嵌入式系统设计考纲

嵌入式系统设计师考试大纲。

一、考试说明1、考试要求：

1）掌握科学基础知识；

2）掌握嵌入式系统的硬件、软件知识；（3）掌握嵌入式系统分析的方法；

4）掌握嵌入式系统设计与开发的方法及步骤；（5）掌握嵌入式系统实施的方法（6）掌握嵌入式系统运行维护知识；

7）了解信息化基础知识、信息技术引用的基础知识；（8）了解信息技术标准、安全，以及有关法律的基本知识；（9）了解嵌入式技术发展趋势；

10）正确阅读和理解计算机及嵌入式领域的英文资料。2、通过本考试的合格人员能根据项目管理和工程技术的实际要求，按照系统总体设计规格进行软、硬件实际，编写系统开发规格说明书等相应的文档；组织和指导嵌入式系统靠法实施人员实施硬件电路、编写和调试程序，并对嵌入式系统硬件设备和程序进行优化和集成测试，开发出符合系统总体设计要求的高质量嵌入式系统；具有工程师的实际工作能力和业务水平。二、考试范围。

考试科目1：嵌入式系统基础知识1.计算机科学基础1.1数制及转换。

o二进制、八进制、十进制和十六进制等常用数制及其相互转换1.2数据的表示。

o数的机内表示（原码、反码、补码、移码，定点和浮点，精度和溢出）o字符、汉字、声音、图像的编码方式。

o校验方法和校验码（奇偶验码、海明校验码、循环校验码）1.3算术和逻辑运算。

o计算机中的二进制数运算方法。

o逻辑代数的基本运算和逻辑表达式的化简1.4计算机系统结构和重要部件的基本工作原理o cpu和存储器的组成、性能、基本工作原理。

o常用i/o设备、通信设备的性能，以及基本工作原理o i/o接口的功能、类型和特点。

o虚拟存储存储基本工作原理，多级存储体系1.5安全性、可靠性与系统性能评测基础知识o诊断与容错。

o系统可靠性分析评价o计算机系统性能评测方法2.嵌入式系统硬件知识。

2.1数字电路和逻辑电路基础2.1.1组合电路和时序电路2.1.2总线电路与电平转换电路2.1.3可编程逻辑器件2.2嵌入式微处理器基础。

2.2.1嵌入式微处理器体系结构o冯o诺伊曼结构与哈佛结构o cisc与risco流水线技术。

o信息存储的字节顺序（大端存储法和小端存储法）2.2..2.3异常。

o同步异常（陷阱、故障、终止）o异步异常（中断）

o可屏蔽中断、不可屏蔽中断o中断优先级、中断嵌套2.3嵌入式系统的存储体系2.3.1存储器系统。

o存储器系统的层次结构o高速缓存（cache）o内存管理单元（mmu）2.3.2 rom的种类与选型o常见rom的种类。

o prom、eprom、e2prom型rom的典型特征和不同点2.3.3 flash memory的种类与选型o flash memory的种类。

o nor和nand型flash memory的典型特征和不同点2.3.4 ram的种类与选型o常见ram的种类。

o sram、dram、ddram、nvram的典型特征和不同点2.3.5外存。

o常见外存的种类。

o磁盘、光盘、cf、sd等的典型特征和不同点2.4嵌入式系统i/o接口。

2.4.1定时器和计数器基本原理与结构2.4.2 gpio、pwm接口基本原理与结构2.4.3 a/d、d/a接口基本原理与结构。

2.4.4键盘、显示、触摸屏接口基本与结构2.4.5嵌入式系统音频接口2.5嵌入系统通信及网络接口。

o pci、usb、串口、红外、并口、spi、iic、pcmcia的基本原理与结构o以太网、can、wlan、蓝牙、1394的基本原理与结构2.6嵌入式系统电源分类及电源原理2.7电子电路设计。

2.7.1电子电路设计基础知识o电子电路设计原理。

o电子电路设计方法及步骤o电子电路设计中的可靠知识2.7.2 pcb设计基础知识o pcb设计原理。

o pcb设计方法及步骤。

o多层pcb设计的注意事项及布线原则o pcb设计中的可靠性知识2.7.3电子电路测试基础知识o电子电路测试原理与方法o硬件抗干扰测试。

3.嵌入式系统软件知识3.1嵌入式软件基础知识。

3.1.1嵌入式软件的分类（系统软件、支撑软件、应用软件）

3.1.2无操作系统支持的嵌入式软件体系结构（轮询、中断、前后台）3.1.3有操作系统支持的嵌入式软件体系结构。

3.1.4板极支持包基础知识（系统初始化、设备驱动程序）3.

1.5嵌入式中间件（gui、数据库）3.2嵌入式操作系统基础知识3.

2.1嵌入式操作系统体系结构。

o单体结构、分层结构和微内核结构3.2.2任务管理o多道程序技术。

o进程、线程、任务的概念。

o任务的实现（任务的层次结构、任务控制块、任务的状态及状态转换、任务队列）

o任务调度（调度算法的性能指标、可抢占调度、不可抢占调度、先来先服务、短作业优先算法、时间片轮转算法、优先级算法）o实时系统及任务调度（rms、edf算法）

o任务间通信（共享内存、消息、管道、信号）

o同步与互斥（竞争条件、临界区、互斥、信号量、死锁）3.2.3存储管理。

o flat存储管理方式。

o分区存储管理（固定分区、可变分区）

o地址重定位（逻辑地址、物理地址、地址映射）o页式存储管理。

o虚拟存储技术（程序局部性原理、虚拟页式存储管理、页面置换算法、工作集模型）3.2.4设备管理。

o设备无关性、i/o地址、i/o控制、中断处理、缓冲技术、假脱机技术）3.2.5文件系统基础知识o文件和目录。

o文件的结构和组织o存取方法、存取控制。

o常见嵌入式文件系统（fat、jffs、yaffs）

3.2.6操作系统移植基础知识3.3嵌入式系统程序设计。

3.3.1嵌入式软件开发基础知识3.3.2嵌入式程序设计语言。

o汇编、编译、解释系统的基础知识和基本工作原理o汇编语言。

o基于过程的语言（过程/函数、参数传递、全局变量、递归、动态内存分配、数据类型）o面向对象的语言（对象、数据抽象、继承、多态、自动内存管理）o各类程序设计语言的主要特点和适用情况3.3.3嵌入式软件开发环境o宿主机、目标机。

o编辑器、编译器、链接器、调试器、模拟器。

o常用嵌入式开发工具（编程器、硬件**器、逻辑分析仪、示波器）o集成开发环境o开发辅助工具。

3.3.4嵌入式软件开发。

o软件设计（模块结构设计、数据结构设计、内存布局、面向对象的分析与设计）

o嵌入式引导程序的设计、设备驱动程序设计、内核设计、网络程序设计、应用软件设计）o编码（编程规范、**审查）

o测试（测试环境、测试用例、测试方法、测试工具）o**和运行。

3.3.5嵌入式应用软件移植。

4.嵌入式系统的开发与维护知识4.1系统开发过程及其项目管理。

2系统分析基础知识o系统分析的目的和任务o系统分析方法。

o系统规格说明书的编写方法4.3系统设计知识o传统系统设计方法o软硬件协同设计方法4.4系统实施知识o系统架构设计o系统详细设计o系统调试技术o系统测试。

4.5系统维护知识o系统运行管理知识o系统维护知识o系统评价知识。

5.安全性知识o安全性基本概念o加密与解密机制6.标准化知识o标准化的概念。

o国际标准、国家标准、行业标准、企业标准基本知识。

o**标准、文件格式标准、安全标准、软件开发规范和文档标准知识o标准化机构。

o嵌入式系统相关标准7.信息化基础知识。

o信息化和信息系统基本概念o有关的法律、法规8.嵌入式技术发展趋势9.计算机专业英语。

o正确阅读和理解相关领域的英文资料。

考试科目2：嵌入式系统设计应用技术。

1.嵌入式系统开发过程。

1.1系统需求分析方法与步骤1.2系统设计o系统硬件配置o系统功能组成分配o软硬件功能的分配o可行性验证及设计审查o系统规格。

o周期，成本及工作量估计o开发计划。

1.3软硬件协同设计1.4硬件设计1.5软件设计o软件结构o设计评审o软件详细设计1.6系统测试o测试环境。

o测试计划（内容、方法、标准、过程、检验）o硬件测试。

o软件测试（单元测试、集成测试）o软硬件联合测试o实施测试1.7系统评估1.8软件维护。

2.嵌入式系统硬件设计。

2.1嵌入式系统硬件基本结构2.1.

1嵌入式微处理结构与应用2.1.2异常及中断处理技术2.

1.3 dma技术2.1.

4多处理系统o多处理器系统特点o多处理器系统构建技术2.1.5总线架构。

o应用系统中的总线配置2.1.6内存种类及架构o存储器系统接口设计2.1.7数字电路和逻辑电路o专用集成电路。

o可编程逻辑控制器件2.2输入/输出接口设计2.2.1输入/输出接口o接口信号电平转换o接口驱动电路设计。

2.2.2输入/

2.3外围设备接口应用技术2.3.1外围存储设备。

o存储卡，记忆棒，ic卡，mmc卡，sd卡o ***、cd-r、cd-rw2.3.2外围输入/输出设备o键盘，鼠标，触摸屏。

o液晶板、led、7段数码管、蜂鸣器2.3.3电源设计技术。

2.4可靠性与安全性设计技术2.4.1错误检测与隔离技术2.4.2冗余设计2.4.3系统恢复设计2.4.4诊断技术。

2.4.5常用安全标准2.4.6抗干扰设计2.4.7电磁兼容设计2.4.8系统加密。

3.嵌入式系统软件设计。

3.1嵌入式系统软件结构设计3.2嵌入式操作系统应用技术3.2.1时间管理o系统时间o时钟中断3.2.2内存管理o静态内存管理o动态内存管理。

3.2.3任务管理和任务间的通信o任务间的通信机制o信号量o邮箱o消息队列3.2.4异常处理o异常处理方法。

o中断优先级处理方法o系统调用。

3.2.5嵌入式文件系统应用技术。

3.2.6嵌入式系统图形用户接口（gui）应用技术3.2.7嵌入式系统数据库应用技术3.3嵌入式软件设计技术3.3.1汇编语言设计o数据类型。

o汇编语言程序结构。

o汇编语言程序设计及优化o子程序调用。

3.3.2嵌入式c语言设计o ansi-c的数据类型o c程序结构。

o c语言程序设计及优化o程序的编译与链接。

3.3.3面向对象程序设计与开发o面向对象的分析与设计方法umlo面向对象的编程语言。

o使用c++进行嵌入式系统开发o使用j**a进行嵌入式系统开发3.4系统级软件设计技术。

o嵌入式系统固件与系统初始化设计o设备驱动程序设计。

o硬件抽象层、板级支持包设计o嵌入式软件的移植技术4.嵌入式系统开发技术4.1系统开发环境。

4.1.1开发工具o文本编辑器。

o汇编、编译和连接程序o ice和ice监控器o配置管理工具o逆工程工具4.1.2平台o操作系统。

o分布式开发环境。

4.1.3开发环境创建方法及评估o开发工作分析o开发环境的建立。

o维护、管理、使用开发环境的方法o开发环境的平测。

4.2实时系统的分析技术4.2.1实时系统的分析技术o结构化分析方法o面向对象分析方法。

4.2.2实时系统的设计技术o结构化分析方法o面向对象分析方法4.3硬件设计环境4.3.1硬件描述语言o硬件开发设计过程。

o硬件描述语言的种类与特点4.3.2**技术o逻辑**方法o逻辑**工具。

4.3.3大规模集成电路系统的开发方法o asic开发方法o fpga设计方法。

o ip（intellectual property）4.4协同设计。

o软硬件任务工和切调o设计平审。

4..6分布式嵌入系统设计o分布式系统设计原理o分布式系统的通信技术o分布式系统设计应用。

5.嵌入式系统应用。

5.1嵌入式系统在控制领域中的应用5.2嵌入式系统在手持设备中的应用5.3嵌入式系统在模式识别中的应用。

三题型举例。

一、选择题。

o若嵌入式系统中采用i/o地址统一编址模式，访问内存单元和i/o设备是通过(1)来区分的。

1) a.数据总线上输出的数据b.不同的地址**c.不同的地址总路线d.不同的指令。

二、问答题。

在某个嵌入式操作系统中，任务的状态转换图（不完整）如下，请阅读该图以及下列说明，回答问题1至问题4，将解答填入答题纸的对应栏内。〔说明〕

任务总共有五个状态：休眠状态、就绪状态、运行状态、中断服务状态和等待状态，在任何时候，一个任务只会处于其中的某一个状态。〔问题1〕（3分）

在单个cpu的系统中，处于运行状态的任务最多有多少个？〔问题2〕（3分）

对于运行状态、就绪状态和等待状态这间的相互转换，图中并没有画出来，请补充。用文字处理的形式来进行描述，格式形如"运行状态→中断服务状态"。〔问题3〕（6分）

从运行状态可以直接变为等待状态吗？如果不能为什么？如果能什么时候会发生这种转换？举例说明。〔问题4〕（3分）

从就绪状态可以直接变为等待状态吗？如果不能，为什么？如果能，什么时候会发生这种转换？举例说明。

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