）如果累计大于等于 10 个周期计算的控制率 C1 与目前实际控制率 C0 差值 大于 0.01，则上报传感器二级故障，使用目前实际控制率 C0 输出控制； （4）如果累计大于等于 100 个周期计算的控制率 C1 与目前实际控制率 C0，差 值大于 0.01，则上报传感器一级故障，清除二级故障，并切断输出控制（输出 安全值 0）； （5）如果低级故障和高级故障同时发生，则按高级故障上报和处理。 问题内容： 【问题 1】 为了测试采集算法，在不考虑测量误差的情况下，根据所设计测试用例的输入 填写表 3-1 中的（1）~（6）空，预期输出结果精度为小数点后保留两位数字。
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2、 【说明】 王工在采用某 16 位嵌入式 CPU 进行 A/D 采集硬件电路设计时，利用 8255 控制 器 C 口中的 PCO 输出控制信号，利用 PC7 读入 AD574 的状态信号，利用 A 口和 B 口读入 AD574 转换好的 12 位数据。图 2-1 为该 A/D 采集硬件系统设计的部分 连接示意图。
问题内容： 【问题 1】 该系统的 SRAM 的地址线宽度为 11，数据线宽度为 8，其容量为多少字节？ 【问题 2】 该系统分别设计了 iOS 和 Android 两种不同操作系统下的客户端程序，二者在 开发上都使用 MVC（模型（M）-视图（V）-控制器（C））设计模式。在典型的 程序设计中，用户可以直接和视图进行交互，通过对事件的操作，可以触发视 图的各种事件，再通过控制器，以达到更新模型或数据的目的。请完善图 1-2 所示的流程模型。 【问题 3】 该系统采用数字式激光传感器检测 PM2.5、PM10，并通过异步串行接口将数据 上报给处理器，通信波特率为 9600bps，上报周期为 1.5 秒，数据帧内容包括： 报文头、指令号、数据（6 字节）、校验和及报文尾，具体字段描述如表 1-1 所示。
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1、 【说明】 某综合化智能空气净化器设计以微处理器为核心，包含各种传感器和控制器， 具有检测环境空气参数（包含温湿度、可燃气体、细颗粒物等），空气净化、 加湿、除湿、加热和杀菌等功能，并能通过移动客户端对其进行远程控制。 图 1-1 为该系统电气部分连接图，除微处理器外，还包括了片上 32KBFLASH， 以及 SRAM 和 EEPROM。
【问题 2】 白盒测试方法和黑盒测试方法是目前嵌入式软件测试常用的方法，请简述白盒 测试方法与黑盒测试方法的概念。同时依据本题说明，指明问题 1 中设计的测 试用例使用了白盒测试方法还是黑盒测试方法。 【问题 3】 为了测试控制率计算算法，在不考虑测量误差的情况下，请完善所设计的测试 用例，填写表 3-2 中的空（1）~（6）。
“表达式” 类型必须是整型或字符型。该程序代码中 a 与 x 的对应关系如表 5-1 所示。
【程序 3】是冒泡排序算法的实现。假设有 N 个数据存放在数组 aa 中，用冒泡 排序将这 N 个数从小到大排序。首先，在 aa[0]到 aa[N-1]的范围内，依次比较 两个相邻元素的值，若 aa[j]>aa[j+l]，则交换 aa[j]与 aa[j+l]，j 的值取 0， 1，2，…，N-2；经过这样一趟冒泡，就把这 N 个数中最大的数放到 aa[N-l]中。 接下来对 aa[0]到 aa[N-2]中的数再进行一趟冒泡，这样就将该范围内的最大值 换到 aa[N-2]中。依次进行下去，最多只要进行 N-1 趟冒泡，就可完成排序。 如果在某趟冒泡过程中没有交换相邻的值，则说明排序已完成，可以提前结束 处理。
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其中，AD574 各个管脚功能定义如表 24 所述。
AD574 的控制功能状态表如表 2-2 所示。
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问题内容： 【问题 1】 在该嵌入式系统设计中，AD574 是工作在 12 位转换模式还是 8 位转换模式？ 【问题 2】 图 2-1 中 245 为双向缓冲器，在该硬件设计中配置 8255 控制字时，CPU 需要向 245 进行数据输出（245 的 A 口传输给 B 口）；在获取 AD 采集数据时 CPU 需要 接收 245 所 传输过来的数据（245 的 B 口传输给 A 口）。根据硬件设计，描述 DR 分别为高、低电平时，245 双向缓冲器在 A、B 口之间进行数据传输的方向。 【问题 3】 在该 A/D 变换中，如果用 1/2LSB（最低有效位）来表示量化误差，当该 A/D 控 制器的量程范围为 5V 时，其量化误差是多大？ 【问题 4】 王工根据上述硬件设计，编写对应的数据采集程序，首先需要对 8255 进行初始 体，然后进行数据采集，请根据注释要求补全如下 X86 汇编程序。
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问题内容： 【问题 1】 （1）什么是 C 语言的条件编译？ （2）请解释#ifndef 的作用。 （3）分析【C 程序代码 1】，写出该段执行后的输出结果。 【问题 2】 完成【C 程序代码 2】中的（1）~（3）空，将答案写到答题纸相应的位置。 【问题 3】 完成【C 程序代码 3】中的（4）~（6）空，将答案写到答题纸相应的位置。 详细答案及解析尽在希赛网
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问题内容： 【问题 1】 ADT7461AR 芯片支持两种测温模式，其中第一种模式为二进制模式，用 0 表示 0 度，测温范围为 0℃~+127℃；第二种模式为偏移二进制模式，用 64 表示 0 度， 测温范围为-55℃~+150℃，温度数据转换关系如表 4-2 所示。 请在（1）~（4）处写出对应温度的二进制数。
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【问题 2】 沈工用 C 语言实现对 FLASH 的操作，需按照表 4-1 中定义的命令序列顺序执行 即可。仔细阅读下列代码，请在（1）~（4）处将対应的 C 语言代码补全。
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【问题 3】 该嵌入式系统对处理的性能要求较高，沈工在完成软件设计后，需要对每一个 函数的执行性能进行测试，检测其是否满足系统设计的要求。沈工通过 PowerPC 处理器内部的高精度时钟寄存器（TimeBase）进行计时，该寄存器由 高低两个 32 位的寄存器组成，根据总线频率自动递增，当低 32 位寄存器递增 到 0xFFFFFFFF 时，向高 32 位寄存器进位。计数值可以换算成时间值，精确到 微秒级。 在功能函数 fimction10 的执行体前后，进行时间统计，最后计算出该函数的执 行时间值，请在（1）~（2）处将对应的 C 语言代码补全。
注释： Serial.available（ ）：判断串口接收缓冲器的状态函数。读取串口接收缓冲 器的值（128 字节寄存器），以判断数据送达到串口。 返回：串口已经准备好的字节数。 Serial.read（ ）：读取串口函数。 返回：串口的数据第一个字节，如果没有返回-1。 Serial.flush（ ）：清除串口缓冲器内容函数。 返回：None。
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3、 【说明】 某嵌入式控制软件中，通过采集传感器数值来计算输出控制率，同时为提高数 据采集的可靠性，对采集数值使用三余度采集方法进行三个通道的数据采集。 1.三余度数据采集及处理要求: （1）如果某通道采集值超过[3.0，3.0]v 正常范围内，且与任一相邻通道间差 值不大于 0.5v，则该通道数据满足要求； （2）如果某通道采集值超过[-3.0，3.0]v 正常范围，或者此通道采集值与其 他两个通道的差值均大于 0.5v，则该通道数据不满足要求； （3）如果三通道值均满足要求，则取三通道中差值较小的两通道数据平均值； （4）如果三通道值均满足要求，且相邻两数值的差值相等，则取三个采集值的 中间值； （5）如果仅有一个通道数据不满足采集要求，取满足要求的两个通道数据平均
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4、 【说明】 某公司承接了一个数据处理模块的项目，由沈工负责模块的方案设计，沈工的 设计方案如图 4-1 所示。该数据处理模块以 PowerPC 处理器为核心，设计了存 储器、以太网、温度传感器、调试接口等功能电路。 处理器外接 FLASH 存储器用于存储上电初始化程序和应用程序。处理器通过 I2C 接口连接测温电路，监控模块的工作温度。以太网、串口、调试离散量等 用于软件调试和状态显示。 测温电路选用 ADT7461AR 芯片，用于测试模块温度，ADT7461AR 是一个双通道 数字温度计，工作电压 3v 至 5v，具有低/超温报警功能，采用 I2C 接口实现主 机对远程/本地温度数据的采集，采集数据存储在高/低两个数据寄存器中，每 个寄存器为 16 位，高寄存器表示整数值，低寄存器表示小数值。