嵌入式系統(tǒng)設(shè)計師考試大綱（2009版）

一、考試說明
1、考試要求：
（1）掌握科學(xué)基礎(chǔ)知識；
（2）掌握嵌入式系統(tǒng)的硬件、軟件知識；
（3）掌握嵌入式系統(tǒng)分析的方法；
（4）掌握嵌入式系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)的方法及步驟；
（5）掌握嵌入式系統(tǒng)實施的方法
（6）掌握嵌入式系統(tǒng)運行維護(hù)知識；
（7）了解信息化基礎(chǔ)知識、信息技術(shù)引用的基礎(chǔ)知識；
（8）了解信息技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、安全，以及有關(guān)法律的基本知識；
（9）了解嵌入式技術(shù)發(fā)展趨勢；
（10）正確閱讀和理解計算機(jī)及嵌入式領(lǐng)域的英文資料。
2、通過本考試的合格人員能根據(jù)項目管理和工程技術(shù)的實際要求，按照系統(tǒng)總體設(shè)計規(guī)格進(jìn)行軟、硬件實際，編寫系統(tǒng)開發(fā)規(guī)格說明書等相應(yīng)的文檔；組織和指導(dǎo)嵌入式系統(tǒng)靠法實施人員實施硬件電路、編寫和調(diào)試程序，并對嵌入式系統(tǒng)硬件設(shè)備和程序進(jìn)行優(yōu)化和集成測試，開發(fā)出符合系統(tǒng)總體設(shè)計要求的高質(zhì)量嵌入式系統(tǒng)；具有工程師的實際工作能力和業(yè)務(wù)水平。二、考試范圍
考試科目1：嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識
1.計算機(jī)科學(xué)基礎(chǔ)
1.1數(shù)制及轉(zhuǎn)換
o 二進(jìn)制、八進(jìn)制、十進(jìn)制和十六進(jìn)制等常用數(shù)制及其相互轉(zhuǎn)換
1.2數(shù)據(jù)的表示
o 數(shù)的機(jī)內(nèi)表示（原碼、反碼、補(bǔ)碼、移碼，定點和浮點，精度和溢出）
o 字符、漢字、聲音、圖像的編碼方式
o 校驗方法和校驗碼（奇偶驗碼、海明校驗碼、循環(huán)校驗碼）
1.3算術(shù)和邏輯運算
o 計算機(jī)中的二進(jìn)制數(shù)運算方法
o 邏輯代數(shù)的基本運算和邏輯表達(dá)式的化簡
1.4計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和重要部件的基本工作原理
o CPU和存儲器的組成、性能、基本工作原理
o 常用I/O設(shè)備、通信設(shè)備的性能，以及基本工作原理
o I/O接口的功能、類型和特點
o 虛擬存儲存儲基本工作原理，多級存儲體系
1.5安全性、可靠性與系統(tǒng)性能評測基礎(chǔ)知識
o 診斷與容錯
o 系統(tǒng)可靠性分析評價
o 計算機(jī)系統(tǒng)性能評測方法
2.嵌入式系統(tǒng)硬件知識
2.1數(shù)字電路和邏輯電路基礎(chǔ)
2.1.1組合電路和時序電路
2.1.2總線電路與電平轉(zhuǎn)換電路
2.1.3可編程邏輯器件
2.2嵌入式微處理器基礎(chǔ)
2.2.1嵌入式微處理器體系結(jié)構(gòu)
o 馮o 諾伊曼結(jié)構(gòu)與哈佛結(jié)構(gòu)
o CISC與RISC
o 流水線技術(shù)
o 信息存儲的字節(jié)順序（大端存儲法和小端存儲法）
2.2.2嵌入式系統(tǒng)處理器的結(jié)構(gòu)和類型
o 常用8位處理器的體系結(jié)構(gòu)和類型
o 常用16位處理器的體系結(jié)構(gòu)特點
o 常用32位處理器的體系結(jié)構(gòu)特點
o 常用DSP處理器的體系結(jié)構(gòu)特點
o 多核處理器的體系結(jié)構(gòu)特點
2.2.3異常
o 同步異常（陷阱、故障、終止）
o 異步異常（中斷）
o 可屏蔽中斷、不可屏蔽中斷
o 中斷優(yōu)先級、中斷嵌套
2.3 嵌入式系統(tǒng)的存儲體系
2.3.1存儲器系統(tǒng)
o 存儲器系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)
o 高速緩存（Cache）
o 內(nèi)存管理單元（MMU）
2.3.2 ROM的種類與選型
o 常見ROM的種類
o PROM、EPROM、E2PROM型ROM的典型特征和不同點
2.3.3 Flash Memory的種類與選型
o Flash Memory的種類
o NOR和NAND型Flash Memory的典型特征和不同點
2.3.4 RAM的種類與選型
o 常見RAM的種類
o SRAM、DRAM、DDRAM、NVRAM的典型特征和不同點
2.3.5 外存
o 常見外存的種類
o 磁盤、光盤、CF、SD等的典型特征和不同點
2.4 嵌入式系統(tǒng)I/O接口
2.4.1 定時器和計數(shù)器基本原理與結(jié)構(gòu)
2.4.2 GPIO、PWM接口基本原理與結(jié)構(gòu)
2.4.3 A/D、D/A接口基本原理與結(jié)構(gòu)
2.4.4鍵盤、顯示、觸摸屏接口基本與結(jié)構(gòu)
2.4.5嵌入式系統(tǒng)音頻接口
2.5嵌入系統(tǒng)通信及網(wǎng)絡(luò)接口
o PCI、USB、串口、紅外、并口、SPI、IIC、PCMCIA的基本原理與結(jié)構(gòu)
o 以太網(wǎng)、CAN、WLAN、藍(lán)牙、1394的基本原理與結(jié)構(gòu)
2.6嵌入式系統(tǒng)電源分類及電源原理
2.7電子電路設(shè)計
2.7.1電子電路設(shè)計基礎(chǔ)知識
o 電子電路設(shè)計原理
o 電子電路設(shè)計方法及步驟
o 電子電路設(shè)計中的可靠知識
2.7.2 PCB設(shè)計基礎(chǔ)知識
o PCB設(shè)計原理
o PCB設(shè)計方法及步驟
o 多層PCB設(shè)計的注意事項及布線原則
o PCB設(shè)計中的可靠性知識
2.7.3電子電路測試基礎(chǔ)知識
o 電子電路測試原理與方法
o 硬件抗干擾測試
3. 嵌入式系統(tǒng)軟件知識
3.1嵌入式軟件基礎(chǔ)知識
3.1.1嵌入式軟件的分類（系統(tǒng)軟件、支撐軟件、應(yīng)用軟件）
3.1.2無操作系統(tǒng)支持的嵌入式軟件體系結(jié)構(gòu)（輪詢、中斷、前后臺）
3.1.3有操作系統(tǒng)支持的嵌入式軟件體系結(jié)構(gòu)
3.1.4板極支持包基礎(chǔ)知識（系統(tǒng)初始化、設(shè)備驅(qū)動程序）
3.1.5嵌入式中間件（GUI、數(shù)據(jù)庫）
3.2 嵌入式操作系統(tǒng)基礎(chǔ)知識
3.2.1嵌入式操作系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
o 單體結(jié)構(gòu)、分層結(jié)構(gòu)和微內(nèi)核結(jié)構(gòu)
3.2.2任務(wù)管理
o 多道程序技術(shù)
o 進(jìn)程、線程、任務(wù)的概念
o 任務(wù)的實現(xiàn)（任務(wù)的層次結(jié)構(gòu)、任務(wù)控制塊、任務(wù)的狀態(tài)及狀態(tài)轉(zhuǎn)換、任務(wù)隊列）
o 任務(wù)調(diào)度（調(diào)度算法的性能指標(biāo)、可搶占調(diào)度、不可搶占調(diào)度、先來先服務(wù)、短作業(yè)優(yōu)先算法、時間片輪轉(zhuǎn)算法、優(yōu)先級算法）
o 實時系統(tǒng)及任務(wù)調(diào)度（RMS、EDF算法）
o 任務(wù)間通信（共享內(nèi)存、消息、管道、信號）
o 同步與互斥（競爭條件、臨界區(qū)、互斥、信號量、死鎖）
3.2.3存儲管理
o Flat存儲管理方式
o 分區(qū)存儲管理（固定分區(qū)、可變分區(qū)）
o 地址重定位（邏輯地址、物理地址、地址映射）
o 頁式存儲管理
o 虛擬存儲技術(shù)（程序局部性原理、虛擬頁式存儲管理、頁面置換算法、工作集模型）
3.2.4設(shè)備管理
o 設(shè)備無關(guān)性、I/O地址、I/O控制、中斷處理、緩沖技術(shù)、假脫機(jī)技術(shù)）
3.2.5文件系統(tǒng)基礎(chǔ)知識
o 文件和目錄
o 文件的結(jié)構(gòu)和組織
o 存取方法、存取控制
o 常見嵌入式文件系統(tǒng)（FAT、JFFS、YAFFS）
3.2.6操作系統(tǒng)移植基礎(chǔ)知識
3.3 嵌入式系統(tǒng)程序設(shè)計
3.3.1嵌入式軟件開發(fā)基礎(chǔ)知識
3.3.2嵌入式程序設(shè)計語言
o 匯編、編譯、解釋系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識和基本工作原理
o 匯編語言
o 基于過程的語言（過程/函數(shù)、參數(shù)傳遞、全局變量、遞歸、動態(tài)內(nèi)存分配、數(shù)據(jù)類型）
o 面向?qū)ο蟮恼Z言（對象、數(shù)據(jù)抽象、繼承、多態(tài)、自動內(nèi)存管理）
o 各類程序設(shè)計語言的主要特點和適用情況
3.3.3嵌入式軟件開發(fā)環(huán)境
o 宿主機(jī)、目標(biāo)機(jī)
o 編輯器、編譯器、鏈接器、調(diào)試器、模擬器
o 常用嵌入式開發(fā)工具（編程器、硬件仿真器、邏輯分析儀、示波器）
o 集成開發(fā)環(huán)境
o 開發(fā)輔助工具
3.3.4嵌入式軟件開發(fā)
o 軟件設(shè)計（模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計、內(nèi)存布局、面向?qū)ο蟮姆治雠c設(shè)計）
o 嵌入式引導(dǎo)程序的設(shè)計、設(shè)備驅(qū)動程序設(shè)計、內(nèi)核設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計、應(yīng)用軟件設(shè)計）
o 編碼（編程規(guī)范、代碼審查）
o 測試（測試環(huán)境、測試用例、測試方法、測試工具）
o 下載和運行
3.3.5嵌入式應(yīng)用軟件移植
4.嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)與維護(hù)知識
4.1系統(tǒng)開發(fā)過程及其項目管理
o 系統(tǒng)開發(fā)生命周期各階段的目標(biāo)和任務(wù)的劃分方法
o 系統(tǒng)開發(fā)項目掛你基礎(chǔ)知識及其常用管理工具使用方法
o 主要的系統(tǒng)開發(fā)方法
o 系統(tǒng)開發(fā)工具與環(huán)境知識
4.2 系統(tǒng)分析基礎(chǔ)知識
o 系統(tǒng)分析的目的和任務(wù)
o 系統(tǒng)分析方法
o 系統(tǒng)規(guī)格說明書的編寫方法
4.3 系統(tǒng)設(shè)計知識
o 傳統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計方法
o 軟硬件協(xié)同設(shè)計方法
4.4 系統(tǒng)實施知識
o 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計
o 系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計
o 系統(tǒng)調(diào)試技術(shù)
o 系統(tǒng)測試
4.5 系統(tǒng)維護(hù)知識
o 系統(tǒng)運行管理知識
o 系統(tǒng)維護(hù)知識
o 系統(tǒng)評價知識
5.安全性知識
o 安全性基本概念
o 加密與解密機(jī)制
6.標(biāo)準(zhǔn)化知識
o 標(biāo)準(zhǔn)化的概念
o 國際標(biāo)準(zhǔn)、國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)基本知識
o 代碼標(biāo)準(zhǔn)、文件格式標(biāo)準(zhǔn)、安全標(biāo)準(zhǔn)、軟件開發(fā)規(guī)范和文檔標(biāo)準(zhǔn)知識
o 標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)
o 嵌入式系統(tǒng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)
7.信息化基礎(chǔ)知識
o 信息化和信息系統(tǒng)基本概念
o 有關(guān)的法律、法規(guī)
8.嵌入式技術(shù)發(fā)展趨勢
9.計算機(jī)專業(yè)英語
o 正確閱讀和理解相關(guān)領(lǐng)域的英文資料

考試科目2：嵌入式系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)用技術(shù)

1.嵌入式系統(tǒng)開發(fā)過程
1.1系統(tǒng)需求分析方法與步驟
1.2系統(tǒng)設(shè)計
o 系統(tǒng)硬件配置
o 系統(tǒng)功能組成分配
o 軟硬件功能的分配
o 可行性驗證及設(shè)計審查
o 系統(tǒng)規(guī)格
o 周期，成本及工作量估計
o 開發(fā)計劃
1.3軟硬件協(xié)同設(shè)計
1.4硬件設(shè)計
1.5軟件設(shè)計
o 軟件結(jié)構(gòu)
o 設(shè)計評審
o 軟件詳細(xì)設(shè)計
1.6系統(tǒng)測試
o 測試環(huán)境
o 測試計劃（內(nèi)容、方法、標(biāo)準(zhǔn)、過程、檢驗）
o 硬件測試
o 軟件測試（單元測試、集成測試）
o 軟硬件聯(lián)合測試
o 實施測試
1.7系統(tǒng)評估
1.8 軟件維護(hù)
2.嵌入式系統(tǒng)硬件設(shè)計
2.1嵌入式系統(tǒng)硬件基本結(jié)構(gòu)
2.1.1嵌入式微處理結(jié)構(gòu)與應(yīng)用
2.1.2 異常及中斷處理技術(shù)
2.1.3 DMA技術(shù)
2.1.4 多處理系統(tǒng)
o 多處理器系統(tǒng)特點
o 多處理器系統(tǒng)構(gòu)建技術(shù)
2.1.5 總線架構(gòu)
o 應(yīng)用系統(tǒng)中的總線配置
2.1.6 內(nèi)存種類及架構(gòu)
o 存儲器系統(tǒng)接口設(shè)計
2.1.7數(shù)字電路和邏輯電路
o 專用集成電路
o 可編程邏輯控制器件
2.2輸入/輸出接口設(shè)計
2.2.1 輸入/輸出接口
o 接口信號電平轉(zhuǎn)換
o 接口驅(qū)動電路設(shè)計
2.2.2輸入/輸出接口應(yīng)用技術(shù)
o 外圍設(shè)備
o 串口通信
o 并口通信
o 模擬接口
o 通信接口設(shè)備
o 通信標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議
o 數(shù)據(jù)傳輸方式
2.3外圍設(shè)備接口應(yīng)用技術(shù)
2.3.1 外圍存儲設(shè)備
o 存儲卡，記憶棒，IC卡，MMC卡，SD卡
o DVD 、CD-R 、CD-RW
2.3.2外圍輸入/輸出設(shè)備
o 鍵盤，鼠標(biāo)，觸摸屏
o 液晶板、LED、7段數(shù)碼管、蜂鳴器
2.3.3電源設(shè)計技術(shù)
2.4可靠性與安全性設(shè)計技術(shù)
2.4.1 錯誤檢測與隔離技術(shù)
2.4.2 冗余設(shè)計
2.4.3 系統(tǒng)恢復(fù)設(shè)計
2.4.4 診斷技術(shù)
2.4.5常用安全標(biāo)準(zhǔn)
2.4.6 抗干擾設(shè)計
2.4.7電磁兼容設(shè)計
2.4.8系統(tǒng)加密
3.嵌入式系統(tǒng)軟件設(shè)計
3.1嵌入式系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計
3.2嵌入式操作系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)
3.2.1 時間管理
o 系統(tǒng)時間
o 時鐘中斷
3.2.2內(nèi)存管理
o 靜態(tài)內(nèi)存管理
o 動態(tài)內(nèi)存管理
3.2.3任務(wù)管理和任務(wù)間的通信
o 任務(wù)間的通信機(jī)制
o 信號量
o 郵箱
o 消息隊列
3.2.4異常處理
o 異常處理方法
o 中斷優(yōu)先級處理方法
o 系統(tǒng)調(diào)用
3.2.5嵌入式文件系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)
3.2.6嵌入式系統(tǒng)圖形用戶接口（GUI）應(yīng)用技術(shù)
3.2.7嵌入式系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用技術(shù)
3.3嵌入式軟件設(shè)計技術(shù)
3.3.1匯編語言設(shè)計
o 數(shù)據(jù)類型
o 匯編語言程序結(jié)構(gòu)
o 匯編語言程序設(shè)計及優(yōu)化
o 子程序調(diào)用
3.3.2嵌入式C語言設(shè)計
o ANSI-C的數(shù)據(jù)類型
o C程序結(jié)構(gòu)
o C語言程序設(shè)計及優(yōu)化
o 程序的編譯與鏈接
3.3.3面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計與開發(fā)
o 面向?qū)ο蟮姆治雠c設(shè)計方法UML
o 面向?qū)ο蟮木幊陶Z言
o 使用C++進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)開發(fā)
o 使用Java進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)開發(fā)
3.4 系統(tǒng)級軟件設(shè)計技術(shù)
o 嵌入式系統(tǒng)固件與系統(tǒng)初始化設(shè)計
o 設(shè)備驅(qū)動程序設(shè)計
o 硬件抽象層、板級支持包設(shè)計
o 嵌入式軟件的移植技術(shù)
4.嵌入式系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)
4.1系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境
4.1.1開發(fā)工具
o 文本編輯器
o 匯編、編譯和連接程序
o ICE和ICE監(jiān)控器
o 配置管理工具
o 逆工程工具
4.1.2平臺
o 操作系統(tǒng)
o 分布式開發(fā)環(huán)境
4.1.3開發(fā)環(huán)境創(chuàng)建方法及評估
o 開發(fā)工作分析
o 開發(fā)環(huán)境的建立
o 維護(hù)、管理、使用開發(fā)環(huán)境的方法
o 開發(fā)環(huán)境的平測
4.2實時系統(tǒng)的分析技術(shù)
4.2.1實時系統(tǒng)的分析技術(shù)
o 結(jié)構(gòu)化分析方法
o 面向?qū)ο蠓治龇椒?BR>4.2.2實時系統(tǒng)的設(shè)計技術(shù)
o 結(jié)構(gòu)化分析方法
o 面向?qū)ο蠓治龇椒?BR>4.3硬件設(shè)計環(huán)境
4.3.1硬件描述語言
o 硬件開發(fā)設(shè)計過程
o 硬件描述語言的種類與特點
4.3.2仿真技術(shù)
o 邏輯仿真方法
o 邏輯仿真工具
4.3.3大規(guī)模集成電路系統(tǒng)的開發(fā)方法
o ASIC開發(fā)方法
o FPGA設(shè)計方法
o IP（intellectual property）
4.4協(xié)同設(shè)計
o 軟硬件任務(wù)工和切調(diào)
o 設(shè)計平審
4.5嵌入式系統(tǒng)低功耗設(shè)計技術(shù)
o 低功耗系統(tǒng)工作機(jī)制
o 低功耗系統(tǒng)模型結(jié)構(gòu)
o 低功耗的硬件設(shè)計技術(shù)
o 低功耗的軟件設(shè)計技術(shù)
4.6分布式嵌入系統(tǒng)設(shè)計
o 分布式系統(tǒng)設(shè)計原理
o 分布式系統(tǒng)的通信技術(shù)
o 分布式系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)用
5.嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用
5.1嵌入式系統(tǒng)在控制領(lǐng)域中的應(yīng)用
5.2嵌入式系統(tǒng)在手持設(shè)備中的應(yīng)用
5.3嵌入式系統(tǒng)在模式識別中的應(yīng)用

三 題型舉例
一、選擇題
o 若嵌入式系統(tǒng)中采用I/O地址統(tǒng)一編址模式,訪問內(nèi)存單元和I/O設(shè)備是通過 (1) 來區(qū)分的。
(1) A.數(shù)據(jù)總線上輸出的數(shù)據(jù)
B.不同的地址代碼
C.不同的地址總路線
D.不同的指令

二、問答題
在某個嵌入式操作系統(tǒng)中，任務(wù)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖（不完整）如下，請閱讀該圖以及下列說明，回答問題1至問題4，將解答填入答題紙的對應(yīng)欄內(nèi)。
〔說明〕
任務(wù)總共有五個狀態(tài)：休眠狀態(tài)、就緒狀態(tài)、運行狀態(tài)、中斷服務(wù)狀態(tài)和等待狀態(tài)，在任何時候，一個任務(wù)只會處于其中的某一個狀態(tài)。
〔問題1〕（3分）
在單個CPU的系統(tǒng)中,處于運行狀態(tài)的任務(wù)最多有多少個?
〔問題2〕（3分）
對于運行狀態(tài)、就緒狀態(tài)和等待狀態(tài)這間的相互轉(zhuǎn)換，圖中并沒有畫出來，請補(bǔ)充。用文字處理的形式來進(jìn)行描述，格式形如"運行狀態(tài)→中斷服務(wù)狀態(tài)"。
〔問題3〕（6分）
從運行狀態(tài)可以直接變?yōu)榈却隣顟B(tài)嗎？如果不能為什么？如果能什么時候會發(fā)生這種轉(zhuǎn)換？舉例說明。
〔問題4〕（3分）
從就緒狀態(tài)可以直接變?yōu)榈却隣顟B(tài)嗎？如果不能，為什么？如果能，什么時候會發(fā)生這種轉(zhuǎn)換？舉例說明。