2015下半年嵌入式系统设计师考试真题及答案-下午卷.doc-资料库

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2015 下半年嵌入式系统设计师考试真题及答案-下午卷第 1 题阅读以下关于某嵌入式系统设计的说明，回答问题 1 至问题 4。【说明】某公司承接了某嵌入式系统的研制任务。该嵌入式系统由数据处理模块、系统管理模块、FC 网络交换模块和智能电源模块组成，系统组成如图 1-1 所示。数据处理模块处理系统的应用任务；系统管理模块除了处理系统的应用任务外，还负责管理整个嵌入式系统；FC 网络交换模块采用消息机制，支持广播和组播，主要负责系统的数据交换；智能电源模块负责给其他模块供电，该模块根据系统命令可以给其他模块供电或停止供电。问题：1.1 该系统的软件大部分是用 C 语言编程的，编程人员经常会使用运算符，请按优先级由高到低的次序，重新排序下面的运算符：％，=，<=，&&。问题：1.2 该系统的开发要求按软件能力成熟度模型 CMM3 级开发，请回答下列问题： (1) CMM3 级包含多少个关键过程域？ (2) 请写出 CMM3 级的关键过程域。 (3) CMM2 级包含多少个关键过程域？ (4) 在对该开发软件单位进行 CMM3 级达标评级时，只需检査 3 级的关键过程域还是 3 级和 2 级的关键过程域都需要检查？ (1) 在本系统中，FC 网络采用何种拓扑结构？请从如下 4 项中选择最为合适问题：1.3 的。 A.总线 B.树型 C.星形 D.点对点 (2) FC 网络除了用于交换的光纤基础架构，还必须有高性能的 I/O 通道结构支持，I/O 通道在 FC 网络中的优势是什么？问题：1.4 智能电源模块首先进行系统初始化，初始化后各设备就可使用，再根据系统初始配置表对嵌入式系统的其他模块供电。智能电源模块通常完成两件事情：一、周期性地查询本模块温度、各路电流(给各模块供电的)以及电源模块的供电是否异常，如果异常，则进行异常处理，并报系统管理模块，由系统管理模块进行决策；二、进入中断处理程序，处理系统管理模块的各种命令，如果系统管理模块命令关机下电，则智能电源模块对所有模块(也

包括自己)进行下电处理。图 1-2 是智能电源模块上的管理软件处理流程图，请完成该流程图，给(1)〜(5)处填空。答案解析：按优先级由高到低的次序，运算符排序为： %，<=，&&，= 本题考查嵌入式系统设计中的基本 C 语言编程、软件工程化、FC 网络以及智能电源管理设

计等知识及应用。本问题考查 C 语言的基础知识。在 C 语言中，对各种运算符的优先级是有规定的，必须掌握。优先级最高者其实并不是真正意义上的运算符，包括：数组下标、函数调用操作符、各结构成员选择操作符。它们都是自左向右结合。单目运算符的优先级仅次于上述运算符，在所有的真正意义的运算符中，它们的优先级最高。双目运算符的优先级低于单目运算符的优先级。在双目运算符中，算术运算符的优先级最高，移位运算符次之，关系运算符再次之，接着就是逻辑运算符，赋值运算符，最后是条件运算符。总结以下两点： (1) 任何一个逻辑运算符的优先级低于任何一个关系运算符； (2) 移位运算符的优先级比算术运算符要低，但是比关系运算符要高。下表是 C 语言运算符优先级表(由上至下，优先级依次递减)。综上所述，本题中运算符优先级由高到低的次序为： %，<=，&&，= 答案解析： (1) CMM3 级(已定义级)包括 7 个关键过程区域 (2) 同行评审、组间协调、软件产品工程、集成软件管理、培训大纲、组织过程定义、组织过程集点 (3) CMM2 级(可重复级)包括 6 个关键过程区域 (4) 3 级和 2 级的关键过程域都需要检查 CMM 即软件能力成熟度模型，是目前国际上最流行、最实用的软件生产过程标准和软件企业成熟度的等级认证标准。CMM 是美国卡内基-梅隆大学软件工程研究所与企业、政府合作的基础上开发的模型，主要用于评价软件企业的质量保证能力。目前，国内外的很多大型企业

采用这一模型，如国内的鼎新、浪潮通软、用友、金蝶、创智、亚信、华为等公司都启动了 CMM 软件过程改进计划。国军标 GJB500-2003«军用软件能力成熟度模型>>就是以 CMM 为参考蓝本而制定的。CMM 模型将软件能力成熟度自低到高依次划分，1 级为初始级、2 级为可重复级、3 级为已定义级、4 级为已管理级、5 级为优化级。除等级〖外，每个成熟度等级被分解成几个关键过程域，指明为了改进其软件过程组织应关注的区域，关键过程域识别出为了达到各成熟度等级所必须着手解决的问题。CMM 共有 18 个关键过程域，其中初始级无关键过程域。 CMM2 级(可重复级)包括 6 个关键过程域，为软件配置管理、软件质量保证、软件子合同管理、软件项目跟踪与监督、软件项目策划、软件需求管理； CMM3 级(已定义级)包括 7 个关键过程域，为同行评审、组间协调、软件产品工程、集成软件管理、培训大纲、组织过程定义、组织过程集点； CMM4 级(已管理级)包括 2 个关键过程域，为软件质量管理和定量过程管理；CMM5 级(优化级) 包括 3 个关键过程域，为过程更改管理、技术改革管理和缺陷预防。在 CMM 某一级达标时，必须是该级别的所有关键过程域满足要求，同时低级别的所有关键过程域也必须达标。因此，某单位进行 CMM3 级达标评级时，对 3 级和 2 级的关键过程域都需要检查。答案解析： (1) C (2) 简单、廉价、高速数据通信网络常见的拓扑结构由简单到复杂依次为：点对点、总线、树型、星形。点到点型指网络中一个信息源节点连接到一个或多个目的节点，是专用的链路，具有通信效率高，延迟小的优点，但是建立多点全互联的网络具有连线多、成本高、资源利用率低等缺点。总线型指网络中一个信息源节点连接到一个或多个目的节点，采用集中控制、令牌访问、 CSMA/CD 等方式，具有连线少、成本较低、资源利用率高等优点，但存在通信吞吐量低、延迟大的缺点，尤其在网络负载重的情况下。树型指网络中所有节点挂接到一个树形结构上，可以采用集中控制、令牌访问等方式，具有连线简单、成本较低的优点，但存在通信吞吐量低、延迟大的缺点，尤其在网络负载重的情况下。星形指网络中所有节点连接到中心交换机，节点之间的通信经过交换机路由转发，具有通信吞吐量高、延迟小、连线较简单的优点，但存在成本高、交换机单点故障风险的缺点。仁题为了满足嵌入式系统对高带宽、低延迟的通信要求，通过分析以上网络的拓扑结构特点， FC 网络应选择星形结构。星形结构是最佳的方案。 SAN 通常有 FCSAN 和 IPSAN 两种实现技术。FCSAN 采用 I/O 结合光线通道，IPSAN 采用 iSCSI 实现异地间数据交换，具有简单、廉价、高速等优势。答案解析：

(1) 按初始配置表给各模块供电 (2) 电源模块温度检测 (3) 向其他模块供电的各路电流检测 (4) 屏蔽中断 (5) 处理系统控制模块发来命令智能电源模块首先进行系统初始化，再根据系统初始配置表对嵌入式系统的其他模块供电。按照智能电源模块的工作过程，判断有无中断，如有中断，则进入中断处理程序。如没有中断，则周期性地查询本模块温度、各路电流(给各模块供电的)以及电源模块的供电是否异常，如果异常，则进行异常处理，并报系统管理模块，由系统管理模块进行决策。在中断处理程序中，首先屏蔽中断，喂看门狗，统计中断次数，接收系统控制模块的各种命令，处理系统控制模块发来的这些命令，打开中断。如果系统控制模块命令关机下电，则智能电源模块对所有模块(也包括自己)进行下电处理。智能电源模块上的管理软件处理流程图如图 1-3 所示。

第 2 题阅读以下关于某四轴飞行器系统设计的说明，回答问题 1 至问题 4。【说明】在某四轴飞行器系统设计中，利用惯性测量单元(IMU)、PID 电机控制、2.4G 无线遥控通信和高速空心直流电机驱动等技术来实现一个简易的嵌入式四轴飞行器方案。整个系统的设计包括飞控板和遥控板两部分，两者之间采用 2.4G 无线模块进行数据传输。飞控板采用高速单片机 STM32 作为处理器，采用含有三轴陀螺仪、三轴加速度计的运动传感器 MPU6050 作为惯性测量单元，通过 2.4G 无线模块和遥控板进行通信，最终根据 PID 控制算法以 PWM 方式驱动空心电机来控制目标。图 2-1 为李工设计的系统总体框图。飞控板和遥控板的核心处理器都采用 STM32F103。飞控系统的惯性测量单元采用 MPU6050 测量传感器，MPU6050 使用 IIC 接口，时钟引脚 SCL、数据引脚 SDA 和数据中断引脚分别接到 STM32 的对应管脚，图 2-2 为该部分原理图。遥控板采用 STM32 单片机进行设计，使用 AD 对摇杆模拟数据进行采集，采用 NRF2401 无线模块进行通信，图 2-3 为该部分原理图。

李工所设计的系统软件同样包含飞控板和遥控板两部分，飞控板软件的设计主要包括无线数据的接收、自身姿态的实时计算、电机 PID 增量的计算和 PWM 的电机驱动。遥控板主控制器软件通过 ADC 外设对摇杆数据进行采集，把采集到的数据通过 2.4G 无线通信模块发送至飞控板。图 2-4 为飞控系统的软件流程示意图。

问题：2.1 由图 2-1 系统总体框图设计可知，飞控板和遥控板之间是用 2.4G 无线通信进行数据传输，各自主处理器和无线通信模块之间是 SPI 接口。同时，在飞控板上，处理器和惯性测量单元是通过 IIC 进行数据交互。以下关于 SPI 接口和 IIC 接口的描述中，正确的是： (1)、(2)、(3)、(4)。 A. SPI 和 IIC 都是主从式通信方式 B. SPI 的数据收发线是各自独立的，IIC 也是同样 C. SPI 和 IIC 的传输都不需要片选控制 D. IIC 总线是一个多主机的总线，可以连接多于一个能控制总线的器件到总线 E. IIC 总线包括标准模式，快速模式和高速模式，相互之间的传输速度差异并不大 F. 在原理设计中，到底采用 SPI 和 IIC:哪种方式，需要依据外设芯片的接口而定 G. SPI 是一种环形总线结构 H. 在 IIC 总线上，可以有多个从设备具有相同的 IIC 地址

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