2022内蒙古软考中级职称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RISC

　　o 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嵌入式系统处理器的结构和类型

　　o 常用8位处理器的体系结构和类型

　　o 常用16位处理器的体系结构特点

　　o 常用32位处理器的体系结构特点

　　o 常用DSP处理器的体系结构特点

　　o 多核处理器的体系结构特点

　　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、硬件仿真器、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、代码审查)

　　o 测试(测试环境、测试用例、测试方法、测试工具)

　　o 下载和运行

　　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

　　o 系统开发生命周期各阶段的目标和任务的划分方法

　　o 系统开发项目挂你基础知识及其常用管理工具使用方法

　　o 主要的系统开发方法

　　o 系统开发工具与环境知识

　　4.2 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 代码标准、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/输出接口应用技术

　　o 外围设备

　　o 串口通信

　　o 并口通信

　　o 模拟接口

　　o 通信接口设备

　　o 通信标准和协议

　　o 数据传输方式

　　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 DVD 、CD-R 、CD-RW

　　2.3.2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UML

　　o 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Java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仿真技术

　　o 逻辑仿真方法

　　o 逻辑仿真工具

　　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

　　4.5嵌入式系统低功耗设计技术

　　o 低功耗系统工作机制

　　o 低功耗系统模型结构

　　o 低功耗的硬件设计技术

　　o 低功耗的软件设计技术

　　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.不同的地址代码

　　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。