2017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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图 1-3 RapidlO 通信协议结构模型 逻辑层定义了数据包的格式，同时支持两种操作方式，分别是直接 IO/DMA 方式 和消息传递方式。 直接 IO/DMA 是一种常用的数据传输方式，发送端需要知道被访问设备的存储空 间地址映射，被访问端的操作基本由硬件实现。直接 IO/DMA 下，发起一次传输 操作，需要有效数据、目标器件 ID、数据长度、数据在被访问设备存储空间的 地址以及包优先级等；同时，所有构成的包的长度为 32bit 的整数倍；若包长 度不能满足要求，则添加附加位进行弥补。 消息传递方式不要求发送节点知道目的节点的地址空间映射，当数据到达目的 节点时，会根据邮箱号确定消息存储位置。在消息传递模式下进行数据传输时， 除了有效载荷外还需要提供目的节点的 ID、数据长度、包优先级和邮箱号等。
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【问题 3】（6 分，每空 1.5 分） 在 IO 处理模块等多个模块上，都采用中断方式处理输入输出。在中断处过程包 括关中断、保存断点、识别中断源等一系列步骤，如图 1-4 所示，请完成其中 的填空，将答案填写在答题纸的对应栏中。
应栏中。
【问题 3】（2 分） RS485 总线使用特制的 RS485 芯片，最大支持节点数可达 128 个以上。该系统 的 RS485 总线上最多可以支持（1）个 TS-FTM01 传感器？请完成其中的填空， 将答案填写在答题纸的对应栏中。 【问题 4】（5 分） 基于图 2-1 所示的硬件设计，需要实现某地点的温湿度数据的定时上报功能。 该功能要求以 T 为周期读取 RS485 总线上 16 个 TS-FTM01 传感器（地址编码为 0〜15）的温湿度数据，通过 GPS 获取当前的位置信息，然后通过 GSM 网络把温
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湿度数据和定位信息发送到固定的手机号码上。需要特别指出的是，在图 2-1 所示的硬件设计中未使用专用的 RS485 芯片，STM32 端的 RS485 总线是通过 GPIO45 和 GPIO46 两根 GPIO 口线模拟出的，即通过两根 GPIO 口线的高低电平 变化来模拟 RS485 数据传输协议。 基于上述硬件和软件设计，请从以下选项中选择正确的操作，把图 2-4 所示的 软件流程补充完整，将流程图 2-4 中的（1）~（3）的答案填写在答题纸的对应 栏中。 A.设置 GPIO45 为输入模式，设置 GPIO46 为输出模式 B.设置 GPIO45 和 GPIO46 为输入模式 C.设置 GPIO45 为输出模式，设置 GPIO46 为输入模式 D.设置 GPIO45 和 GPIO46 为输出模式 E.addr>16 E.addr>=16 本方案利用低速串行总线遍历读取 16 个传感器的温湿度数据及 GPS 的定位信息， 并通过 GSM 实现数据上报。该执行过程需要消耗一定的时间，导致现有的算法 流程并不能精确实现以 T 为周期进行温湿度数据的采集和上报。为了修正该问 题，需要把图 2-4 所示流程中的步骤（4）调整到步骤（5）后执行。请完成其 中的填空，将答案填写在答题纸的对应栏中。
图 2-1 温湿度监控仪硬件系统设计部分连接示意图 李工采用 STM32 作为主控处理器，利用 TS-FTM01 传感器进行温度和湿度采集， 采用 GSM/GPRS/GPS 三合一模块来实现温湿度采集数据的上报。TF-FTM01 传感 器和主处理器之间采用 RS485 总线进行通信。在系统设计中，使用 STM32 处理 器实现对多个 TF-FTM01 传感器的数据读取。GSM/GPRS/GPS 三合一模块可以实 现自我定位，并把采集到的温湿度数据进行上报，该模块和 STM32 处理器之间 采用 RS232 进行数据通信。 TS-FTM01 传感器使用 RS485 通信机制，每个传感器的 RS485 通信地址可以通过 如图 2-2 所示的拨码开关进行配置。拨码开关一共有 6 位，实现对 TS-FTM01 传 感器地址的编码。 STM32 处理器具有通用同步异步收发器（USART），USART 利用分数波特率发生 器提供宽范围的波特率选择。STM32 处理器的波特比率寄存器 USART BRR 的定 义如图 2-3 和表 2-1 所示。
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图 4-1 显示控制计算机原理框图 显示控制单元采用 Freescale 公司的 PowerPC8270 高性能、低功耗 32 位处理器， 并设计有系统 FLASH 存储器、用户 FLASH 存储器、SDRAM 存储器。CPU 内部集成 存储器控制器，提供地址译码、数据处理周期访问时序、SDRAM 时钟等功能。 输入输出单元采用 Ti 公司的 DSP F2812 高性能、低功耗 16 位处理器，采用 ARINC429 总线用于接收导航计算机、大气数据计算机等外部设备的数据。 ARINC429 解算程序严格遵循 ARINC429 规范，其通用字格式如表 4-1 所示，字 长 32Bit，不用的数据位填“0”。当接收到 ARINC429 数据后，首先判断状态 位，只有在状态和标号正确的情况下，才进一步根据分辨率等进行解算数据的 含义。
问题内容：
【问题 1】（3 分） 在嵌入式软件测试中，一般采用的测试方法有白盒测试、黑盒测试和灰盒测试 方法，白盒测试方法中需要基于（1）进行测试；根据本题给定的条件，最恰当 的测试方法应选择（2）。 【问题 2】（3 分） 覆盖率是度量测试完整性的一个手段，也是度量测试有效性的一个手段。在嵌 入式软件白盒测试过程中，通常以语句覆盖率、分支覆盖率和 MC/DC 覆盖率作 为度量指标。 在实现第 6 条功能时，设计人员对部分功能采用了下列算法：
4、 【说明】 某直升机的显示控制计算机是其座舱显控系统的核心部件，将来自飞行员的参 数和控制命令与载机的飞行参数信息进行融合处理后，在显示器上显示。该显 示控制计算机由一个显示控制单元和一个输入输出单元组成，它们之间通过双 口 RAM 进行数据交换，如图 4-1 所示。
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图 1-1 舰载综合处理系统结构图 为了提高综合处理系统的处理速度，主要处理模块都设计为多个处理器。其中， 数据处理模块有 4 片 PowerPC8640 处理器，通过 RapidIO 内部网络连接，如图 1-2 所示。
图 1-2 数据处理模块的处理器与 RapidlO 连接示意图 串行 RapidIO 协议即 SRIO 通信协议，构建了 3 层的协议体系。如图 1-3 所示， 分别是物理层、传输层、逻辑层。物理层定义了硬件接口的电器特性，并包括 链路控制、初级流量控制和低级错误管理等功能；传输层负责进行寻址和路由 信息管理；逻辑层定义了服务类型和包交换的格式。
其中， 为给外设的时钟，USARTDIV 是一个无符号数，其值设置在
USART_BRR 寄存器中。假设给外设提供的时钟频率
，GSM/GPRS/GPS
三合一模块所需的波特率为 115200，则 USARTDIV 的值应为（1），USART_BRR
寄存器的十六进制值应为（2）。请完成其中的填空，将答案填写在答题纸的对
请指出对上述算法达到 100%语句覆盖、100%分支（DC）覆盖和 100%MC/DC 覆盖
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所需的最少测试用例数目。请完成表 3-1 中的（1）~（3）填空，并将答案填写 在答题纸的对应栏中。
【问题 3】（9 分） 为了测试此软件功能，测试人员设计了表 3-2 所示的测试用例，请填写该表中 的空（1）~（9），并将答案填写在答题纸的对应栏中。
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图 2-4Hale Waihona Puke Baidu软件流程图
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3、
【说明】 某飞行器供油阀控制软件通过控制左右两边的油箱 BL、BR 向左右发动机 EL、 ER 供油，既要保证飞行器的正常飞行，又要保证飞行器的平衡，该软件主要完 成的功能如下： （1）无故障情况下，控制左油箱 BL 向左发动机 EL 供油，右油箱 BR 向右发动 机 ER 供油，不上报故障； （2）当左油箱 BL 故障时，控制右油箱 BR 分别向左、右发动机 ErJDER 供油， 并上报二级故障——左油箱故障； （3）当右油箱 BR 故障时，控制左油箱 BL 分别向左、右发动机 EL 和 ER 供油， 并上报二级故障右油箱故障； （4）当左发动机 EL 故障时，根据左右油箱的剩油量决定（如果左右油箱剩油 量之差大于等于 50 升，则使用剩油量多的油箱供油，否则同侧优先供油）左油 箱 BL 还是右油箱 BR 向右发动机 ER 供油，并上报一级故障——左发动机故障； （5）当右发动机 ER 故障时，根据左右油箱的剩油量决定（如果左右油箱剩油 量之差大于等于 50 升，则使用剩油量多的油箱供油，否则同侧优先供油）左油 箱 BL 还是右油箱 BR 向左发动机 EL 供油，并上报一级故障——右发动机故障； （6）当一个油箱和一个发动机同时故障时，则无故障的油箱为无故障发动机供 油，并上报一级故障——故障油箱和发动机所处位置； （7）当两个油箱或两个发动机同时故障或存在更多故障时，则应进行双发断油 控制，并上报特级故障——两侧油箱或两侧发动机故障； （8）故障级别从低到高依次为二级故障、一级故障和特级故障，如果低级故障 和高级故障同时发生，则只上报最高级别故障。
注：拨码开关在 ON 为 1，在 OFF 为 0 图 2-2 TS-FTM01 传感器地址设置示意图
图 2-3 USART_BRR 定义示意图
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问题内容：
【问题 1】（4 分） RS232 和 RS485 都属于串行通信总线，以下关于串行通信、RS232、RS485 的叙 述中，正确的是（1）、（2）、（3） 、（4）。请将答案填写在答题纸的对应 栏中。 A.RS232 支持全双工通信，只允许一对一通信 B.RS232 采用差分传输方式进行数据信号的传输 C.RS232 传输距离远，传输距离最远可达上千米 D.RS485 —般采用两线制进行半双工通信，允许一对多通信 E.RS485 采用差分传输方式，抗干扰能力强，传输距离远 F.在进行嵌入式开发时，常采用 RS485 作为调试串口使用 G.RS232 典型的连接器包括 DB9 和 DB25，仅使用三线也可进行基本通信 【问题 2】（4 分） STM32 处理器具有通用同步异步收发器（USART）， USART 利用分数波特率发生 器提供宽范围的波特率选择。波特率的计算公式为：
图 1-4 中断处理流程图 2、 阅读以下说明，回答问题 1 至问题 4，将解答填入答题纸的对应栏内。 【说明】 某智能农业基地需要实时监控各个蔬菜大棚的温湿度，李工开发了一款温湿度 监测仪，硬件系统设计部分如图 2-1 所示。
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问题内容： 【问题 1】（4 分） 可执行程序有严格的格式，一般分为 text 段、data 段和 bss 段，请解释各段 存放的内容，并将答案填写在答题纸的（1）~（3）中。 陈工程师写了一段图形图像相关的程序，在程序中他定义了一个大数组，如下 所示：
请问此数组位于内存哪个位置（即在那个段中）？请将答案写到答题纸（4）处。 【问题 2】（5 分） RapidIO 逻辑层中直接 IO/DMA 和消息传递这两种传输方式的主要差异如表 1-1 所 示。请完成表中的内容，将表 1-1 中的（1）~（5）答案填写在答题纸的对 应栏中。
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2017 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、阅读下列说明和图，回答问题 1 至问题 3,将解答填入答题纸的对应栏内。 【说明】 某舰载综合处理系统由若干数据处理模块、IO 处理模块、信号处理模块、图形 处理模块、大容量处理模块和电源模块组成，各处理模块通过 CAN 总线连接， 如 图 1-1 所示。
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图 1-3 RapidlO 通信协议结构模型 逻辑层定义了数据包的格式，同时支持两种操作方式，分别是直接 IO/DMA 方式 和消息传递方式。 直接 IO/DMA 是一种常用的数据传输方式，发送端需要知道被访问设备的存储空 间地址映射，被访问端的操作基本由硬件实现。直接 IO/DMA 下，发起一次传输 操作，需要有效数据、目标器件 ID、数据长度、数据在被访问设备存储空间的 地址以及包优先级等；同时，所有构成的包的长度为 32bit 的整数倍；若包长 度不能满足要求，则添加附加位进行弥补。 消息传递方式不要求发送节点知道目的节点的地址空间映射，当数据到达目的 节点时，会根据邮箱号确定消息存储位置。在消息传递模式下进行数据传输时， 除了有效载荷外还需要提供目的节点的 ID、数据长度、包优先级和邮箱号等。
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【问题 3】（6 分，每空 1.5 分） 在 IO 处理模块等多个模块上，都采用中断方式处理输入输出。在中断处过程包 括关中断、保存断点、识别中断源等一系列步骤，如图 1-4 所示，请完成其中 的填空，将答案填写在答题纸的对应栏中。
应栏中。
【问题 3】（2 分） RS485 总线使用特制的 RS485 芯片，最大支持节点数可达 128 个以上。该系统 的 RS485 总线上最多可以支持（1）个 TS-FTM01 传感器？请完成其中的填空， 将答案填写在答题纸的对应栏中。 【问题 4】（5 分） 基于图 2-1 所示的硬件设计，需要实现某地点的温湿度数据的定时上报功能。 该功能要求以 T 为周期读取 RS485 总线上 16 个 TS-FTM01 传感器（地址编码为 0〜15）的温湿度数据，通过 GPS 获取当前的位置信息，然后通过 GSM 网络把温
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湿度数据和定位信息发送到固定的手机号码上。需要特别指出的是，在图 2-1 所示的硬件设计中未使用专用的 RS485 芯片，STM32 端的 RS485 总线是通过 GPIO45 和 GPIO46 两根 GPIO 口线模拟出的，即通过两根 GPIO 口线的高低电平 变化来模拟 RS485 数据传输协议。 基于上述硬件和软件设计，请从以下选项中选择正确的操作，把图 2-4 所示的 软件流程补充完整，将流程图 2-4 中的（1）~（3）的答案填写在答题纸的对应 栏中。 A.设置 GPIO45 为输入模式，设置 GPIO46 为输出模式 B.设置 GPIO45 和 GPIO46 为输入模式 C.设置 GPIO45 为输出模式，设置 GPIO46 为输入模式 D.设置 GPIO45 和 GPIO46 为输出模式 E.addr>16 E.addr>=16 本方案利用低速串行总线遍历读取 16 个传感器的温湿度数据及 GPS 的定位信息， 并通过 GSM 实现数据上报。该执行过程需要消耗一定的时间，导致现有的算法 流程并不能精确实现以 T 为周期进行温湿度数据的采集和上报。为了修正该问 题，需要把图 2-4 所示流程中的步骤（4）调整到步骤（5）后执行。请完成其 中的填空，将答案填写在答题纸的对应栏中。
图 2-1 温湿度监控仪硬件系统设计部分连接示意图 李工采用 STM32 作为主控处理器，利用 TS-FTM01 传感器进行温度和湿度采集， 采用 GSM/GPRS/GPS 三合一模块来实现温湿度采集数据的上报。TF-FTM01 传感 器和主处理器之间采用 RS485 总线进行通信。在系统设计中，使用 STM32 处理 器实现对多个 TF-FTM01 传感器的数据读取。GSM/GPRS/GPS 三合一模块可以实 现自我定位，并把采集到的温湿度数据进行上报，该模块和 STM32 处理器之间 采用 RS232 进行数据通信。 TS-FTM01 传感器使用 RS485 通信机制，每个传感器的 RS485 通信地址可以通过 如图 2-2 所示的拨码开关进行配置。拨码开关一共有 6 位，实现对 TS-FTM01 传 感器地址的编码。 STM32 处理器具有通用同步异步收发器（USART），USART 利用分数波特率发生 器提供宽范围的波特率选择。STM32 处理器的波特比率寄存器 USART BRR 的定 义如图 2-3 和表 2-1 所示。
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图 4-1 显示控制计算机原理框图 显示控制单元采用 Freescale 公司的 PowerPC8270 高性能、低功耗 32 位处理器， 并设计有系统 FLASH 存储器、用户 FLASH 存储器、SDRAM 存储器。CPU 内部集成 存储器控制器，提供地址译码、数据处理周期访问时序、SDRAM 时钟等功能。 输入输出单元采用 Ti 公司的 DSP F2812 高性能、低功耗 16 位处理器，采用 ARINC429 总线用于接收导航计算机、大气数据计算机等外部设备的数据。 ARINC429 解算程序严格遵循 ARINC429 规范，其通用字格式如表 4-1 所示，字 长 32Bit，不用的数据位填“0”。当接收到 ARINC429 数据后，首先判断状态 位，只有在状态和标号正确的情况下，才进一步根据分辨率等进行解算数据的 含义。
问题内容：
【问题 1】（3 分） 在嵌入式软件测试中，一般采用的测试方法有白盒测试、黑盒测试和灰盒测试 方法，白盒测试方法中需要基于（1）进行测试；根据本题给定的条件，最恰当 的测试方法应选择（2）。 【问题 2】（3 分） 覆盖率是度量测试完整性的一个手段，也是度量测试有效性的一个手段。在嵌 入式软件白盒测试过程中，通常以语句覆盖率、分支覆盖率和 MC/DC 覆盖率作 为度量指标。 在实现第 6 条功能时，设计人员对部分功能采用了下列算法：
4、 【说明】 某直升机的显示控制计算机是其座舱显控系统的核心部件，将来自飞行员的参 数和控制命令与载机的飞行参数信息进行融合处理后，在显示器上显示。该显 示控制计算机由一个显示控制单元和一个输入输出单元组成，它们之间通过双 口 RAM 进行数据交换，如图 4-1 所示。
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图 1-1 舰载综合处理系统结构图 为了提高综合处理系统的处理速度，主要处理模块都设计为多个处理器。其中， 数据处理模块有 4 片 PowerPC8640 处理器，通过 RapidIO 内部网络连接，如图 1-2 所示。
图 1-2 数据处理模块的处理器与 RapidlO 连接示意图 串行 RapidIO 协议即 SRIO 通信协议，构建了 3 层的协议体系。如图 1-3 所示， 分别是物理层、传输层、逻辑层。物理层定义了硬件接口的电器特性，并包括 链路控制、初级流量控制和低级错误管理等功能；传输层负责进行寻址和路由 信息管理；逻辑层定义了服务类型和包交换的格式。
其中， 为给外设的时钟，USARTDIV 是一个无符号数，其值设置在
USART_BRR 寄存器中。假设给外设提供的时钟频率
，GSM/GPRS/GPS
三合一模块所需的波特率为 115200，则 USARTDIV 的值应为（1），USART_BRR
寄存器的十六进制值应为（2）。请完成其中的填空，将答案填写在答题纸的对
请指出对上述算法达到 100%语句覆盖、100%分支（DC）覆盖和 100%MC/DC 覆盖
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所需的最少测试用例数目。请完成表 3-1 中的（1）~（3）填空，并将答案填写 在答题纸的对应栏中。
【问题 3】（9 分） 为了测试此软件功能，测试人员设计了表 3-2 所示的测试用例，请填写该表中 的空（1）~（9），并将答案填写在答题纸的对应栏中。
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3、
【说明】 某飞行器供油阀控制软件通过控制左右两边的油箱 BL、BR 向左右发动机 EL、 ER 供油，既要保证飞行器的正常飞行，又要保证飞行器的平衡，该软件主要完 成的功能如下： （1）无故障情况下，控制左油箱 BL 向左发动机 EL 供油，右油箱 BR 向右发动 机 ER 供油，不上报故障； （2）当左油箱 BL 故障时，控制右油箱 BR 分别向左、右发动机 ErJDER 供油， 并上报二级故障——左油箱故障； （3）当右油箱 BR 故障时，控制左油箱 BL 分别向左、右发动机 EL 和 ER 供油， 并上报二级故障右油箱故障； （4）当左发动机 EL 故障时，根据左右油箱的剩油量决定（如果左右油箱剩油 量之差大于等于 50 升，则使用剩油量多的油箱供油，否则同侧优先供油）左油 箱 BL 还是右油箱 BR 向右发动机 ER 供油，并上报一级故障——左发动机故障； （5）当右发动机 ER 故障时，根据左右油箱的剩油量决定（如果左右油箱剩油 量之差大于等于 50 升，则使用剩油量多的油箱供油，否则同侧优先供油）左油 箱 BL 还是右油箱 BR 向左发动机 EL 供油，并上报一级故障——右发动机故障； （6）当一个油箱和一个发动机同时故障时，则无故障的油箱为无故障发动机供 油，并上报一级故障——故障油箱和发动机所处位置； （7）当两个油箱或两个发动机同时故障或存在更多故障时，则应进行双发断油 控制，并上报特级故障——两侧油箱或两侧发动机故障； （8）故障级别从低到高依次为二级故障、一级故障和特级故障，如果低级故障 和高级故障同时发生，则只上报最高级别故障。
注：拨码开关在 ON 为 1，在 OFF 为 0 图 2-2 TS-FTM01 传感器地址设置示意图
图 2-3 USART_BRR 定义示意图
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问题内容：
【问题 1】（4 分） RS232 和 RS485 都属于串行通信总线，以下关于串行通信、RS232、RS485 的叙 述中，正确的是（1）、（2）、（3） 、（4）。请将答案填写在答题纸的对应 栏中。 A.RS232 支持全双工通信，只允许一对一通信 B.RS232 采用差分传输方式进行数据信号的传输 C.RS232 传输距离远，传输距离最远可达上千米 D.RS485 —般采用两线制进行半双工通信，允许一对多通信 E.RS485 采用差分传输方式，抗干扰能力强，传输距离远 F.在进行嵌入式开发时，常采用 RS485 作为调试串口使用 G.RS232 典型的连接器包括 DB9 和 DB25，仅使用三线也可进行基本通信 【问题 2】（4 分） STM32 处理器具有通用同步异步收发器（USART）， USART 利用分数波特率发生 器提供宽范围的波特率选择。波特率的计算公式为：
图 1-4 中断处理流程图 2、 阅读以下说明，回答问题 1 至问题 4，将解答填入答题纸的对应栏内。 【说明】 某智能农业基地需要实时监控各个蔬菜大棚的温湿度，李工开发了一款温湿度 监测仪，硬件系统设计部分如图 2-1 所示。
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问题内容： 【问题 1】（4 分） 可执行程序有严格的格式，一般分为 text 段、data 段和 bss 段，请解释各段 存放的内容，并将答案填写在答题纸的（1）~（3）中。 陈工程师写了一段图形图像相关的程序，在程序中他定义了一个大数组，如下 所示：
请问此数组位于内存哪个位置（即在那个段中）？请将答案写到答题纸（4）处。 【问题 2】（5 分） RapidIO 逻辑层中直接 IO/DMA 和消息传递这两种传输方式的主要差异如表 1-1 所 示。请完成表中的内容，将表 1-1 中的（1）~（5）答案填写在答题纸的对 应栏中。
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1、阅读下列说明和图，回答问题 1 至问题 3,将解答填入答题纸的对应栏内。 【说明】 某舰载综合处理系统由若干数据处理模块、IO 处理模块、信号处理模块、图形 处理模块、大容量处理模块和电源模块组成，各处理模块通过 CAN 总线连接， 如 图 1-1 所示。