2022年嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)師下午題

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1.【問(wèn)答題】15分|閱讀下列說(shuō)明和圖，回答問(wèn)題1至問(wèn)題3,將解答填入答題紙的對(duì)應(yīng)欄內(nèi)?！菊f(shuō)明】

某艦載綜合處理系統(tǒng)由若干數(shù)據(jù)處理模塊、10處理模塊、信號(hào)處理模塊、圖形處理模塊、大容量處理模塊和電源模塊組成，各處理模塊通過(guò)CAN總線連接，如圖1-1所示。

為了提高綜合處理系統(tǒng)的處理速度，主要處理模塊都設(shè)計(jì)為多個(gè)處理器。其中，數(shù)據(jù)處理模塊有

串行RapidlO協(xié)議即SRIO通信協(xié)議，構(gòu)建了3層的協(xié)議體系。如圖1-3所示，分別是物理層、傳輸層、邏輯層。物理層定義了硬件接口的電器特性，并包括鏈路控制、初級(jí)流量控制和低級(jí)錯(cuò)誤管理等功能；傳輸層負(fù)責(zé)進(jìn)行尋址和路由信息管理；邏輯層定義了服務(wù)類型和包交換的格式。

邏輯層定義了數(shù)據(jù)包的格式，同時(shí)支持兩種操作方式，分別是直接IO/DMA方式和消息傳遞方式。

直接I0/DMA是一種常用的數(shù)據(jù)傳輸方式，發(fā)送端需要知道被訪問(wèn)設(shè)備的存儲(chǔ)空間地址映射，被訪問(wèn)端的操作基本由硬件實(shí)現(xiàn)。直接I0/DMA下，發(fā)起一次傳輸操作，需要有效數(shù)據(jù)、目標(biāo)器件ID、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、數(shù)據(jù)在被訪問(wèn)設(shè)備存儲(chǔ)空間的地址以及包優(yōu)先級(jí)等；同時(shí)，所有構(gòu)成的包的長(zhǎng)度為32bit的整數(shù)倍；若包長(zhǎng)度不能滿足要求，則添加附加位進(jìn)行彌補(bǔ)。

消息傳遞方式不要求發(fā)送節(jié)點(diǎn)知道目的節(jié)點(diǎn)的地址空間映射，當(dāng)數(shù)據(jù)到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)時(shí)，會(huì)根據(jù)郵箱號(hào)確定消息存儲(chǔ)位置。在消息傳遞模式下進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，除了有效載荷外還需要提供目的節(jié)點(diǎn)的ID、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、包優(yōu)先級(jí)和郵箱號(hào)等。

問(wèn)題：1.1可執(zhí)行程序有嚴(yán)格的格式，一般分為text段、data段和bss段，請(qǐng)解釋各段存放的內(nèi)容，并將答案填寫在答題紙的（1）?（3）中。

陳工程師寫了一段圖形圖像相關(guān)的程序，在程序中他定義了一個(gè)大數(shù)組，如下所示：

chararrMap[1024*1024]；

voidmain(void)

{...}

請(qǐng)問(wèn)此數(shù)組位于內(nèi)存哪個(gè)位置（即在那個(gè)段中）？請(qǐng)將答案寫到答題紙（4）處。

問(wèn)題：1.2RapidlO邏輯層中直接IO/DMA和消息傳遞這兩種傳輸方式的主要差異如表1-1所示。請(qǐng)完成表中的內(nèi)容，將表1-1中的（1）~（5）答案填寫在答題紙的對(duì)應(yīng)欄中。

問(wèn)題：1.3在IO處理模塊等多個(gè)模塊上，都采用中斷方式處理輸入輸出。在中斷處過(guò)程包括關(guān)中斷、保存斷點(diǎn)、識(shí)別中斷源等一系列步驟，如圖1-4所示，請(qǐng)完成其中的填空，將答案填寫在答題紙的對(duì)應(yīng)欄中。

2.【問(wèn)答題】15分|某智能農(nóng)業(yè)基地需要實(shí)時(shí)監(jiān)控各個(gè)蔬菜大棚的溫濕度，李工開發(fā)了一款溫濕度監(jiān)測(cè)儀，硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)部分如圖2-1所示。

李工采用STM32作為主控處理器，利用TS-FTM01傳感器進(jìn)行溫度和濕度采集，采用GSM/GPRS/GPS三合一模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)溫濕度采集數(shù)據(jù)的上報(bào)。TF-FTM01傳感器和主處理器之間采用RS485總線進(jìn)行通信。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，使用STM32處理器實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)TF-FTM01傳感器的數(shù)據(jù)讀取。GSM/GPRS/GPS三合一模塊可以實(shí)現(xiàn)自我定位，并把采集到的溫濕度數(shù)據(jù)進(jìn)行上報(bào)，該模塊和STM32處理器之間采用RS232進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

TS-FTM01傳感器使用RS485通信機(jī)制，每個(gè)傳感器的RS485通信地址可以通過(guò)如圖2-2所示的撥碼開關(guān)進(jìn)行配置。撥碼開關(guān)一共有6位，實(shí)現(xiàn)對(duì)TS-FTM01傳感器地址的編碼。

STM32處理器具有通用同步異步收發(fā)器（USART)，USART利用分?jǐn)?shù)波特率發(fā)生器提供寬范圍的波特率選擇。STM32處理器的波特比率寄存器USART桞RR的定義如圖2-3和表2-1所示。

問(wèn)題：2.1RS232和RS485都屬于串行通信總線，以下關(guān)于串行通信、RS232、RS485的敘述中，正確的是（1）、（2）、（3）、（4）。請(qǐng)將答案填寫在答題紙的對(duì)應(yīng)欄中。

A.RS232支持全雙工通信，只允許一對(duì)一通信

B.RS232采用差分傳輸方式進(jìn)行數(shù)據(jù)信號(hào)的傳輸

C.RS232傳輸距離遠(yuǎn)，傳輸距離最遠(yuǎn)可達(dá)上千米

D.RS485—般采用兩線制進(jìn)行半雙工通信，允許一對(duì)多通信

E.RS485采用差分傳輸方式，抗干擾能力強(qiáng)，傳輸距離遠(yuǎn)

F.在進(jìn)行嵌入式開發(fā)時(shí)，常采用RS485作為調(diào)試串口使用

G.RS232典型的連接器包括DB9和DB25,僅使用三線也可進(jìn)行基本逍信

問(wèn)題：2.2STM32處理器具有通用同步異步收發(fā)器（USART），USART利用分?jǐn)?shù)波特率發(fā)生器提供寬范圍的波特率選擇。波特率的計(jì)算公式為：

其中，fck為給外設(shè)的時(shí)鐘，USARTDIV是一個(gè)無(wú)符號(hào)數(shù)，其值設(shè)置在USART_BRR寄存器中。假設(shè)給外設(shè)提供的時(shí)鐘頻率fck=72MHz,GSM/GPRS/GPS三合一模塊所需的波特率為115200,則USARTDIV的值應(yīng)為（1）,USART_BRR寄存器的十木進(jìn)制值應(yīng)為⑵。請(qǐng)完成其中的填空，將答案填寫在答題紙的對(duì)應(yīng)欄中。

問(wèn)題：2.3RS485總線使用特制的RS485芯片，最大支持節(jié)點(diǎn)數(shù)可達(dá)128個(gè)以上。該系統(tǒng)的RS485總線上最多可以支持（1）個(gè)TS-FTM01傳感器？請(qǐng)完成其中的填空，將答案填寫在答題紙的對(duì)應(yīng)欄中。

問(wèn)題：2.4基于圖2-1所示的硬件設(shè)計(jì)，需要實(shí)現(xiàn)某地點(diǎn)的溫濕度數(shù)據(jù)的定時(shí)上報(bào)功能。該功能要求以T為周期讀取RS485總線上16個(gè)TS-FTM01傳感器（地址編碼為0?15）的溫濕度數(shù)據(jù)，通過(guò)GPS獲取當(dāng)前的位置信息，然后通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)把溫濕度數(shù)據(jù)和定位信息發(fā)送到固定的手機(jī)號(hào)碼上。需要特別指出的是，在圖2-1所示的硬件設(shè)計(jì)中未使用專用的RS485芯片，STM32端的RS485總線是通過(guò)GPIO45和GPIO46兩根G310口線模擬出的，即通過(guò)兩根GPIO口線的高低電平變化來(lái)模擬RS485數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議”

基于上述硬件和軟件設(shè)計(jì)，請(qǐng)從以下選項(xiàng)中選擇正確的操作，把圖2-4所示的軟件流程補(bǔ)充完整，將流程圖2-4中的（1）-（3）的答案填寫在答題紙的對(duì)應(yīng)欄口。

A.設(shè)置GPIO45為輸入模式，設(shè)置GPIO46為輸出模式

B.設(shè)置GPIO45和GPIO46為輸入模式

C.設(shè)置GPIO45為輸出模式，設(shè)置GPIO46為輸入模式

D.設(shè)置GPIO45和GPIO46為輸出模式

E.addr16

F.addr=16

本方案利用低速串行總線遍歷讀取16個(gè)傳感器的溫濕度數(shù)據(jù)及GPS的定位信息，并通過(guò)GSM實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)上報(bào)。該執(zhí)行過(guò)程需要消耗一定的時(shí)間，導(dǎo)致現(xiàn)有的算法流程并不能精確實(shí)現(xiàn)以T為周期進(jìn)行溫濕度數(shù)據(jù)的采集和上報(bào)。為了修正該問(wèn)題，需要把圖2-4所示流程中的步驟（4）調(diào)整到步驟（5）后執(zhí)行。請(qǐng)完成其中的填空，將答案填寫在答題紙的對(duì)應(yīng)欄中。

3.【問(wèn)答題】15分|閱讀下列說(shuō)明，回答問(wèn)題1至問(wèn)題3，將解答填入答題紙的對(duì)應(yīng)欄內(nèi)。

【說(shuō)明】

某飛行器供油閥控制軟件通過(guò)控制左右兩邊的油箱BL、BR向左右發(fā)動(dòng)機(jī)EL、ER供油，既要保證飛行器的正常飛行，又要保證飛行器的平衡，該軟件主要完成的功能如下：

（1）無(wú)故障情況下，控制左油箱Bl向左發(fā)動(dòng)機(jī)BL供油，右油箱EL向右發(fā)動(dòng)機(jī)BR供油，不上報(bào)故障；

（2）當(dāng)左油箱BL故障時(shí)，控制右油箱BR分別向左、右發(fā)動(dòng)機(jī)EL和ER供汩，并上報(bào)二級(jí)故障——左油箱故障；

（3）當(dāng)右油箱BR故障時(shí)，控制左油箱BL分別向左、右發(fā)動(dòng)機(jī)EL和ER供汩，并上報(bào)二級(jí)故障——右油箱故障；

（4）當(dāng)左發(fā)動(dòng)機(jī)EL故障時(shí)，根據(jù)左右油箱的剩油量決定（如果左右油箱剩油量之差大于等于50升，則使用剩油量多的油箱供油，否則同側(cè)優(yōu)先供油）左油箱BL還是右油箱BR向右發(fā)動(dòng)機(jī)Er供油，并上報(bào)一級(jí)故障——左發(fā)動(dòng)機(jī)故障；

（5）當(dāng)右發(fā)動(dòng)機(jī)ER故障時(shí)，根據(jù)左右油箱的剩油量決定（如果左右油箱剩油量之差大于等于50升，則使用剩油量多的油箱供油，否則同側(cè)優(yōu)先供油）左油箱BL.還是右油箱BR向左發(fā)動(dòng)機(jī)El供油，并上報(bào)一級(jí)故障——右發(fā)動(dòng)機(jī)故障；

（6）當(dāng)一個(gè)油箱和一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)同時(shí)故障時(shí)，則無(wú)故障的油箱為無(wú)故障發(fā)動(dòng)機(jī)供油，并上報(bào)一級(jí)故障——故障油箱和發(fā)動(dòng)機(jī)所處位置；

（7）當(dāng)兩個(gè)油箱或兩個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)同時(shí)故障或存在更多故障時(shí)，則應(yīng)進(jìn)行雙發(fā)斷油控制，并上報(bào)特級(jí)故障——兩側(cè)油箱或兩側(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)故障；

（8）故障級(jí)別從低到高依次為二級(jí)故障、一級(jí)故障和特級(jí)故障，如果低級(jí)故障和高級(jí)故障同時(shí)發(fā)生，則只上報(bào)最高級(jí)別故障。

問(wèn)題：3.1在嵌入式軟件測(cè)試中，一般采用的測(cè)試方法有白盒測(cè)試、黑盒測(cè)試和灰盒測(cè)試方法，白盒測(cè)試方法中需要基于（1）進(jìn)行測(cè)試;根據(jù)本題給定的條件，最恰當(dāng)?shù)臏y(cè)試方法應(yīng)選擇（2）。

問(wèn)題：3.2覆蓋率是度量測(cè)試完整性的一個(gè)手段，也是度量測(cè)試有效性的一個(gè)手段。在嵌入式軟件白盒測(cè)試過(guò)程中，通常以語(yǔ)句覆蓋率、分支覆蓋率和MC/DC覆蓋率作為度量指標(biāo)。

在實(shí)現(xiàn)第6條功能時(shí)，設(shè)計(jì)人員對(duì)部分功能采用了下列算法：

if（（BL==故障）（EL==故障））

{BR供油ER；BL斷油；EL斷油；}

請(qǐng)指出對(duì)上述算法達(dá)到100%語(yǔ)句覆蓋、100%分支(DC)覆蓋和100%MC/DC覆蓋所需的最少測(cè)試用例數(shù)目。請(qǐng)完成表3-1中的(1)?(3)填空，并將答案填寫在答題紙的對(duì)應(yīng)欄中。

問(wèn)題：3.3為了測(cè)試此軟件功能，測(cè)試人員設(shè)計(jì)了表3-2所示的測(cè)試用例，請(qǐng)?zhí)顚懺摫碇械目?1)?(9),并將答案填寫在答題紙的對(duì)應(yīng)欄中。

4.【問(wèn)答題】15分|閱讀下列說(shuō)明，回答問(wèn)題1至問(wèn)題3,將答案填入答題紙的對(duì)應(yīng)欄內(nèi)。

【說(shuō)明】

某直升機(jī)的顯示控制計(jì)算機(jī)是其座艙顯控系統(tǒng)的核心部件，將來(lái)自飛行員的參數(shù)和控制命令與載機(jī)的飛行參數(shù)信息進(jìn)行融合處理后，在顯示器上顯示。該顯示控制計(jì)算機(jī)由一個(gè)顯示控制單元和一個(gè)輸入輸出單元組成，它們之間通過(guò)雙口RAM進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,如圖4-1所示。

顯示控制單元采用Freescale公司的PowerPC8270高性能、低功耗32位處理器，并設(shè)計(jì)有系統(tǒng)FLASH存儲(chǔ)器、用戶FLASH存儲(chǔ)器、SDRAM存儲(chǔ)器。CPU內(nèi)部賓成存儲(chǔ)器控制器，提供地址譯碼、數(shù)據(jù)處理周期訪問(wèn)時(shí)序、SDRAM時(shí)鐘等功能。

輸入輸出單元采用Ti公司的DSPF2812高性能、低功耗16位處理器，采用ARINC429總線用于接收導(dǎo)航計(jì)算機(jī)、大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)等外部設(shè)備的數(shù)據(jù)。ARINC429解算程序嚴(yán)格遵循ARINC429規(guī)范，其通用字格式如表4-1所示，字長(zhǎng)32Bit,不用的數(shù)據(jù)位填“0”。當(dāng)接收到ARINC429數(shù)據(jù)后，首先判斷狀態(tài)位，只有在狀態(tài)和標(biāo)號(hào)正確的情況下，才進(jìn)一步根據(jù)分辨率等進(jìn)行解算數(shù)據(jù)的含義。

問(wèn)題1系統(tǒng)FLASH存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量是8MB,用于存儲(chǔ)CPU模塊引導(dǎo)程序、BIT測(cè)試程序，F(xiàn)LASH在板編程程序，網(wǎng)口操作系統(tǒng)，用戶程序。系統(tǒng)FLASH地址分配在存儲(chǔ)空間的高端，地址空間為（1）~OxFFFFFFFF。

用戶FLASH存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量是為（2）,用于記錄數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。FLASH地址分配在存儲(chǔ)空間的高端，地址空間為0x78000000?0x7BFFFFFF。

SDRAM的存儲(chǔ)容量是256MB,用于運(yùn)行操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件，地址空間位于存儲(chǔ)器的低端0x00000000~3）。

請(qǐng)完成（1）~（3）填空，并將答案填寫在答題紙的對(duì)應(yīng)欄中。

問(wèn)題2根據(jù)ARINC429數(shù)據(jù)的標(biāo)號(hào)（D8-D1）可知該數(shù)據(jù)為高度表數(shù)據(jù)。根據(jù)系統(tǒng)定義，高度表數(shù)據(jù)的分辨率為0.1米，即D9為1表示0.1米，D10為1表示0.2米，D11為1表示0.4米，依此類推。

若接收數(shù)據(jù)幀中D28-D9位是0000.0000.0111.1101.0000,則當(dāng)前的高度是（1）米。若當(dāng)前的高度是100米，則數(shù)據(jù)幀中D28-D9位應(yīng)為（2）。

請(qǐng)完成（1）和（2）填空，并將答案填寫在答題紙的對(duì)應(yīng)欄中。

問(wèn)題3顯示控制單元和輸入輸出單元通過(guò)雙口jiao換信息，兩個(gè)處理器上的軟件采用相同定義的結(jié)構(gòu)體來(lái)定義雙口單元，方便交換信息。以下是雙口結(jié)構(gòu)體定義：

typedefstruct

{

charctrlWord;/*通道工作方式控制字*/

charhead;/*F1FO控制頭指針*/

chartail;/*FIFO控制尾指針*/

shortfifo[32];/*FIFO緩沖區(qū)*/

}SPM_CHAN_RX429;/*ARINC429接收通道定義*/

為了避免由于不同的編譯環(huán)境對(duì)上述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不同的編譯結(jié)果，建議對(duì)上述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)通過(guò)設(shè)置緊縮屬性（packed屬性），強(qiáng)迫編譯器采用字節(jié)對(duì)齊方式，在該模式下,SPM_CHAN_RX429結(jié)構(gòu)體占用（1）字節(jié)的存儲(chǔ)空間。

ARINC429接收通道設(shè)計(jì)為由一個(gè)首尾相連的FIFO數(shù)組形成的環(huán)形隊(duì)列。輸入輸出單元根據(jù)頭指針向環(huán)形隊(duì)列寫入數(shù)據(jù)，頭指針始終指向下一個(gè)要寫入的位置，并且限制寫入數(shù)據(jù)最多為31個(gè)，即隊(duì)尾與隊(duì)首之間至少保留一個(gè)元素的空間。

顯示控制單元根據(jù)尾指針從環(huán)形隊(duì)列讀取數(shù)據(jù)，尾指針始終指向下一個(gè)要讀取的位置。初始化環(huán)形隊(duì)列的C語(yǔ)言為：

typedefstruct

{

charctrlWord;/*通道工作方式控制字*/

charhead;/*F1FO控制頭指針*/

chartail;/*FIFO控制尾指針*/

shortfifo[32];/*FIFO緩沖區(qū)*/

}SPM_CHAN_RX429;/*ARINC429接收通道定義*/

SPM_CHAN_RX429*pBuf;

pBuf=（SPM_CHAN_RX429*）ADDR_3RAM_PPC;/*雙口地址的宏定義*/pBuf-ctrlWord=0；

pBuf-head=O;pBuf-tail=O；

判斷隊(duì)列為空的C語(yǔ)言為（2）。

判斷隊(duì)列為滿的C語(yǔ)言為(3)。；

請(qǐng)完成(1)~(3)填空，并將答案填寫在答題紙的對(duì)應(yīng)欄中。

5.【問(wèn)答題】15分|下面是關(guān)于C語(yǔ)言的基本概念和編程方面的敘述，回答問(wèn)題1至問(wèn)題3,埒答案填入答題紙的對(duì)應(yīng)欄內(nèi)。

【說(shuō)明】

企業(yè)根據(jù)利潤(rùn)提成發(fā)放獎(jiǎng)金。利潤(rùn)低于或等于10萬(wàn)元時(shí)，獎(jiǎng)金可提10%；利潤(rùn)高于10萬(wàn)元，低于20萬(wàn)元時(shí)，低于10萬(wàn)元的部分按10%提成，高于10萬(wàn)元的部分，可提成15%；利潤(rùn)在20萬(wàn)到40萬(wàn)之間時(shí)，高于20萬(wàn)元的部分，可提成20%；40萬(wàn)到60萬(wàn)之間時(shí)高于40萬(wàn)元的部分，可提成25%；60萬(wàn)到100萬(wàn)之間時(shí)，高于60萬(wàn)元的部分，可提成30%；高于100萬(wàn)元時(shí)，高于100萬(wàn)元的部分可提成35%o已知企業(yè)本年度12個(gè)月的月利潤(rùn)存儲(chǔ)在數(shù)組profit中，程序要求根據(jù)月利潤(rùn)計(jì)算月獎(jiǎng)金并存儲(chǔ)到數(shù)組bonus中，然后計(jì)算并返回該企業(yè)的年度總利潤(rùn)total_profito該程序的實(shí)現(xiàn)如下：

【程序】

intcalculate_bonus(constintprofit[],intbonus[])

{

intn=12；

inti=0；

intsum_profi