2014年下半年嵌入式系统工程师上，下午真题答案与解析

 阅读下列说明和程序，回答问题l至问题3．将答案填入答题纸的对应栏内。

【说明】

    在开发某嵌入式系统时，设计人员根据系统要求，分别编写了如下程序，其中：

    【程序1】;实现两个变量的值的互换；

    【程序2】：完成某功能的C语言程序；

    【程序3】和【程序4】:是P、V操作的形式化定义，设S为信号量。在多道程序系

统中，进程是并发执行的。这些进程间存在着不同的相互制约关系，主要表现为同步和

互斥两个方面。信号量是解决进程间同步与互斥的有效方法。

【程序1】

【程序3】

    P操作的形式化定义

    P (S)

  {

   (1):

If(2)   {

  阻塞该进程；

  将该进程插入信号量S的等待队列

}

}

【程序4】

  V操作的形式化定义：

   V(S)

{

 (3) 

if(4)   {

  从信号量s的等待队列中取出队首进程

  将其插入就绪队列：

  }

}

【问题1】（6分）

    执行【程序1】后，没有能够实现两个变量值的交换，为什么？请修改上述函数

实现两个变量值的交换，要求函数无返回值，形式为：void swap(...)。请将答案填写在

答题纸中对应的栏目。

【问题2】（3分）

    请问【程序2】运行结果是什么？

【问题3】（6分）

    请简述什么是临界资源？什么是临界区？

    请完成【程序3】和【程序4】的形式化定义，将应填入(n)处的内容写在答题纸

的对应栏中。

 阅读下列说明，回答问题1至问题3，将解答填入答题纸的对应栏内。

【说明】

    某嵌入式刹车控制软件，应用于汽车刹车控制器，该软件需求如下：

    1模式选择：采集模式控制离散量信号In_ Dl并通过模式识别信号灯显示软件当前

工作模式。在信号In_D1为低电平时进入正常工作模式（模式识别信号灯为绿色），为

高电平时进入维护模式（模式识别信号灯为红色）。软件在正常工作模式下仅进行刹车控

制和记录刹车次数，在维护模式下仅进行中央控制器指令响应：

  2刹车控制；采用定时中断机制，以5ms为周期采集来自驻车器发出的模拟量信号

In Al以及来自刹车踏板发出的模拟量信号In_ A2，井向刹车执行组件发送模拟量信号

Out_ A1进行刹车控制；

    3记录刹车次数：在Out_ Al大于4V时，读出非易失存储器NVRAM中保存的刹

车次数记录进行加l操作，然后保存至非易失存储器NVRAM中:

  4．响应中央控制器指令：接收来自中央控制器的串行口指令字超In_Sl，回进串行口

响应字Out_ Sl。当接收的指令字错误时，软件直接丢弃该命令字，不进行任何响应。

    指令字及响应字说明如表3-1所示。

襄3-1指令字和响应宇

【问题1】（7分）

    请简述本软件串行输入接口测试的测试策略及测试内容。针对袁3-1中“读取刹车

次数指令”进行鲁棒性测试时应考虑哪些情况？

【问题2】(6分)

  某测试人员设计了表3-2所示的操作步骤对模式选择功能进行测试（表中END表示

用例到此结束）。

    为进一步提高刹车控制软件的安全性，在需求中增加了设计约束：软件在单次运行

过程中，若进入正常工作模式，则不得再进入维护模式。请参照表3-2的测试用例完成

表3—3，用于测试该设计约束。

   【问题3】（2分）

  本项目在开发过程中通过测试发现了17个错误，后期独立测试发现了31个软件错

误，在实际使用中用户反馈了2个错误。请计算缺陷探测率(DDP)。

阅读下列说明、图和表，回答问题1至问题3，将答案填入答题纸的对应栏内

【说明】

    某公司承接了一个控制系统的项目，由王工负责系统的方案设计。王工的设计方案

如图4-1所示。该方案是基于VME总线的多机并行处理系统，由主控制模块作为VME

总线的主设备，即总线控制器，负责整个系统的控制与管理：3个数据处理模块作为从

设备，负责数据处理与计算；1个I/O模块也作为从设备，负责系统与外部接口之间的

高速数据通信。同时，为了简化设计，该系统5个模块均采用同一款VME协议芯片，

实现内总线和VME总线的连接。

【问题1】（6分）

    王工设计采用共享存储器方式，进行多机之间的通信。VME共享存储器的地址空

问映射，分为输出窗口和输入窗口两部分。输出窗口实现处理器本地地址空间到VME

总线地址空间的映射，输入窗几实现VME总线地址空间到处理器本地地址空间的映射。

    输出窗口空间设置说明：为了每个模块能访问到其他4个模块：在每个模块的处理

器本地地址空间中开辟5M空间，映射到VME总线上的5M地址空间。映射关系见表

4-2.

  VME总线驱动中，按照上述方式对寄存器进行设置，实现了VME总线菇享存储器

工作方式，将对其他模块的操作转化为对处理器本地地址空间访问操作相似的读写操作，

并且都采用总线远程写，总线本地读的方式。

  数据处理模块1发送消息到数据处理模块2，它们之间采用IM数据缓冲区的第一

个32位作为握手标志。则数据处理模块1访问标志区的总线地址为 (1) ，数据处

理模块2访问标志区的总线地址为(2) 。

  I/O模块向主控制模块发送控制命令，它们之间采用1M数据缓冲区偏移Oxl00处

作为命令缓冲区。则I/O模块访问命令区的总线地址为 (3) ，主控制模块访问命令

区的总线地址为 (4) 。

【问题2】（3分）

    如表4-1所示，该系统中采用的处理器有大端和小端两种工作模式。王工设计VME

总线上传输的数据全部采用小端方式，那么当处理器通过VME总线发送数据时，需要

根据自己的工作模式，对数据迸行必要的转换，以符合协议要求。

    当I/O模块向主控制模块发送控制命令OxAABBCCDD，那么它写入VME总线的实

际数据是(l)，当主控制模块向数据处理模块3和I/O模块发送控制命令Oxl2345678，

那么它写入VME总线的实际数据是 (2) 和 (3) 。

【问题3】（6分）

    为了提高数据通信的性能，在进行大数据量通信时，王工设计采用DMA的方式。

DMA通信方式能够满足高速VME设备的需求，也有利于发挥CPU效率。该VME协议

芯片有两种DMA工作方式：一种是直接方式(Direct mode)，一 种是链方式(Linked_list

mode)。在直接方式下，在每次数据传输前，需要驱动程序对DMA控制寄存器进行设

置，然后进行DMA传输，并等待传输完成，或者异常错误。直接方式是一种软件和硬

件同步工作方式。在链方式下，驱动程序只需要设置命令包。在通信过程中，硬件根据

命令包的内容完成传输，并根据链中的下一个命令包，继续传输，直到所有命令包完成

或者异常错误。链方式是一种软件和硬件异步工作的方式。

    图4-2是DMA直接方式的流程图，请补全流程图，并将答案填写在答题纸的对应

栏中。

阅读下列说明和图，回答问题1至问题3，将答案填入答题纸的对应栏内。

【说明】

  ATM自动取款机系统是一个由终端机，ATM系统，数据库组成的应用系统，具有提取现金，查询账户余额，修改密码及转账等功能。ATM自动取款机系统用例图如图1-1所示。

【问题1]（6分）

    根据ATM自动取款机系统功能和系统用例图，完成图1-3所示的ATM自动取款机

系统的系统状态图，将系统状态图中的(1)～(6)答案填写在答题纸的对应栏中。

【问题2】（5分）

  ATM自动取款机系统取款用例描述用户取款的过程。其事件流如下

  (1)基本流

  a.用户输入取款金额；

  b系统验证输入金额是否符合输入要求：

  c．系统验证用户账户余额；

  d系统显示用户账户余额：

  e用户确认取款金额；

  F。系统要求点钞机出钞；

  g．系统更新并保存账户信息。

     (2)备选流

  a如果输入金额不符合输入数字格式要求，给出提示，退出；

  b如果输入金额超出最大取款金额，给出提示，退出；

  c如果用户没有确认，给出提示，退出。

  根据上述ATM自动取款机系统取款用例描述，请完成取款功能的流程图，将答案

填写在答题纸的对应栏中。

【问题3】（4分）

  ATM自动取款机系统是与银行服务器联网的网络系统，由于系统涉及个人和企事业

单位的财产安全，要求网络通信安全可靠，因此通信过程要采取消息加解密、身份认证、

消息鉴别和访问控制等信息安全措施。

    (1)请简要解释下列术语的基本概念，将答案填写在答题纸的对应栏中。

    a．对称密钥

    b．公开密钥

    c访问控制

    d．消息鉴别

    (2)以下几种常见的加密算法哪些属于对称加密算法？哪些属于非对称加密算法？

请将答案填写在答题纸的对应栏中。

    a．DES

    b．RSA

    C．AES

    d．IDEA

    e．PGP

    f.DSA

    g．椭圆曲线DSA

 阅读下列说明和图，回答问题1和问题2，将解答填入答题纸的对应栏内。

【说明】

    在嵌入式系统设计中，李工使用某嵌入式处理器和对应的以太网芯进行带有网络功

能的单板实现，该电路中还包含DDR、Flash等存储芯片和相应的外围控制芯片。图2-1

为所选用嵌入式处理器的存储模块存储地址总线变换示意图，图2-2为咀太网芯片外围

设计的相关原理示意图，图2—3为用户在该嵌入式单板系统上实现内部嵌入式Web服务

器的流程示意图。

    在该嵌入式处理器的存储系统设计中，嵌入式处理器内部包含SAI25:OJ（从高到低）

共26根系统地址总线，外部使用22根数据线和外部存储设备进行连接。

    嵌入式处理器和以太网芯片之间的交互接口为MJI（Media Independent Interface]接

口，包含数据线和控制线。数据线分为收发两个方向：其中RXD[3:0]为并行数据接收线．

RXCLK为对应的时钟线：IXD[3:0]为并行数据发送线，TXCLK为对应的时钟线。MDIO

和MDC为控制线，通过其进行以太网芯片的配置。以太网芯片的最大通信频率由其外

围的晶振频率和收发数据线的并行数目决定。

    在嵌入式系统设计中，嵌入式处理器和以太网芯片之间可以设计为一对多的方式，

每个以太网控制器都有一个PHYID，该PHYID依赖于以太网芯片周边的电路设计。在

图2-2的设计中，该以太网芯片的PHYID由图中的PHYID[4:0]五个管脚来定。对于该

以太网芯片而言，PHYID[4:0]在启动时是作为PHYID选择控制使用，在启动后是作为

其它指示功能使用。PHYID的晟大值是31（五位）．最小是0，由PHYID[4:0]从高位到

低位决定，对应管脚为高电平时对应的值为1，低电平时对应的值为0。

【问题1】（9分）

    如图2一l所示，用户可以通过寄存器将存储总线变换方式配置为字节模式（8位模

式），半字模式(16位模式)或者字模式（32位模式）中的任何一种，不同模式下，所

使用到的地址线不同。

    在图2-1中的，①、②，和③分别对应的地址线连接应该依次是(l)。

    A SA2-SA23.SAl-SA22.SAO-SA21

    B SAO-SA21, SA2-SA23 .SAI-SA22

C SAI-SA22. SA2-SA23 .SAO-SA21

D SAO-SA21. SAI-SA22. SA2-SA23

  根据图2-2的网络部分相关电路设计，可以知道该嵌入式处理器的网络通信中，最

大通信频率是(2)Mbps.

 A.10000  B1000  C.100   D.10 

如果该网络芯片工作在100Mbps，那么在图2—2的设计中，RXCLK的工作频率应

该是(3)Mbps

  根据图2-2的电路和题目说明，在该电路中，以太网芯片的PHYID应该是(4)。

【问题2】（6分，每空1.5分）

  在图2-3中，为了实现嵌入式Web服务器和对应的请求流程，李工设计了该流程示

意图，根据网络通信的过程，从下面选项中选择合适的处理过程，填充图2-3中的空(1)～

(4).

    空(1)～(4)备选答案：

    A．创建TCP socket套接字

    B关闭socket套接字

    C．accept尝试建立TCP连接

    D. HTTP服务

    E数据发送处理

    F数据接收处理

    G．bind绑定套接字

    H．本地其它服务处理

    I．listen侦听客户套接字

    J．创建UDP socket套接字

An embedded device is a (74) that has been devised to perform. some certain functionsIt is dedicated to execute a particular task that might require processors that are powerful.  A .peripheral

 The TCP/IP stack is a complete set of networking protocols.  The OSI Model was meant

to be a standardized way of connecting devices together. and most protocols have some direct

correlation to the OSI Model. The OSI Model has 7 layers. the foruth layer is called(75)

Hardware interrupts are triggered by(73)outside the microcontroller.  

In computing.a device driver (commonly referred to as simply a driver) is acomputer

program that operates or controls a particular type of device that is attached to a computer.A

 diver provides (71) to hardware devices,enabling operating systems and other computer

 programs to access hardware functions without needing to know precise details of the

 hardware being used.

( 72) occurs when a series of synchronization objects we held in a preemptive system inSuch a way that no process can move forwar

ICMP协议属于因特网中的(67)协议．ICMP协议数据单元封装在(68)中传送。

(68)

分配给某公司网络的地址块是210.115.192.0/20，该网络可以被划分为(70)个C类子网。

(65)

PPP中的安全认证协议是 (66) ,它使用三次握手的会话过程传送密文。

软件测试的目的是(63)。

软件能力成熟度模型CMM (Capability Maturity Madel)将软件能力成熟度自低到高依次划分为(64)。需求管理关键过程域属于(65)。

算法的时间复杂度是指(60)。

执行下面的一段C程序后，输出结果变量应为( 62)。

如果I/O设备与存储设备进行数据交换不经过CPU来完成，这种数据交换方式是(61)。

基线是一组经过正式验证或确认，并作为后续工作开展依据的一个或一组工作产品，软件项目至少应形成功能基线、分配基线和产品基线三类基线。功能基线形成的时机是(58) 。

以下描述不是软件配置管理功能的是(59)。

x是整型变量，pb是整型指针变量，如果将pb指向x，则正确的表达式是 (56)。

以下测试中，属于动态分析的是(54)。

下列关于任务上下文切换的描述中，不正确的是(55)。

以下关于数据库系统特点的叙述中，不正确的是(53)。

算法是为解决某个问题而设计的步骤和方法。以下关于算法的叙述中，不正确的是(52)。

以下关于死锁的叙述中，不正确的是(50)。

在嵌入式实时系统中，通常用BIT竞成对故障的检测和定位。以下叙述中，不正确的是(49)。

远年来具有健壮分区功能的嵌入式实时操作系统（例如VxWorks653）在嵌入式领域得到了广泛应用，以下不属于分区操作系统特点的是(45)。

平均故障间隔时间MTBF用以表示系统平均无故障可正常运行的时间，下列与MTBF有关的叙述不正确的是(47)。

以下关于设备管理及虚设备技术的叙述中，不正确的是(48)。

为了对下图所示的程序段进行覆盖测试，必须适当地选择测试用例组。若x，y是两个变量，可选择的用例组共有I、II、III、Ⅳ四组（如下表所示），则实现判定覆盖至少应采用的测试用例组是(44)。

下面的程序使用了函数指针，其运行结果是(43)。

存储一个32位数Oxl2345678到2000H-2003H四个字节单元中，若以大端模式存储，则2000H存储单元的内容为(42)。

(41) A .24

共享内存通信机制的缺点是(38)。

某幅图像具有1024×768个像素点，若每个像素具有8位的颜色深度，则可以表示 (40)种不同的颜色，经4:1压缩后，其图像数据需占用(41)(KByte)的存储空间。

操作系统使用设备管理的方式管理外部设备，当驱动程序利用系统调用打开外部设备时，通常使用的标识是(39)

在嵌入式操作系统中，两个任务并发执行，一个任务要等待另外一个任务发来消息后再继续执行，这种制约性合作关系被称为任务的(35)。

gdb是一款GNU组织开发并发布的Linux程序调试工具，它使用户能在程序运行时观察程序的内部结构和内存的使用情况。以下不属于gdb功能的是(36)。

以下针对嵌入式系统高速PCB布线原则的叙述中，不正确的是(33)。

下列做法中不利于嵌入式应用软件移植的是(34)。

嵌入式软件开发不同于传统软件开发，其所使用的开发环境、工具都有特殊性，下列对嵌入式软件开发相关描述不正确的是(31)。

如果12位D/A转换器的满置程为10V，转换精度为+-l/2LSB,则转换器的绝对精度为(32)。

外部中断系统的基本结构如下图所示，由底层的中断请求到后续的CPU响应，关于该过程，以下描述中不正确的是 (30)。

虚拟存储器的管理方式分为段式、页式和段页式三种，以下描述中，不正确的是(28)。

文件系统是嵌入式操作系统中的一个重要组成部分，下图给出了一个典型的文件系统软件的体系结构。以下描述中，不正确的是(29)。

嵌入式处理器是嵌入式系统的核心，一般可分为嵌入式微处理器(MPU)，微控制器(MCU)，数字信号处理器(DSP)和片上系统(soc)。以下 描述中，不正确的是(25)。

下面关于实时操作系统( RTOS)的叙述中，不正确的是(26)。

嵌入式微处理器MPU 一般是通过地址总线( AB)、数据总线(DB)和控制总线(CB) 三条总线同外围的ROM存储器、RAM存储器及I/O接口电路相连进行工作，下图为其典型的基本结构，①应该是( 24)。

 假设磁盘块与缓冲区大小相同，每个盘块读入缓冲区的时间为10us，由缓冲区送至

用户区的时间是5us，系统对每个磁盘块数据的处理时间为2us。若用户需要将大小为

10个磁盘块的Docl文件逐块从磁盘读入缓冲区，并送至用户区进行处理，那么采用单

缓冲区需要花费的时间为(23)us。

将高级语言源程序翻译成机器语言程序的过程中，常引入中间代码。以下关于中间代码的叙述中，不正确的是 (20) 。

假设系统采用PV操作实现进程同步与互斥。若n个进程共享两台打印机，那么信号量S的取值范围为 (21) 。

(19)

属于面向对象、解释型程序设计语言的是 (17)

下图是一个软件项目的活动图，其中顶点表示项目里程碑，连接顶点的边表示活动，边的权重表示活动的持续时间，则里程碑(18)在关键路径上。活动GH的松弛时间足(19)

某个项目在开发时采用了不成熟的前沿技术，由此而带来的风险属于（16）风险。

模块A、B和C都包含相同的5个语句，这些语句之间没有联系。为了避免重复，把这5个语句抽取出来组成一个模块D，则模块D的内聚类型为 (15) 内聚。

显示深度、图像深度是图像显示的重要指标。当(14)时，显示器不能完全反映数字图像中使用的全部颜色。

(13)

甲、乙软件公司于2013年9月12日就其财务软件产品分别申请“大堂”和“大唐”商标注册。两财务软件相似，且经协商双方均不同意放弃使用其申请注册的商标标识。此情形下， (11) 获准注册。

以下媒体中，(12)是表示媒体，(13)是表现媒体。

以下关于拒绝服务攻击的叙述中，不正确的是 (8) 。

(9)不是蠕虫病毒。

甲公司接受乙公司委托开发了一项应用软件，双方没有订立任何书面合同。在此情形下，(10)享有该软件的著作权。

网络系统中，通常把(7)置于DMZ区。

在CPU和主存之间设置“Cache”的作用是为了解决(6)的问题。

内存按字节编址从A5000H到DCFFFH的区域其存储容量为 (4) 。

以下关于RISC和CISC的叙述中，不正确的是 (5) 。

属于CPU中算术逻辑单元的部件是 (3) 。

三总线结构的计算机总线系统由 (1) 组成。

计算机采用分级存储体系的主要目的是为了解决 (2) 的问题。