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.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

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

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

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

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 开发环境的评测

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 设计评审

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

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

2、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。