【说明】
【程序1】是关于条件编译的一段程序示例；
【程序2】是一段switch语句应用示例。C语言要求switch之后圆括弧内的“表达式”
类型必须是整型或字符型。该程序代码中a与x的对应关系如表5-1所示。

【程序3】是冒泡排序算法的实现。假设有N个数据存放在数组aa中，用冒泡排序将这N个数从小到大排序。首先，在aa[0]到aa[N-1]的范围内，依次比较两个相邻元素的值，若aa[j]>aa[j+l]，则交换aa[j]与aa[j+l]，j的值取0，1，2，…，N-2；经过这样一趟冒泡，就把这N个数中最大的数放到aa[N-l]中。接下来对aa[0]到aa[N-2]中的数再进行一趟冒泡，这样就将该范围内的最大值换到aa[N-2]中。依次进行下去，最多只要进行N-1趟冒泡，就可完成排序。如果在某趟冒泡过程中没有交换相邻的值，则说明排序已完成，可以提前结束处理。

【问题1】
（1）什么是C语言的条件编译？
（2）请解释#ifndef的作用。
（3）分析【C程序代码1】，写出该段执行后的输出结果。
【问题2】
完成【C程序代码2】中的（1）~（3）空，将答案写到答题纸相应的位置。
【问题3】
完成【C程序代码3】中的（4）~（6）空，将答案写到答题纸相应的位置。

【说明】
某公司承接了一个数据处理模块的项目，由沈工负责模块的方案设计，沈工的设计方案如图4-1所示。该数据处理模块以PowerPC处理器为核心，设计了存储器、以太网、温度传感器、调试接口等功能电路。
处理器外接FLASH存储器用于存储上电初始化程序和应用程序。处理器通过I2C接口连接测温电路，监控模块的工作温度。以太网、串口、调试离散量等用于软件调试和状态显示。
测温电路选用ADT7461AR芯片，用于测试模块温度，ADT7461AR是一个双通道数字温度计，工作电压3v至5v，具有低/超温报警功能，采用I2C接口实现主机对远程/本地温度数据的采集，采集数据存储在高/低两个数据寄存器中，每个寄存器为16位，高寄存器表示整数值，低寄存器表示小数值。

存储模块采用某公司的FLASH存储芯片。支持编程、擦除、复位等操作命令。该FLASH芯片的常用命令序列如表4-1所示。表中的地址和数据皆为16进制数。

【问题1】
ADT7461AR芯片支持两种测温模式，其中第一种模式为二进制模式，用0表示0度，测温范围为0℃~+127℃；第二种模式为偏移二进制模式，用64表示0度，测温范围为-55℃~+150℃，温度数据转换关系如表4-2所示。
请在（1）~（4）处写出对应温度的二进制数。

【问题2】
沈工用C语言实现对FLASH的操作，需按照表4-1中定义的命令序列顺序执行即可。仔细阅读下列代码，请在（1）~（4）处将对应的C语言代码补全。

【问题3】
该嵌入式系统对处理的性能要求较高，沈工在完成软件设计后，需要对每一个函数的执行性能进行测试，检测其是否满足系统设计的要求。沈工通过PowerPC处理器内部的高精度时钟寄存器（TimeBase）进行计时，该寄存器由高低两个32位的寄存器组成，根据总线频率自动递增，当低32位寄存器递增到0xFFFFFFFF时，向高32位寄存器进位。计数值可以换算成时间值，精确到微秒级。
在功能函数fimction10的执行体前后，进行时间统计，最后计算出该函数的执行时间值，请在（1）~（2）处将对应的C语言代码补全。

【说明】
某嵌入式控制软件中，通过采集传感器数值来计算输出控制率，同时为提高数据采集的可靠性，对采集数值使用三余度采集方法进行三个通道的数据采集。
1.三余度数据采集及处理要求：
（1）如果某通道采集值超过[3.0，3.0]v正常范围内，且与任一相邻通道间差值不大于0.5v，则该通道数据满足要求；
（2）如果某通道采集值超过[-3.0，3.0]v正常范围，或者此通道采集值与其他两个通道的差值均大于0.5v，则该通道数据不满足要求；
（3）如果三通道值均满足要求，则取三通道中差值较小的两通道数据平均值；
（4）如果三通道值均满足要求，且相邻两数值的差值相等，则取三个采集值的中间值；
（5）如果仅有一个通道数据不满足采集要求，取满足要求的两个通道数据平均值；
（6）如果大于一个通道数据不满足采集要求，取安全值0v。
2.对计算输出控制率的具体处理算法如下：
（1）如果依据采集数据计算的控制率C1与目前实际控制率C0差值不大于0.01，则使用本周期计算控制率C1进行输出控制，否则使用目前实际控制率C0输出控制，连续超过范围计数加1，不上报传感器故障；
（2）如果连续3个周期计算的控制率C1与目前实际控制率C0差值大于0.01，则上报传感器三级故障，连续超过范围计数清零，使用目前实际控制率C0输出控制；如果已经连续3个周期控制率差值超过范围，并已上报三级故障，但第4个周期计算的控制率C1与目前实际控制率C0差值不大于0.01，则清除三级故障上报，并使用C1进行输出控制；
（3）如果累计大于等于10个周期计算的控制率C1与目前实际控制率C0差值大于0.01，则上报传感器二级故障，使用目前实际控制率C0输出控制；
（4）如果累计大于等于100个周期计算的控制率C1与目前实际控制率C0，差值大于0.01，则上报传感器一级故障，清除二级故障，并切断输出控制（输出安全值0）；
（5）如果低级故障和高级故障同时发生，则按高级故障上报和处理。

【问题1】
为了测试采集算法，在不考虑测量误差的情况下，根据所设计测试用例的输入填写表3-1中的（1）~（6）空，预期输出结果精度为小数点后保留两位数字。

【问题2】
白盒测试方法和黑盒测试方法是目前嵌入式软件测试常用的方法，请简述白盒测试方法与黑盒测试方法的概念。同时依据本题说明，指明问题1中设计的测试用例使用了白盒测试方法还是黑盒测试方法。
【问题3】
为了测试控制率计算算法，在不考虑测量误差的情况下，请完善所设计的测试用例，填写表3-2中的空（1）~（6）。

【说明】
王工在采用某16位嵌入式CPU进行A/D采集硬件电路设计时，利用8255控制器C口中的PCO输出控制信号，利用PC7读入AD574的状态信号，利用A口和B口读入AD574转换好的12位数据。图2-1为该A/D采集硬件系统设计的部分连接示意图。

其中，AD574各个管脚功能定义如表24所述。

AD574的控制功能状态表如表2-2所示。

8255控制器各个管脚及地址控制描述如表2-3所示。

【问题1】
在该嵌入式系统设计中，AD574是工作在12位转换模式还是8位转换模式？
【问题2】
图2-1中245为双向缓冲器，在该硬件设计中配置8255控制字时，CPU需要向245进行数据输出（245的A口传输给B口）；在获取AD采集数据时CPU需要接收245所传输过来的数据（245的B口传输给A口）。根据硬件设计，描述DR分别为高、低电平时，245双向缓冲器在A、B口之间进行数据传输的方向。
【问题3】
在该A/D变换中，如果用1/2LSB（最低有效位）来表示量化误差，当该A/D控制器的量程范围为5V时，其量化误差是多大？
【问题4】
王工根据上述硬件设计，编写对应的数据采集程序，首先需要对8255进行初始体，然后进行数据采集，请根据注释要求补全如下X86汇编程序。

【说明】
某综合化智能空气净化器设计以微处理器为核心，包含各种传感器和控制器，具有检测环境空气参数（包含温湿度、可燃气体、细颗粒物等），空气净化、加湿、除湿、加热和杀菌等功能，并能通过移动客户端对其进行远程控制。
图1-1为该系统电气部分连接图，除微处理器外，还包括了片上32KBFLASH，以及SRAM和EEPROM。

【问题1】
该系统的SRAM的地址线宽度为11，数据线宽度为8，其容量为多少字节？
【问题2】
该系统分别设计了iOS和Android两种不同操作系统下的客户端程序，二者在开发上都使用MVC（模型（M）-视图（V）-控制器（C））设计模式。在典型的程序设计中，用户可以直接和视图进行交互，通过对事件的操作，可以触发视图的各种事件，再通过控制器，以达到更新模型或数据的目的。请完善图1-2所示的流程模型。
【问题3】
该系统采用数字式激光传感器检测PM2.5、PM10，并通过异步串行接口将数据上报给处理器，通信波特率为9600bps，上报周期为1.5秒，数据帧内容包括：报文头、指令号、数据（6字节）、校验和及报文尾，具体字段描述如表1-1所示。

王工根据数据报文通信协议，使用C语言编写了对应的数据接收和校验程序，请根据注释要求补全程序。
程序段如下：

注释：
Serial.available（  ）：判断串口接收缓冲器的状态函数。读取串口接收缓冲器的值（128字节寄存器），以判断数据送达到串口。
返回：串口已经准备好的字节数。
Serial.read（  ）：读取串口函数。
返回：串口的数据第一个字节，如果没有返回-1。
Serial.flush（  ）：清除串口缓冲器内容函数。
返回：None。

阅读下列说明和C语言代码，回答问题1至问题3，将解答填入答题纸的对应栏内。
【说明】
在某工厂的物流车间，设计一款智能监测系统，实现对车间进行24小时不间断图像采集的功能。王工设计了一个实时监测采集系统，主要由图像采集卡和数据存储卡组成。由于实时图像的数据量巨大，设计采用DMA方式进行数据传输，当DMA传输完成后，DMA控制器会发起一个硬件中断。操作系统接收到硬件中断，调用中断服务程序。
该系统的软件基于某嵌入式操作系统开发，支持中断管理、多任务调度等功能。与DMA相关的一段驱动程序示例代码如下。
【C语言程序声明与定义】

【程序1】

【程序2】

【程序3】

【问题1】（5分）
在操作系统的头文件中，有如下类型定义：
typedef void     (*VOIDFUNCPTR)();     /* ptr to function returning void */ typedef int     (*FUNCPTR) ();     /* ptr to function returning int */

1.该类型定义了一组什么类型的变量，简述其功能。
2.在【程序1】的dma_init函数中，应该将intConnect函数的第二个参数转换成相应的类型，可以消除编译警告，请补充其中空（1）的内容。
【问题2】（4分）
DMA控制器的寄存器操作序列，必须为原子操作，该程序中使用了两个信号量，一个用于进行寄存器操作系统的临界区保护，一个用于在传输函数和DMA完成中断处理程序之间同步。请根据信号量创建时的不同初始值，在【程序2】的dma_trans函数和【程序3】dma_intHandle函数中，补充空（2）、（3）、（4）、（5）处的内容。
【问题3】（6分）
在该系统中有A、B两个应用任务同时从不同角度采集图像，都需要调用该DMA传输函数，任务A和任务B的优先级相同。该系统采用优先级抢占的调度策略。在任务A调用DMA传输函数进行DMA传输时，有时会出现函数返回值为0的情况。根据 DMA控制器的芯片手册定义，1表示正常完成，2表示传输超时，4表示奇偶校验错，所以返回值不应该为0。
王工经过认真排查后，分析该故障发生的原因是当任务A调用dma_trans函数时，会发生任务suspend的情况，此时如果任务B也调用dma_trans函数，则会发生上述故障。
1.请给出dma_trans函数中会导致任务发生阻塞的代码行号。
2.按照王工的分析，对全局变量的不正确操作会导致该函数的返回值错误，请给出发生错误的代码行号。
3.王工对该程序进行了改进，将上述会导致返回值错误的代码放在某一行程序之后执行，即可解决该问题，请给出代码行号。
注意：这里的行号是指【程序2】中注释所标的第1行到第5行，请在第1行到第5行之中选择。

阅读下列说明和图，回答问题1至问题3，将解答填入答题纸的对应栏内。
【说明】
随着汽车工业的飞速发展，越来越多的车上的原有机械控制装置正在被电子控制装置所取代，这是典型的实时控制系统，例如用于控制发动机、自动变速箱、防抱死系统、电子稳定控制系统、牵引力控制系统、刹车辅助系统的ECU和用于座位调整、车窗玻璃升降、车顶移动的电子产品，这在很大程度上提高和完善了汽车的性能和技术水平。但是，汽车上电控系统的多样化和系统结构的复杂化，也直接导致相应的汽车电子软件开发难度越来越高。
某汽车的ECU （Electronic Control Unit，电子控制单元）系统，采用某高性能的多核处理器，软件架构采用符合AUTOSAR （ AUTOmotive Open System Architecture，汽车开放系统架构）标准的多核操作系统，将多个控制应用集成在一个处理器上运行，降低了系统设计的成本、体积、功耗。

【问题1】（5分）
AUTOSAR中定义了应用任务有四种不同的状态，其状态之间的切换如图4-1所示。

阅读下列说明和图，回答问题1至问题3,将解答填入答题纸的对应栏内。
【说明】
在智能家居系统软件设计中，家庭内网节点软件设计包括协调器、现场采集/执行器（室内温湿度采集节点、模拟台灯控制节点、模拟雨水窗户监控节点、模拟空调控制节点和火灾检测节点）的软件设计。软件功能组成如图3-1所示。

【问题1】（3分）
在本软件开发过程中，开发人员使用了基于模型的嵌入式代码生成技术，目前对模型验证最主要的方法是（1），通过此方法验证后，利用此验证结果可对模型的覆盖率进行分析，模型的覆盖率类型一般包括（2）（至少写出两种类型）。 
【问题2】（6分）
为了测试此软件功能，测试人员设计了表3-1所示的测试用例，请填写该表中的空（1）〜（3）。

阅读下列说明和图，回答问题1至问题3，将解答填入答题纸的对应栏内。
【说明】
在智能家居系统设计中，李工被分配进行ZigBee协调器、信息采集器节点、终端控制节点和安全视频监控系统的部分硬件电路原理设计。
李工在基于微处理器的ZigBee协调器设计中，使用四个LED灯（D1、D2、D3、D4）表示状态，四个LED灯分别接到处理器的P2_0，P2_l，P2_2和P2_3管脚，部分相关的硬件设计如图2-1所示。

图2-2    信息采集器硬件设计示意图

【问题1】（4分）
在图2-1的ZigBee协调器设计中，按照需求李工定义了四个LED灯的状态含义， 分别是：D1亮表示协调器已启动，灭表示协调器未启动；D2亮表示有外围信息采集器节点已加入到ZigBee网络，灭表示目前无节点加入网络；D3亮表示有终端控制节点已加入到ZigBee网络，灭表示目前无节点加入网络；D4亮表示协调器正在通过串口和PC主机进行数据通信，灭时表示目前没有数据通信。
如果当前ZigBee协调器处于启动状态、且只有   外围信息采集器连入ZigBee网络，没有任何终端控制节点连接，协调器正在通过串口向PC主机发送   的采集信息， 在这种情况下，P2_0，P2_1，P2_2和P2_3应该分别输出什么电平（回答高电平或低电平）？
【问题2】（5分）
1. 在图2-2的   信息采集器设计中，两个IN4007（U3和U4）的作用是什么？
2. 为了使得红外发光二极管发射，图2-3中的Pl_4应该输出高电平还是低电平？
3. 在图2-4中，连接主处理器DM6446和TVP5146之间SN74AVC芯片的作用是什么？
【问题3】（6分）
在使用   接口对TVP5146进行配置时，DM6446为主，TVP5146为从。在每次写寄存器配置操作中，需要主先发送设备从地址、再发送待操作的寄存器地址、最后发送待写入的数据，并且每次主向从发送消息，都需要接收到从的应答后，才能进入下一步操作。
在调试过程中，李工希望通过   来配置TVP5146的视频标准模式，对应的寄存器地址和各个Bit位的含义如表2-1所示。

图2-5  TVP5146寄存器配置流程图

阅读下列说明和图，回答问题1至问题3,将解答填入答题纸的对应栏内。
【说明】  
智能家居系统以消费者的使用习惯为依据，利用信息系统和自动化控制系统实现人与家用设备之间的信息交换，也就是说，智能家居是对家庭环境中的各个子系统（家电、水电、窗帘、视频监控、服务机器人等）进行互通控制的一套体系。图1-1为某单位设计的以ZigBee、WiFi及GSM为基础构建的集智能控制、安全监控为一体的智能家居系统示意图，依次是：家庭内部以ZigBee为基础的无线系统、用来进行视频传输的WiFi 网络和用来外部交互的外部交互网络。

图1-1智能家居系统示意图

安全视频监控系统利用WiFi网络同家庭PC主机连接，用户可以通过外网或者内部WiFi连接，实吋监控家庭状态，或者当家庭内部出现紧急事件后，可以通过GSM网络向家庭用户发送短信或彩信。
王工计划为某小区设计一套智能家居系统，利用ZigBee技术的低功耗、自组织、可扩展等特点，组建家庭内部无线传感器网络，网络节点包括室内温湿度采集节点、火灾环境监测节点、模拟空调控制节点、模拟雨水窗户监控节点。王工在开发智能家居系统时采用V开发模型，V开发模型强调软件开发的协作和速度，将软件实现和验证有机结合起来，在保证较高的软件质量情况下缩短开发周期，图1-2为V模型示意图。该模型中，每个开发活动都有对应的验证活动，在进行客户需求分析时，测试人员可以了解产品设计特性、用户真正的需求，确定测试目标，可以准备用例并策划测试活动；在软件需求分析阶段，测试人员可以了解实现的过程、评审需求，设计测试方案和计划，并准备测试环境，设计系统或配置项测试用例；在软件概要设计阶段，测试人员可以评审概要设计，设计软件集成方案和用例；在详细设计阶段，测试人员可以评审详细设计，设计单元测试用例；在编码阶段，测试人员可以评审代码，并执行单元测试。

【问题1】（4分）
在图1-2所示的V模型中，与开发阶段中概要设计对应的测试阶段称为（1）。在系统或配置项测试阶段应采用（2）方法。
【问题2】（5分）
完成下面对图1-2所示的V模型的论述，将答案填写在答题纸的对应栏中。
1.客户需求分析对应验收测试。在进行需求分析、功能设计的同时，测试人员就可以阅读、审查分析结果，了解产品设计特性、用户真正的需求，从而确定（1）。
2.进行软件需求分析时，测试人员可了解实现的过程、评审需求，可设计（2）、（3）。
3.设计人员做详细设计时，测试人员可参与设计，对设计进行（4），同时（5），并基于用例开发测试脚本。
【问题3】（6分）
ZigBee协调器是整个ZigBee家庭内网的核心，负责管理各个ZigBee节点设备与 PC网关的信息和控制指令的传输。温湿度采集终端将传感器的数据以点播的形式发送给协调器，其他采集/控制节点以广播的形式与ZigBee协调器进行数据的交换，协调器和PC机采用串口通信协议。协调器上电后，首先进行系统初始化，信道扫描、创建信道并组建网络。如果组建网络成功，则进行各层事件扫描；如果失败，则继续创建，如果检测到应用层有事件，则对事件进行处理；否则反复扫描各层事件。当应用层有事件，则检查数据类型，如果是室内环境数据，则经过串口发送到网关；如果不是室内环境数据，则进一步判断是否为控制指令，如果是，则向控制节点发送控制指令。ZigBee协调器软件流程图如图1-3所示。补充图1-3中的（1）〜（4），并将答案填写在答题纸的对应栏中。

图1-3  ZigBee协调器软件流程图