宜宾学院《嵌入式系统设计实验》2023-2024学年第二学期期末试卷

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2023-2024学年第二学期期末试卷院(系)_______班级_______学号_______姓名_______题号一二三四总分得分批阅人一、单选题（本大题共25个小题，每小题1分，共25分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）1、当开发一个基于嵌入式操作系统的智能门锁系统时，需要考虑到安全性和便捷性的平衡。以下哪种身份认证方式可能会被采用？（）A.指纹识别B.密码输入C.蓝牙配对D.以上都是2、嵌入式操作系统在与网络连接时，需要考虑网络的稳定性和可靠性。假设一个远程监控设备的嵌入式系统，通过无线网络进行数据传输。以下关于网络连接的描述，哪一项是不正确的？（）A.选择稳定的无线网络协议，如Wi-Fi或蓝牙B.可以不考虑网络信号的强度和干扰，只要能连接就行C.对网络数据进行校验和纠错，确保数据的准确性D.建立网络连接的重试机制，以应对暂时的网络故障3、在嵌入式系统开发中，电源管理的策略需要根据系统的工作模式进行调整。假设一个嵌入式设备有正常工作模式和低功耗模式。以下关于电源管理模式切换的描述，正确的是：（）A.根据系统的负载和任务需求，自动在不同模式之间切换B.由用户手动选择电源管理模式，以适应不同的使用场景C.系统始终保持在正常工作模式，以保证性能不受影响D.低功耗模式只在电池电量低于一定阈值时启用4、嵌入式操作系统的内核同步机制用于保证多任务环境下数据的一致性和正确性。假设多个任务同时访问共享资源。以下关于内核同步机制的描述，哪一项是错误的？（）A.信号量可以用于实现任务之间的互斥和同步B.互斥锁可以保证在同一时刻只有一个任务访问共享资源C.条件变量用于任务之间的等待和通知，通常与互斥锁配合使用D.内核同步机制会增加系统的开销，因此在实际应用中应该尽量避免使用5、在嵌入式系统中，实时时钟（RTC）是一个重要的组件。假设一个嵌入式设备需要精确的时间记录和定时功能。以下关于实时时钟的描述，正确的是：（）A.实时时钟由电池供电，即使设备断电也能保持时间B.实时时钟的精度主要取决于晶振的频率，频率越高精度越高C.可以通过软件编程设置实时时钟的初始时间和闹钟功能D.以上描述都是关于嵌入式系统中实时时钟的正确特点6、嵌入式操作系统的中断处理机制直接影响系统的响应性能。假设一个嵌入式系统需要实时响应外部中断事件。以下关于中断处理的描述，正确的是：（）A.中断处理程序应尽量短小精悍，快速完成关键处理，将复杂操作放入后台任务B.中断处理程序可以执行长时间的复杂计算，以一次性完成所有相关处理C.忽略中断优先级，按照接收顺序依次处理中断D.中断处理完全由硬件负责，操作系统不参与7、对于一个运行嵌入式操作系统的智能交通系统设备，例如车载导航仪，需要快速处理大量的地理信息和实时交通数据。以下哪种数据结构和算法更适合提高数据处理的效率？（）A.二叉搜索树，用于快速查找数据B.哈希表，实现快速的插入和查找C.链表，方便数据的动态添加和删除D.数组，简单直观但查找效率较低8、在嵌入式操作系统中，实时性是一个关键特性。假设一个嵌入式系统用于控制医疗设备，对响应时间有严格要求。以下关于实时操作系统（RTOS）在这种场景下的特点描述，正确的是：（）A.RTOS能够保证任务在规定的时间内完成响应，具有确定性B.RTOS采用复杂的调度算法，导致系统资源开销较大，但能确保实时性C.RTOS不支持多任务处理，以专注于关键任务的实时响应D.RTOS对硬件资源要求较低，适用于资源受限的嵌入式设备9、在嵌入式操作系统中，以下哪种内存分配方式速度较快但容易产生内存碎片？（）A.动态分配B.静态分配C.堆分配D.栈分配10、嵌入式操作系统中的任务优先级反转是一个需要解决的问题。假设一个高优先级任务因为等待一个被低优先级任务占用的资源而被阻塞。以下关于解决任务优先级反转的方法，正确的是：（）A.使用优先级继承机制，暂时提高占用资源的低优先级任务的优先级B.始终保持高优先级任务的优先级不变，让低优先级任务等待C.降低高优先级任务的优先级，避免出现优先级反转D.直接终止低优先级任务，释放资源给高优先级任务11、嵌入式操作系统在工业控制领域有着广泛应用。假设一个工业控制系统需要高稳定性和确定性的操作。以下关于工业控制中操作系统的特点，正确的是：（）A.具备硬实时性、高可靠性和可预测的性能B.可以容忍一定程度的延迟和不确定性C.对操作系统的稳定性和性能要求不高，功能实现为主D.工业控制中的操作系统与一般嵌入式系统相同12、嵌入式操作系统与外部设备的通信接口通常采用串行通信或并行通信。假设一个工业控制设备的嵌入式系统需要与多个传感器进行高速通信。以下关于通信接口选择的描述，哪一项是不正确的？（）A.串行通信速度慢，但线路简单，适合远距离传输B.并行通信速度快，但线路复杂，适合短距离传输C.只考虑通信速度，选择最快的通信接口，不考虑其他因素D.根据实际需求综合考虑通信速度、距离、成本等因素选择合适的通信接口13、当一个嵌入式操作系统需要与外部网络进行通信，例如物联网设备上传数据到云服务器，在网络连接不稳定或带宽有限的情况下，以下哪种数据传输协议和技术更适合保证数据的可靠传输？（）A.TCP协议，提供可靠的面向连接的传输B.UDP协议，快速但不可靠的传输C.HTTP协议，基于请求-响应模式D.MQTT协议，专为低带宽和不稳定网络设计14、对于一个运行嵌入式操作系统的无人机飞行控制系统，需要对飞机的姿态、速度和位置等信息进行实时采集和处理，并根据控制算法生成控制指令。在这种高动态和实时性要求的场景下，以下哪种传感器融合技术能够提供更准确和可靠的状态估计？（）A.简单的加权平均融合B.基于卡尔曼滤波的融合C.不进行传感器融合，单独使用单个传感器数据D.随机选择传感器数据进行融合15、在嵌入式操作系统中，设备驱动程序起着重要的作用。假设要为一个新型的传感器开发设备驱动程序，该传感器具有独特的接口和通信协议。为了确保驱动程序的高效性、稳定性和可移植性，以下哪种开发方法和技术是最为关键的？（）A.直接在操作系统内核中编写驱动代码B.使用操作系统提供的驱动框架和接口C.参考类似传感器的驱动程序进行修改D.自行设计全新的驱动架构16、在嵌入式操作系统中，内存管理是一个关键部分。假设一个嵌入式设备需要同时运行多个任务，且这些任务对内存的需求各不相同。有的任务需要较大的连续内存空间来处理大量数据，有的任务则只需要较小的内存块进行频繁的读写操作。在这种情况下，以下哪种内存管理策略更适合？（）A.固定分区分配，将内存预先划分为固定大小的分区B.动态分区分配，根据任务需求实时分配内存C.分页式内存管理，将内存划分为固定大小的页D.分段式内存管理，根据程序的逻辑分段分配内存17、在嵌入式操作系统的开发中，代码优化是提高系统性能的重要环节。假设一个嵌入式系统的某个关键函数执行效率较低，需要进行优化。以下哪种优化方法在不影响功能的前提下能够最大程度地提高性能？（）A.减少函数的参数数量B.使用更高效的算法重新实现函数C.减少函数内部的条件判断D.增加函数的代码注释以提高可读性18、在嵌入式系统的内存保护机制中，虚拟内存通常不是必需的。假设一个简单的电子秤的嵌入式系统，内存资源有限。以下关于内存保护的描述，哪一项是不正确的？（）A.可以使用硬件机制来实现内存访问的权限控制B.不需要复杂的内存保护机制，因为系统功能简单C.内存保护会增加系统的开销，在简单系统中可以忽略D.即使是简单系统，也应该采用虚拟内存来提高内存管理的灵活性19、在嵌入式系统的应用开发中，多任务调度是常见的需求。假设一个嵌入式设备需要同时运行多个实时任务和非实时任务。以下关于任务调度的描述，哪一项是不正确的？（）A.实时任务通常具有更高的优先级，以保证其在规定时间内得到执行B.非实时任务可以在实时任务空闲时获得处理器资源C.任务调度算法只考虑任务的优先级，不考虑任务的执行时间和资源需求D.可以采用抢占式调度或非抢占式调度策略，根据系统需求进行选择20、嵌入式操作系统的内核移植是一项复杂的工作。假设要将一个现有的内核移植到一个新的硬件平台上，需要修改内核的多个部分。以下哪个方面的修改通常是最为关键和困难的？（）A.驱动程序的适配B.内存管理的调整C.进程调度的优化D.中断处理的修改21、在嵌入式操作系统中，以下哪种同步机制可以用于实现多个线程对共享资源的互斥访问？（）A.互斥锁B.条件变量C.自旋锁D.以上都是22、嵌入式系统中的实时内核通常需要满足严格的时间约束。假设一个实时内核需要在规定的时间内完成任务调度和中断处理，以下关于实时内核性能评估的描述，哪一项是不准确的？（）A.可以通过测量任务切换时间、中断响应时间等指标来评估实时内核的性能B.实时内核的性能只与软件实现有关，与硬件平台无关C.最坏情况执行时间（WCET）是评估实时内核性能的重要参数之一D.实时内核的性能评估需要在实际的应用场景中进行，以获得准确的结果23、嵌入式操作系统中的任务间通信机制有多种，如信号量、消息队列和共享内存。假设一个嵌入式系统中有多个任务需要协同工作。以下关于任务间通信的描述，哪一项是不正确的？（）A.信号量用于实现任务之间的同步和互斥B.消息队列可以传递较大的数据量，但通信效率相对较低C.共享内存可以提供快速的数据交换，但需要注意数据的一致性D.任务间通信机制的选择只取决于任务的数量，与数据量和通信频率无关24、嵌入式操作系统中的看门狗（Watchdog）机制用于监测系统的运行状态。假设一个嵌入式系统在运行过程中出现死机。以下关于看门狗的描述，哪一项是不正确的？（）A.看门狗定时器在规定时间内未被刷新，系统会自动复位B.可以通过软件编程设置看门狗的超时时间和复位策略C.看门狗机制只能用于检测软件故障，对硬件故障无效D.合理使用看门狗可以提高系统的可靠性和稳定性25、在一个基于嵌入式操作系统的智能传感器网络中，节点之间需要进行低功耗、远距离的无线通信。以下哪种无线通信技术可能是最佳选择？（）A.ZigbeeB.Wi-FiC.BluetoothD.LoRa二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）简述如何在嵌入式系统中实现高效的数学运算（如浮点数运算）。2、（本题5分）简述代码覆盖率分析工具的作用和使用方法。3、（本题5分）解释基于传感器数据的电源管理策略。4、（本题5分）解释定位数据的获取和处理。三、编程题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）实现一个嵌入式程序，使用指纹识别模块进行身份验证。2、（本题5分）利用嵌入式操作系统实现一个DMA数据传输程序，提高数据传输效率。3、（本题5分）在嵌入式操作系统中，实现一个Zigbee终端设备程序，加入Zigbee网络。4、（本题5分）用嵌入式操作系统编写一个加速度传感器驱动程序，获取加速度数据。5、（本题5分）在嵌入式系统中，实现一个二叉树数据结构，并