嵌入式系统设计师考试大纲.doc

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1、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

2、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

3、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嵌入

4、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 F

5、lash 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、PC

6、MCIA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

7、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

8、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

9、.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

10、、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.

11、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

12、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

13、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-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

14、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

15、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、

16、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

17、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

18、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。