嵌入式系統設計師考試大綱（2009版）

一、考試說明
1、考試要求：
（1）掌握科學基礎知識；
（2）掌握嵌入式系統的硬件、軟件知識；
（3）掌握嵌入式系統分析的方法；
（4）掌握嵌入式系統設計與開發的方法及步驟；
（5）掌握嵌入式系統實施的方法
（6）掌握嵌入式系統運行維護知識；
（7）了解信息化基礎知識、信息技術引用的基礎知識；
（8）了解信息技術標準、安全，以及有關法律的基本知識；
（9）了解嵌入式技術發展趨勢；
（10）正確閱讀和理解計算機及嵌入式領域的英文資料。
2、通過本考試的合格人員能根據項目管理和工程技術的實際要求，按照系統總體設計規格進行軟、硬件實際，編寫系統開發規格說明書等相應的文檔；組織和指導嵌入式系統靠法實施人員實施硬件電路、編寫和調試程序，并對嵌入式系統硬件設備和程序進行優化和集成測試，開發出符合系統總體設計要求的高質量嵌入式系統；具有工程師的實際工作能力和業務水平。二、考試范圍
考試科目1：嵌入式系統基礎知識
1.計算機科學基礎
1.1數制及轉換
o 二進制、八進制、十進制和十六進制等常用數制及其相互轉換
1.2數據的表示
o 數的機內表示（原碼、反碼、補碼、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、循環校驗碼）
1.3算術和邏輯運算
o 計算機中的二進制數運算方法
o 邏輯代數的基本運算和邏輯表達式的化簡
1.4計算機系統結構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設備、通信設備的性能，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、可靠性與系統性能評測基礎知識
o 診斷與容錯
o 系統可靠性分析評價
o 計算機系統性能評測方法
2.嵌入式系統硬件知識
2.1數字電路和邏輯電路基礎
2.1.1組合電路和時序電路
2.1.2總線電路與電平轉換電路
2.1.3可編程邏輯器件
2.2嵌入式微處理器基礎
2.2.1嵌入式微處理器體系結構
o 馮o 諾伊曼結構與哈佛結構
o CISC與RISC
o 流水線技術
o 信息存儲的字節順序（大端存儲法和小端存儲法）
2.2.2嵌入式系統處理器的結構和類型
o 常用8位處理器的體系結構和類型
o 常用16位處理器的體系結構特點
o 常用32位處理器的體系結構特點
o 常用DSP處理器的體系結構特點
o 多核處理器的體系結構特點
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 中斷優先級、中斷嵌套
2.3 嵌入式系統的存儲體系
2.3.1存儲器系統
o 存儲器系統的層次結構
o 高速緩存（Cache）
o 內存管理單元（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I/O接口
2.4.1 定時器和計數器基本原理與結構
2.4.2 GPIO、PWM接口基本原理與結構
2.4.3 A/D、D/A接口基本原理與結構
2.4.4鍵盤、顯示、觸摸屏接口基本與結構
2.4.5嵌入式系統音頻接口
2.5嵌入系統通信及網絡接口
o PCI、USB、串口、紅外、并口、SPI、IIC、PCMCIA的基本原理與結構
o 以太網、CAN、WLAN、藍牙、1394的基本原理與結構
2.6嵌入式系統電源分類及電源原理
2.7電子電路設計
2.7.1電子電路設計基礎知識
o 電子電路設計原理
o 電子電路設計方法及步驟
o 電子電路設計中的可靠知識
2.7.2 PCB設計基礎知識
o PCB設計原理
o PCB設計方法及步驟
o 多層PCB設計的注意事項及布線原則
o PCB設計中的可靠性知識
2.7.3電子電路測試基礎知識
o 電子電路測試原理與方法
o 硬件抗干擾測試
3. 嵌入式系統軟件知識
3.1嵌入式軟件基礎知識
3.1.1嵌入式軟件的分類（系統軟件、支撐軟件、應用軟件）
3.1.2無操作系統支持的嵌入式軟件體系結構（輪詢、中斷、前后臺）
3.1.3有操作系統支持的嵌入式軟件體系結構
3.1.4板極支持包基礎知識（系統初始化、設備驅動程序）
3.1.5嵌入式中間件（GUI、數據庫）
3.2 嵌入式操作系統基礎知識
3.2.1嵌入式操作系統體系結構
o 單體結構、分層結構和微內核結構
3.2.2任務管理
o 多道程序技術
o 進程、線程、任務的概念
o 任務的實現（任務的層次結構、任務控制塊、任務的狀態及狀態轉換、任務隊列）
o 任務調度（調度算法的性能指標、可搶占調度、不可搶占調度、先來先服務、短作業優先算法、時間片輪轉算法、優先級算法）
o 實時系統及任務調度（RMS、EDF算法）
o 任務間通信（共享內存、消息、管道、信號）
o 同步與互斥（競爭條件、臨界區、互斥、信號量、死鎖）
3.2.3存儲管理
o Flat存儲管理方式
o 分區存儲管理（固定分區、可變分區）
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（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設備管理
o 設備無關性、I/O地址、I/O控制、中斷處理、緩沖技術、假脫機技術）
3.2.5文件系統基礎知識
o 文件和目錄
o 文件的結構和組織
o 存取方法、存取控制
o 常見嵌入式文件系統（FAT、JFFS、YAFFS）
3.2.6操作系統移植基礎知識
3.3 嵌入式系統程序設計
3.3.1嵌入式軟件開發基礎知識
3.3.2嵌入式程序設計語言
o 匯編、編譯、解釋系統的基礎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、參數傳遞、全局變量、遞歸、動態內存分配、數據類型）
o 面向對象的語言（對象、數據抽象、繼承、多態、自動內存管理）
o 各類程序設計語言的主要特點和適用情況
3.3.3嵌入式軟件開發環境
o 宿主機、目標機
o 編輯器、編譯器、鏈接器、調試器、模擬器
o 常用嵌入式開發工具（編程器、硬件仿真器、邏輯分析儀、示波器）
o 集成開發環境
o 開發輔助工具
3.3.4嵌入式軟件開發
o 軟件設計（模塊結構設計、數據結構設計、內存布局、面向對象的分析與設計）
o 嵌入式引導程序的設計、設備驅動程序設計、內核設計、網絡程序設計、應用軟件設計）
o 編碼（編程規范、代碼審查）
o 測試（測試環境、測試用例、測試方法、測試工具）
o 下載和運行
3.3.5嵌入式應用軟件移植
4.嵌入式系統的開發與維護知識
4.1系統開發過程及其項目管理
o 系統開發生命周期各階段的目標和任務的劃分方法
o 系統開發項目掛你基礎知識及其常用管理工具使用方法
o 主要的系統開發方法
o 系統開發工具與環境知識
4.2 系統分析基礎知識
o 系統分析的目的和任務
o 系統分析方法
o 系統規格說明書的編寫方法
4.3 系統設計知識
o 傳統系統設計方法
o 軟硬件協同設計方法
4.4 系統實施知識
o 系統架構設計
o 系統詳細設計
o 系統調試技術
o 系統測試
4.5 系統維護知識
o 系統運行管理知識
o 系統維護知識
o 系統評價知識
5.安全性知識
o 安全性基本概念
o 加密與解密機制
6.標準化知識
o 標準化的概念
o 國際標準、國家標準、行業標準、企業標準基本知識
o 代碼標準、文件格式標準、安全標準、軟件開發規范和文檔標準知識
o 標準化機構
o 嵌入式系統相關標準
7.信息化基礎知識
o 信息化和信息系統基本概念
o 有關的法律、法規
8.嵌入式技術發展趨勢
9.計算機專業英語
o 正確閱讀和理解相關領域的英文資料

考試科目2：嵌入式系統設計應用技術

1.嵌入式系統開發過程
1.1系統需求分析方法與步驟
1.2系統設計
o 系統硬件配置
o 系統功能組成分配
o 軟硬件功能的分配
o 可行性驗證及設計審查
o 系統規格
o 周期，成本及工作量估計
o 開發計劃
1.3軟硬件協同設計
1.4硬件設計
1.5軟件設計
o 軟件結構
o 設計評審
o 軟件詳細設計
1.6系統測試
o 測試環境
o 測試計劃（內容、方法、標準、過程、檢驗）
o 硬件測試
o 軟件測試（單元測試、集成測試）
o 軟硬件聯合測試
o 實施測試
1.7系統評估
1.8 軟件維護
2.嵌入式系統硬件設計
2.1嵌入式系統硬件基本結構
2.1.1嵌入式微處理結構與應用
2.1.2 異常及中斷處理技術
2.1.3 DMA技術
2.1.4 多處理系統
o 多處理器系統特點
o 多處理器系統構建技術
2.1.5 總線架構
o 應用系統中的總線配置
2.1.6 內存種類及架構
o 存儲器系統接口設計
2.1.7數字電路和邏輯電路
o 專用集成電路
o 可編程邏輯控制器件
2.2輸入/輸出接口設計
2.2.1 輸入/輸出接口
o 接口信號電平轉換
o 接口驅動電路設計
2.2.2輸入/輸出接口應用技術
o 外圍設備
o 串口通信
o 并口通信
o 模擬接口
o 通信接口設備
o 通信標準和協議
o 數據傳輸方式
2.3外圍設備接口應用技術
2.3.1 外圍存儲設備
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/輸出設備
o 鍵盤，鼠標，觸摸屏
o 液晶板、LED、7段數碼管、蜂鳴器
2.3.3電源設計技術
2.4可靠性與安全性設計技術
2.4.1 錯誤檢測與隔離技術
2.4.2 冗余設計
2.4.3 系統恢復設計
2.4.4 診斷技術
2.4.5常用安全標準
2.4.6 抗干擾設計
2.4.7電磁兼容設計
2.4.8系統加密
3.嵌入式系統軟件設計
3.1嵌入式系統軟件結構設計
3.2嵌入式操作系統應用技術
3.2.1 時間管理
o 系統時間
o 時鐘中斷
3.2.2內存管理
o 靜態內存管理
o 動態內存管理
3.2.3任務管理和任務間的通信
o 任務間的通信機制
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 中斷優先級處理方法
o 系統調用
3.2.5嵌入式文件系統應用技術
3.2.6嵌入式系統圖形用戶接口（GUI）應用技術
3.2.7嵌入式系統數據庫應用技術
3.3嵌入式軟件設計技術
3.3.1匯編語言設計
o 數據類型
o 匯編語言程序結構
o 匯編語言程序設計及優化
o 子程序調用
3.3.2嵌入式C語言設計
o ANSI-C的數據類型
o C程序結構
o C語言程序設計及優化
o 程序的編譯與鏈接
3.3.3面向對象程序設計與開發
o 面向對象的分析與設計方法UML
o 面向對象的編程語言
o 使用C++進行嵌入式系統開發
o 使用Java進行嵌入式系統開發
3.4 系統級軟件設計技術
o 嵌入式系統固件與系統初始化設計
o 設備驅動程序設計
o 硬件抽象層、板級支持包設計
o 嵌入式軟件的移植技術
4.嵌入式系統開發技術
4.1系統開發環境
4.1.1開發工具
o 文本編輯器
o 匯編、編譯和連接程序
o ICE和ICE監控器
o 配置管理工具
o 逆工程工具
4.1.2平臺
o 操作系統
o 分布式開發環境
4.1.3開發環境創建方法及評估
o 開發工作分析
o 開發環境的建立
o 維護、管理、使用開發環境的方法
o 開發環境的平測
4.2實時系統的分析技術
4.2.1實時系統的分析技術
o 結構化分析方法
o 面向對象分析方法
4.2.2實時系統的設計技術
o 結構化分析方法
o 面向對象分析方法
4.3硬件設計環境
4.3.1硬件描述語言
o 硬件開發設計過程
o 硬件描述語言的種類與特點
4.3.2仿真技術
o 邏輯仿真方法
o 邏輯仿真工具
4.3.3大規模集成電路系統的開發方法
o ASIC開發方法
o FPGA設計方法
o IP（intellectual property）
4.4協同設計
o 軟硬件任務工和切調
o 設計平審
4.5嵌入式系統低功耗設計技術
o 低功耗系統工作機制
o 低功耗系統模型結構
o 低功耗的硬件設計技術
o 低功耗的軟件設計技術
4.6分布式嵌入系統設計
o 分布式系統設計原理
o 分布式系統的通信技術
o 分布式系統設計應用
5.嵌入式系統應用
5.1嵌入式系統在控制領域中的應用
5.2嵌入式系統在手持設備中的應用
5.3嵌入式系統在模式識別中的應用

三 題型舉例
一、選擇題
o 若嵌入式系統中采用I/O地址統一編址模式,訪問內存單元和I/O設備是通過 (1) 來區分的。
(1) A.數據總線上輸出的數據
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中，任務的狀態轉換圖（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欄內。
〔說明〕
任務總共有五個狀態：休眠狀態、就緒狀態、運行狀態、中斷服務狀態和等待狀態，在任何時候，一個任務只會處于其中的某一個狀態。
〔問題1〕（3分）
在單個CPU的系統中,處于運行狀態的任務最多有多少個?
〔問題2〕（3分）
對于運行狀態、就緒狀態和等待狀態這間的相互轉換，圖中并沒有畫出來，請補充。用文字處理的形式來進行描述，格式形如"運行狀態→中斷服務狀態"。
〔問題3〕（6分）
從運行狀態可以直接變為等待狀態嗎？如果不能為什么？如果能什么時候會發生這種轉換？舉例說明。
〔問題4〕（3分）
從就緒狀態可以直接變為等待狀態嗎？如果不能，為什么？如果能，什么時候會發生這種轉換？舉例說明。