嵌入式开发面试题和答案

嵌入式开发面试题和答案

一、选择题（本题型共15题，每题1分，共15分）

1.嵌入式系统与通用计算机系统相比，最显著的特点是（）A.处理速度更快B.体积更小、功耗更低C.只能运行特定功能D.必须使用C语言开发

2.以下不属于嵌入式系统核心组成部分的是（）A.微处理器B.操作系统C.键盘鼠标D.存储器

3.8051单片机的程序存储器地址空间大小通常为（）A.1KBB.4KBC.64KBD.128KB

4.ARM Cortex-M系列微处理器属于（）架构A.RISCB.CISCC.DSPD.MCU

5.以下哪种存储器断电后数据会丢失（）A.ROM第1页共14页B.FlashC.RAMD.EEPROM

6.UART通信中，用于同步收发双方数据速率的是（）A.数据位B.停止位C.波特率D.校验位

7.SPI总线通常需要的信号线数量是（）A.2根B.3根C.4根D.5根

8.嵌入式系统中，中断服务程序（ISR）的执行过程不包括（）A.保护现场B.执行中断处理逻辑C.关闭中断D.恢复现场

9.FreeRTOS中，创建一个任务使用的函数是（）A.xTaskCreateB.taskCreateC.createTaskD.taskStart

10.以下哪种调试工具主要用于嵌入式系统硬件调试（）A.Serial WireViewer SWV第2页共14页B.Logic AnalyzerC.J-LinkD.GDB

11.嵌入式系统中，若需要实时响应外部事件，优先选择的操作系统类型是（）A.实时操作系统（RTOS）B.桌面操作系统（如Windows）C.服务器操作系统（如Linux）D.无操作系统

12.嵌入式系统的功耗优化措施不包括（）A.降低CPU频率B.使用低功耗外设C.增加LED指示灯D.优化睡眠模式

13.CAN总线属于哪种类型的通信协议（）A.短距离、低速率B.短距离、高速率C.长距离、低速率D.长距离、高速率

14.在嵌入式C语言中，关键字volatile的主要作用是（）A.声明变量为局部变量B.防止编译器对变量进行优化C.定义常量D.声明函数为内联函数

15.嵌入式系统中，“Bootloader”的主要功能是（）第3页共14页A.启动操作系统内核B.格式化硬盘C.编译程序代码D.调试硬件故障

二、填空题（本题型共15题，每题1分，共15分）

1.嵌入式系统是指______、______、______的专用计算机系统

2.常见的嵌入式微处理器架构包括______、______、______等（至少列举3种）

3.嵌入式系统的存储器通常分为______、______、______三大类

4.I2C总线的两根信号线分别是______（时钟线）和______（数据线）

5.中断优先级的作用是当多个中断发生时，______的中断先被响应

6.嵌入式操作系统（RTOS）的核心调度算法通常有______、______、______等（至少列举2种）

7.嵌入式系统中，“DMA”的中文全称是______，其主要作用是______

8.常用的嵌入式开发语言包括______、______、______（至少列举2种）

9.嵌入式系统的调试方法主要有______、______、______（至少列举3种）

10.嵌入式系统的电源管理模式通常包括______、______、______（至少列举3种）

11.在ARM Cortex-M系列中，NVIC的中文全称是______，用于管理______第4页共14页

12.嵌入式系统中，“GPIO”的中文全称是______，其工作模式通常有______、______、______（至少列举2种）

13.嵌入式Linux系统的组成部分通常包括______、______、______（至少列举3种）

14.嵌入式系统中，“中断嵌套”是指______

15.调试嵌入式程序时，若需要观察变量实时值，常用的工具是______

三、简答题（本题型共15题，每题3分，共45分）

1.简述嵌入式系统与通用计算机系统在硬件组成和应用场景上的主要区别

2.解释什么是“中断”，并说明嵌入式系统中中断的主要作用

3.说明RAM和ROM的功能区别，并列举嵌入式系统中常用的RAM和ROM类型

4.简述SPI总线的通信特点，以及它与I2C总线在应用场景上的差异

5.解释FreeRTOS中“任务调度”的概念，以及任务状态（就绪态、运行态、阻塞态）的含义

6.说明嵌入式系统中“低功耗设计”的重要性，并列举至少3种低功耗优化策略

7.简述嵌入式C语言中static关键字的作用（至少列举2点）

8.解释什么是“Bootloader”，并说明其在嵌入式系统启动过程中的核心作用

9.说明嵌入式系统中“DMA传输”与“中断传输”的主要区别

10.简述嵌入式系统中“分时复用”和“空间复用”的概念，并举例说明其应用第5页共14页

11.解释什么是“嵌入式实时性”，以及RTOS如何保证系统的实时性

12.说明嵌入式系统中“看门狗定时器（WDT）”的作用

13.简述调试嵌入式系统时“J-Link”工具的主要功能

14.解释嵌入式系统中“多任务”和“多进程”的概念，以及在RTOS中的实现方式

15.说明嵌入式系统中“电源纹波”的危害，以及如何进行电源滤波设计

四、综合应用题（本题型共15题，每题5分，共75分）

1.用C语言编写一个基于STM32的延时函数，假设系统时钟频率为72MHz，要求延时时间为100ms（不使用库函数，需说明计算过程）

2.分析嵌入式系统中“数据类型”（如int、unsigned int、char）在不同硬件平台（32位、64位）下的长度差异，并说明原因

3.简述在嵌入式系统中如何通过“中断”实现按键消抖，并写出关键步骤

4.说明嵌入式系统中“内存泄漏”的概念，以及如何在开发中避免内存泄漏（至少列举3点）

5.用伪代码描述FreeRTOS中“任务创建-调度-删除”的完整流程

6.分析嵌入式系统中“UART通信”时，若出现数据传输错误，可能的原因及解决方法（至少列举3点）

7.在嵌入式C语言中，#define和const定义常量的区别是什么？在嵌入式系统中，哪种方式更适合定义硬件寄存器地址？说明理由

8.简述嵌入式系统中“功耗计算”的基本方法，并举例说明如何通过硬件选型降低系统总功耗第6页共14页

9.用流程图描述嵌入式系统从加电到操作系统启动完成的完整启动流程

10.说明嵌入式系统中“调试断言（Assert）”的作用，并写出一个基于assert.h的调试断言示例

11.分析嵌入式系统中“中断优先级”配置不合理可能导致的问题，并说明如何正确配置中断优先级

12.简述嵌入式系统中“任务同步”和“任务互斥”的概念，以及FreeRTOS中实现同步和互斥的常用机制

13.说明嵌入式系统中“缓存（Cache）”的作用，以及在低功耗设计中如何合理使用Cache

14.用C语言实现一个简单的嵌入式系统“LED闪烁”程序，要求使用定时器中断控制LED以1秒间隔闪烁，并说明关键代码逻辑

15.分析嵌入式系统在“抗干扰设计”中需要考虑的硬件和软件措施（至少列举2点硬件和2点软件措施）答案汇总

一、选择题答案

1.B

2.C

3.B

4.A

5.C

6.C

7.C

8.C

9.A

10.C

11.A

12.C

13.B

14.B

15.A二填空题答案

1.专用性强、资源受限、面向特定应用

2.ARM、MIPS、PowerPC（或

8051、PIC等）

3.随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、外存储器（如Flash、SD卡）

4.SCL（Serial ClockLine）、SDA（Serial DataLine）

5.优先级高第7页共14页

6.抢占式调度、时间片轮转调度、优先级驱动调度

7.直接存储器访问、无需CPU干预完成数据传输

8.C语言、汇编语言、C++

9.仿真调试（如J-Link）、串口调试、逻辑分析仪调试

10.运行模式、休眠模式、掉电模式（或深度休眠、待机模式）

11.嵌套向量中断控制器、中断请求（IRQ）

12.通用输入输出接口、输入模式、输出模式、复用功能模式

13.内核、文件系统、驱动程序

14.高优先级中断打断低优先级中断的处理过程

15.在线调试器（如J-Link）、串口调试工具

三、简答题答案

1.硬件组成嵌入式系统通常集成专用硬件，资源（CPU、内存、外设）受限；通用计算机系统硬件配置灵活，资源丰富应用场景嵌入式系统面向特定任务（如家电、汽车电子），通用计算机系统面向多任务通用计算（如PC、服务器）

2.中断是嵌入式系统中外设向CPU发出的请求信号，用于实时响应外部事件；作用实现实时数据处理、提高系统效率、避免CPU轮询等待

3.RAM（断电数据丢失）如SRAM、DRAM，用于临时数据存储；ROM/Flash（断电数据保留）如ROM、EEPROM、NAND Flash，用于存储程序和固定数据

4.SPI特点全双工、高速率、主从架构（通常1主多从）；I2C特点半双工、多主多从、速率较低（标准模式100kbps）应用差异SPI适用于高速短距离外设（如传感器、显示屏），I2C适用于低速率多设备共享总线（如温度传感器、EEPROM）第8页共14页

5.任务调度指RTOS根据任务优先级和状态分配CPU资源的过程；就绪态任务具备运行条件等待调度；运行态任务正在占用CPU；阻塞态任务因等待事件挂起

6.重要性延长续航时间、提升设备稳定性；策略降低CPU频率、外设休眠、优化电源管理模式、硬件低功耗设计

7.作用限制变量作用域（局部static）、延长变量生命周期（全局static）、禁止编译器优化（static const）

8.Bootloader是嵌入式系统启动前的小程序，核心作用初始化硬件、加载操作系统内核到内存

9.DMA无需CPU干预直接传输数据，中断需CPU响应并处理；DMA适用于大数据量传输，中断适用于小数据量实时响应

10.分时复用同一资源在不间被不同任务使用（如CPU时间片轮转）；空间复用同一物理空间存储不同任务数据（如内存分页）

11.实时性指系统在规定时间内完成特定任务的能力；RTOS通过优先级调度、中断抢占、时间触发机制保证实时性

12.作用监测系统运行状态，若系统死机则自动复位，防止系统崩溃

13.J-Link功能硬件调试接口、断点设置、内存读写、寄存器观察、程序下载与运行控制

14.多任务同一时间片内多个任务并发执行（共享CPU）；多进程不间片内多个任务顺序执行（需进程切换）；RTOS通过任务调度实现多任务并发

15.危害导致系统不稳定、数据错误；滤波设计电源加RC滤波电路、信号线加磁珠/电容、屏蔽层接地四综合应用题答案第9页共14页

1.计算系统时钟72MHz，一个机器周期=1/72MHz≈

13.888ns，100ms=100×1000=100000us=100000×1000ns=100000000ns，100000000ns/

13.888ns≈7200000个机器周期假设使用定时器0（16位），初值=65536-7200000/12（假设12分频）=65536-600000=5536，代码如下void delay_100msvoid{TMOD=0x01;//定时器0工作在模式1（16位定时器）TH0=65536-600000/256;//高8位初值TL0=65536-600000%256;//低8位初值TR0=1;//启动定时器while!TF0;//等待溢出TF0=0;//清除溢出标志TR0=0;//关闭定时器}```（注600000为假设12分频后100ms的机器周期数）

2.长度差异32位系统int通常4字节（32位），64位系统int通常4字节（部分系统为8字节）；char通常1字节，unsigned int与int长度相同（取决于系统）原因硬件字长决定CPU数据处理宽度，编译器按字长适配数据类型

3.按键消抖中断法步骤1按键按下触发外部中断；步骤2中断服务程序中启动定时器延时20ms（消抖）；步骤3延时后检测按键状态，若仍为按下则确认有效，执行任务第10页共14页

4.内存泄漏动态内存分配后未释放导致内存浪费；避免方法及时释放malloc分配的内存、使用智能指针（C++）、设置内存分配失败检查

5.伪代码流程//任务创建TaskHandle_t Task1_Handle;void vTask1void*pvParameters{while1{//任务逻辑vTaskDelaypdMS_TO_TICKS100;//阻塞100ms}}//创建任务xTaskCreatevTask1,Task1,configMINIMAL_STACK_SIZE,NULL,1,Task1_Handle;//启动调度器vTaskStartScheduler;//调度过程空闲任务调度，根据优先级切换任务//删除任务vTaskDeleteTask1_Handle;

6.数据传输错误原因波特率不匹配、接线错误、噪声干扰、校验位错误；解决方法检查波特率设置、重新接线、增加屏蔽层、调整校验位（如偶校验）第11页共14页

7.区别#define在编译时替换，无类型检查；const定义常量有类型，编译时检查；硬件寄存器地址用const更合适，因需类型匹配，避免替换错误

8.功耗计算总功耗=CPU功耗+外设功耗+电源功耗；降低方法选择低功耗CPU（如ARM Cortex-M0）、外设休眠（如I2C、UART休眠）、优化软件逻辑减少CPU运行时间

9.启动流程加电复位→Bootloader初始化→读取Flash中的内核镜像→加载内核到内存→内核初始化→启动应用程序

10.调试断言作用检测程序逻辑错误，辅助调试；示例代码#include assert.h，assertbutton_state==BUTTON_PRESSED;（若button_state非按下则触发断言失败）

11.优先级不合理问题低优先级中断被高优先级中断长期阻塞，导致实时任务超时；正确配置高优先级中断先响应处理，低优先级中断在高优先级处理完成后执行，避免嵌套过深

12.同步任务间通过事件或信号量协调执行顺序；互斥防止多任务共享资源冲突；FreeRTOS同步xSemaphoreCreateBinary（二值信号量）；互斥xSemaphoreCreateMutex（互斥信号量）13Cache作用缓存频繁访问数据，提高CPU访问速度；低功耗使用策略CPU空闲时关闭Cache、降低Cache大小、使用写回策略减少访存次数

13.代码逻辑#include stm32f10x.hvoid TIM_Configurationvoid{TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;第12页共14页TIM_ITConfigTIM3,TIM_IT_Update,ENABLE;//开启更新中断TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period=1000;//计数周期=1000TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler=7200-1;//分频72MHz/7200=10kHzTIM_TimeBaseInitTIM3,TIM_TimeBaseStructure;TIM_CmdTIM3,ENABLE;}void EXTI_Configurationvoid{//按键配置为外部中断触发（下降沿触发）}int mainvoid{GPIO_Configuration;//LED和按键初始化TIM_Configuration;NVIC_Configuration;//配置TIM3中断优先级while1{//主循环}}void TIM3_IRQHandlervoid{if TIM_GetITStatusTIM3,TIM_IT_Update!=RESET{TIM_ClearITPendingBitTIM3,TIM_IT_Update;GPIO_ToggleBitsGPIOA,GPIO_Pin_0;//闪烁LED}第13页共14页}

15.抗干扰硬件措施电源加RC低通滤波、信号线加磁珠/TVS管、屏蔽层接地；软件措施校验数据（如CRC）防篡改、增加看门狗防死机、使用抗干扰算法（如数字滤波）第14页共14页。