嵌入式系统设计师-68

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1、嵌入式系统设计师-68（总分：45.00，做题时间：90 分钟）一、试题一（总题数：1，分数：15.00）阅读下列说明和图，回答下问题。说明 操作系统主要功能之一是处理机管理，处理机管理主要是实现处理机扩充，以支持多个进程的并行运行， 提高计算机的计算效率。进程是动态的概念，通常称进程为程序的一次执行。进程的主体部分是程序，包括程序和数据。进程在执 行期间具备确定的状态。线程是进程中某个单独执行的控制流，也称为轻量进程。（分数：15.00）（1）.简述抢占（剥夺）式调度算法和非抢占式调度算法的特点。（分数：5.00） 正确答案：（） 解析：所谓抢占式，指按照一定的规则（例如优先数），在每次中断

2、处理结束后进行调度，选择条件最优的 进程投入运行； 所谓非抢占式调度是指，进程一旦被调度，就将一直运行，除非由于自身原因不能运行。本题考查操作系 统中进程、线程以及进程调度等方面的应用知识。在操作系统初始化时，创建所有进程，进程运行过程中，也可创建子进程。进程调度算法很多，归结为两 类，即抢占（剥夺）式和非抢占式。抢占式调度策略，指按照一定的规则（例如优先数），在每次中断处理结 束后进行调度，选择条件最优的进程投入运行。非抢占式调度是指，进程一旦被调度，就将一直运行，除 非由于自身原因不能运行。（2）.请从下列叙述中选择出正确的叙述。（该题为多选题）（分数：5.00）A. 在多进程多线程系统中

3、，处理机调度的最小单位是进程B. 线程可定义为进程内的一个执行单位，或者定义为进程内的一个可调度的实体丿C. 一个线程可以属于多个进程D. 进程处于可执行状态时，它的线程可以被调度执行，处于阻塞状态时，其所有线程均不能执行丿E. 进程的多个线程共享进程的地址空间 丿 解析：在多进程多线程系统中，处理机调度的最小单位是线程，而不是进程。 线程可定义为进程内的一个执行单位，或者定义为进程内的一个可调度的实体。 进程由一个或一组线程组成；一个线程属于且仅属于一个进程。 进程处于可执行状态时，它的线程可以被调度执行，而处于阻塞状态时，其所有线程均不能执行。 进程的多个线程共享进程的地址空间。（3）.进

4、程状态之间切换关系如图所示，具体说明进程三种状态的特点，并将三种状态之间的切换条件（a）正确答案：（）解析：运行状态特点：进程占有CPU，正在运行其程序时处于运行态。就绪状态特点：进程具备了一切运行的条件，但由于CPU正在运行别的进程而使它不能运行时，处于就绪 态。等待状态特点：进程由于自身原因必须等待某个条件的具备，否则不能继续运行时，处于等待态。（a）某个运行条件不能满足（例如等待资源）;（b）等待条件消失（例如等待的资源已经获得满足）;（c）进程自愿放弃CPU使用权，或被强制剥夺CPU使用权；(d) 就绪队列中的进程获得CPU使用权。图中给出了进程三个状态：运行、就绪、等待之间的切换关系

5、， 这三种状态的特点如下：进程拥有CPU，正在运行其程序时处于运行态；具备了一切运行的条件，但 由于CPU正在运行别的进程而使它不能运行时，进程处于就绪态；由于自身原因必须等待某个条件的具 备，否则不能继续运行时，进程处于等待态。对于正在运行的进程，当某个运行条件不能满足，例如等待某个资源时，便将CPU让出而转入等待态；当 等待条件消失，例如等待的资源已经获得满足，进程从等待态进入就绪态等待调度；处于运行态的进程， 如自愿放弃CPU，或被高优先级进程强制剥夺CPU使用权后，从运行态转入就绪态；控制权被释放后，CPU 将从就绪队列中选取排在最前面的进程投入运行。就绪队列中获得CPU使用权的进程，

6、便转入运行态。 三种状态的特点如下。(1) 运行态：进程占有CPU，正在运行其程序时处于运行态；(2) 就绪态：进程具备了一切运行的条件，但由于CPU正在运行别的进程而使它不能运行时，处于就绪态；(3) 等待态：进程由于自身原因必须等待某个条件的具备，否则不能继续运行时，处于等待态。 三种状态之间的切换条件分别为：(1) 某个运行条件不能满足(例如等待资源)；(2) 等待条件消失(例如等待的资源已经获得满足)；(3) 进程自愿放弃CPU使用权，或被强制剥夺CPU使用权；(4) 就绪队列中的进程获得CPU使用权。二、试题二(总题数：1，分数：15.00)阅读下列说明和图、表，回答下列问题。说明

7、某车载导航系统的结构如图所示，由导航处理系统和显示系统两部分组成。导航处理系统安装在某型车的导航处理系统由主处理机模块、电子盘模块、信号处理模块和电源模块组成，主处理机模块执行电子地图 功能、导航控制功能等，生成的导航显示画面通过信号线在LCD液晶彩色显示屏显示给驾驶员；信号处理 模块处理外部采集数据，将处理后的数据通过内部总线传输给主处理机模块；电子盘模块存储电子地图数 据及导航数据。显示系统由LCD液晶彩色显示屏、面板键盘(自定义键盘)和电源模块组成，主要是显示导航画面，也可通 过面板键盘进行导航控制。(分数： 15.00)(1) .GPS天线接收卫星信号，将定位信息以帧的形式，通过RS2

8、32串行接口传输给主处理机模块。通常RS232 的管脚规格如下表所示。采用 RS232 通信，如果发送的数据量超过接收方缓冲区时，可能在接收方缓冲区因处理时间延迟等导致接 收数据丢失。因此，需要进行流量控制。表RS232的管脚规格定义号码管脚名称说明1DCDData Carrier Detect2RXDReceive Data3TXDTransmit Data4DTRData Terminal Ready5GNDGround6DSRData Set Ready7RTSRequest To Send8CTSClear To Send9RIRing Indicator请回答下面三个问题。(1) 如

9、果通过软件进行流量控制，也就是将流量控制信息以特殊的数据进行发送，使用上表中的哪两个管脚 进行状态信息发送?(回答管脚名称)(2) 如果通过硬件方式进行流量控制，使用上表中的哪两个管脚进行状态信息发送?(回答管脚名称)(3) 若RS232适配器的FIFO深度为4B,通信波特率为9600bps，数据位为8位，无校验，停止位为1,无 数据流控。在应用设计中每次以4字节为单位进行数据发送，每两次发送之间严格控制时间间隔为 10ms， 连续发送100次，在此过程中，忽略所有由于调度等因素引起的发送延迟。那么，从第1次发送开始，到 第100次数据发送出去，消耗的时间为多少毫秒?(分数：5.00) 正确答

10、案：()解析：(1)RXD和TXD(或者TXD和RXD)(2) RTS 和 CTS(或者 CTS 和 RTS)(3) 993.75 本题主要考查嵌入式系统软硬件协同设计中串口 RS232 的基本软硬件应用知识。在RS-232标准中，字符是以将比特串一个接一个的串行(serial)方式传输，优点是传输线少，配线简单， 传送距离可以较远。最常用的编码格式是异步起停(asynchronous start-stop)格式，它使用一个起始比特 后面紧跟7或8个数据比特(bit)，然后是可选的奇偶校验比特，最后是一或两个停止比特。所以发送一个 字符至少需要10比特，带来的一个好的效果是使用全部的传输速率，

11、发送信号的速率以10划分。RS-232 设计之初是用来连接调制解调器做传输之用，也因此它的脚位意义通常也和调制解调器传输有关。 RS-232的设备可以分为数据终端设备(DTE, Data Terminal Equipment, For example, PC)和数据通信设 备(DCE, Data Communication Equipment)两类，这种分类定义了不同的线路用来发送和接受信号。一般来 说，计算机和终端设备有DTE连接器，调制解调器和打印机有DCE连接器。使用中采用配线分接器测试连 接，或者用试误法来判断电缆是否工作，常常需要参考相关的文件说明。RS-232指定了 20个不同的信

12、号 连接，由25个D-sub(微型D类)管脚构成的DB-25连接器。很多设备只是用了其中的一小部分管脚，出于 节省资金和空间的考虑不少机器采用较小的连接器，特别是9管脚的D-sub或者是DB-9型连接器广泛使用 在绝大多数PC机和其他许多设备上。DB-25和DB-9型的连接器在大部分设备上是雌型，但不是所有的都 是这样。在使用 RS232 进行数据传输时， RXD 和 TXD 管脚被用来进行数据的接收和发送， RS232 的流控方式包括无流 控，软件流控和硬件流控三种。无流控是指没有流控功能。软件流控也称之为XON/XOFF流控，使用控制字 符XON、XOFF来实现。在RS232数据通信过程中

13、，如果发送方收到XOFF字符则停止发送数据，反之如果收 到XON字符则重新开始发送数据。XON 一般定义为十六进制数0x11，XOFF为十六进制数0x13。硬件流控又 分为 DSR/DTR 流控和 CTS/RTS 流控。硬件流控是通过硬件的高低电平来通知发送方，接收方的缓冲区是否 快满了。CTS/RTS 流控时，RS232(DB9) 的 8 引脚为 RTS，7 引脚为 CTS。DSR/DTR 流控时，RS232(DB9) 的 6 引脚为 DSR， 4 引脚为 DTR。在使用 RS232 进行数据传送时，需要注意其配置方式，包括流控位宽，起始位宽等。在该题目中，数据位 宽为8bit，停止位为1b

14、it，无别的流控位，因此，每个字节传输需要的位宽为9bit，按照9600bps的速 率进行传输时，每个字节需要的时间为9/9600=0.9375ms，因此传输4字节需要的时间为 4X0.9375ms=3.75ms。在进行100次的传输中，每隔10ms传输一次，又由于同时忽略了其他调度时间，由 于3.75小于10，可知，在每10ms传输一次的过程中肯定是可以将对应的4字节数据传输完毕。因此，在 100次的传输中，前99次传输需要的时间是99X10ms=990ms，最后一次也就是第100次传输消耗的时间为 3.75ms，因此，总共需要的时间为990ms+3.75ms=993.75ms。(2).主处

15、理机模块与信号处理模块间通过双端口存储器进行数据交换。李工设计时，将双端口存储器空间 划分为两个缓冲区，两个缓冲区分别交替地接收信号处理机传输来的最新数据，然后按数据块方式提供给 用户程序使用。假设每个缓冲区的大小为512KB，将512KB数据写入当前空闲缓冲区接口服务为Write_Buffer，将当前有 效的512KB数据读出缓冲区的接口服务为Read_Buffer，假设双端口存储器中不提供硬件信号量，两个缓 冲区间的互斥操作由软件标记实现，软件对双端口存储器的单次操作(读写一个字的操作)为原子操作。 下面是用 C 语言设计的一组对双缓冲区的管理程序代码，请填补该程序代码中的空缺。int *

16、BufferFlag2; /* 0 表示无有效数据， 0xff 表示有新数据 */int *Mutex2; /*软件锁，0表示未锁定，Oxff表示锁定*/int Read_Buffer(int id, char *data); /*从缓冲区读数据，用于数据处理模块，id表示缓冲的序列号， 0表示缓冲区1,1表示缓冲区2, data为存放读取数据的缓冲，返回值表示读取到有效数据的长度*/ void Write_Buffer(int id, char *data); /*向缓冲区写数据，用于信号处理模块，id表示缓冲的序列 号，0表示缓冲区1，1表示缓冲区2, data为待写入数据的缓冲*/int INIT_