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嵌入式面试题（4）

news 2025/9/11 13:26:04

嵌入式面试题（4）

1. TCP 协议和 UDP 协议的区别？

连接性：TCP 是面向连接的协议（需三次握手建立连接，四次挥手断开）；UDP 是无连接协议（直接发送数据，无需建立连接）。
可靠性：TCP 提供可靠传输（通过超时重传、拥塞控制、滑动窗口等机制保证数据不丢失、不重复、按序到达）；UDP 无可靠性保障（数据可能丢失、乱序）。
适用场景：
- TCP 适用于对可靠性要求高的场景（文件传输、电子邮件、网页浏览等）。
- UDP 适用于实时性要求高、可容忍少量数据丢失的场景（音视频流、在线游戏、实时监控等）。

2. Git 代码版本控制管理用过吗？最常用哪些命令？什么时候打 tag，什么时候创建 branch？

常用命令：
- git clone <url>：从远程仓库克隆代码到本地。
- git add <file>：将工作区修改添加到暂存区。
- git commit -m "message"：将暂存区变更提交到本地仓库。
- git push：将本地仓库提交推送到远程仓库。
- git pull：拉取远程仓库最新代码并合并到本地。
- git branch：查看分支；git checkout -b <branch>：创建并切换到新分支。
- git merge <branch>：合并指定分支到当前分支。
打 tag 时机：用于标记项目的重要里程碑（如版本发布），便于后续追溯特定版本。
示例：git tag -a v1.0 -m "Version 1.0 正式发布"。
创建 branch 时机：
- 并行开发新功能（如独立开发一个模块时，避免影响主分支稳定性）。
- 修复特定问题（如创建 hotfix 分支修复生产环境bug）。
  例：硬件从 MPU6050 切换到 ICM-20649 时，可创建专门分支开发适配代码。

3. 如何通过一个按键实现单击、双击、长按功能？

通过定时扫描 + 状态机判断实现，核心逻辑如下：

定时采样：用定时器（如每 10ms）周期性扫描按键状态，同时进行防抖处理（连续多次采样确认状态稳定）。
记录时间戳：保存按键按下、释放的时刻，用于计算按压时长和间隔。
状态机设计：
- IDLE（空闲）：等待按键按下。
- PRESSED（按下）：检测到按键按下，开始计时。
- RELEASED（释放）：按键松开，判断按压时间（<500ms 则进入等待双击状态）。
- WAIT_SECOND（等待双击）：若 500ms 内再次按下则判定为双击；超时未按则判定为单击。
- LONG_PRESS（长按）：按下持续时间≥1000ms 时触发。
回调机制：每种状态判定后触发对应功能（如单击执行A、双击执行B、长按执行C）。

4. ADC 在充电时如何采集电量？ADC 的采集频率如何选择？

充电时电量采集方式：
- 电压采集：通过电阻分压网络将电池电压降至 ADC 量程内，采集后换算为实际电压（反映电池当前电量粗略状态）。
- 电流采集：串联分流电阻或使用霍尔传感器，将电流转换为电压信号输入 ADC，计算实时充电电流。
- 电量估算：结合电压、电流，通过库仑积分法（电流×时间）计算充入的总电量，提升估算精度。
- 注意事项：需添加保护电路（如稳压、限流），避免过压损坏 ADC。
采集频率选择：
- 稳态信号（如电池电压）：1~100Hz（信号变化缓慢，高频采样无意义）。
- 动态信号（如脉冲充电电流）：需遵循奈奎斯特准则（采样频率≥2倍信号最高频率），通常≥1kHz。
- 实际限制：受 ADC 转换速度、MCU 主频及系统负载影响（例：STM32 内部 ADC 采集锂电池电压时，常用 10Hz 采样率）。

5. 举例说明两种同步通信总线和异步通信总线协议。

同步通信总线（依赖共享时钟）：
1. SPI（Serial Peripheral Interface）：
  - 信号线：SCK（时钟，主设备提供）、MOSI（主发从收）、MISO（主收从发）、SS/CS（从设备选择）。
  - 特点：全双工、高速、主从结构，支持多从设备（通过 SS/CS 选通）。
  - 应用：SD卡、EEPROM、LCD显示屏。
2. I2C（Inter-Integrated Circuit）：
  - 信号线：SCL（时钟，主设备提供）、SDA（数据，双向）。
  - 特点：半双工、多主多从（通过地址区分设备），仅需两根线，通信速率适中。
  - 应用：传感器、RTC（实时时钟）、EEPROM。
异步通信总线（无共享时钟，依赖波特率同步）：
1. UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）：
  - 帧结构：起始位（1位）+ 数据位（5~8位）+ 校验位（可选）+ 停止位（1~2位）。
  - 特点：全双工、点对点通信，需约定波特率（如9600、115200）。
  - 应用：调试串口、GPS模块、蓝牙模块（基于RS-232/485）。
2. USB（Universal Serial Bus）：
  - 特点：差分信号传输、主从结构、支持热插拔和供电，基于数据包异步通信。
  - 工作方式：主机通过轮询/中断与设备交互，无需全局时钟。
  - 应用：电脑外设（鼠标、打印机）、U盘、手机数据传输。

6. 线程间如何通信？

线程共享同一进程的地址空间，通信方式主要有：

共享内存：通过全局变量、共享数据结构直接读写（需配合同步机制）。
同步工具：
- 互斥锁（mutex）：保证同一时间只有一个线程访问共享资源。
- 信号量（semaphore）：控制并发线程数量，实现资源计数。
- 条件变量（condition variable）：线程间通过“等待-通知”机制同步状态。
消息队列：线程通过发送/接收消息通信（解耦线程，支持异步处理）。
事件/信号：线程通过触发事件或发送信号通知其他线程（如 POSIX 的 signal）。

7. USB 收发数据的流程是什么？

物理连接：设备接入主机，主机通过 D+/D- 线检测设备并提供供电（低功耗设备直接取电）。
设备枚举：
- 主机发送控制请求，读取设备描述符（类型、厂商、端点等信息）。
- 主机配置设备（如分配地址、选择配置），完成初始化。
端点建立：主机与设备通过端点（Endpoint）建立通信通道（端点是数据传输的唯一标识）。
数据传输：
- 主机→设备：通过 OUT 端点发送数据。
- 设备→主机：通过 IN 端点发送数据。
- 传输类型：控制传输（配置设备）、批量传输（大容量数据，如U盘）、中断传输（低延迟，如鼠标）、同步传输（实时性，如音频）。
中断与处理：设备通过中断服务程序（ISR）接收数据，处理后可主动通过 IN 端点返回结果。

8. 独立看门狗（IWDG）和窗口看门狗（WWDG）的区别？

对比项	独立看门狗（IWDG）	窗口看门狗（WWDG）
时钟源	独立低速时钟（LSI），不依赖主时钟	系统主时钟（PCLK1），依赖主时钟
喂狗时机	任意时刻，只要在超时前喂狗即可	仅在“窗口时间”内喂狗（太早/太晚均复位）
应用场景	主时钟故障或系统严重失控时复位	检测程序运行时序（防止死循环或执行超前）
复位范围	整个系统	通常仅复位内核（部分外设可能不受影响）

9. SPI 通信有哪几根信号线？各有什么作用？

SPI 通常包含4根核心信号线：

SCK（Serial Clock）：串行时钟线，由主设备生成，用于同步主从设备的数据传输（上升沿/下降沿采样数据）。
MOSI（Master Out Slave In）：主发从收线，主设备通过此线向从设备发送数据。
MISO（Master In Slave Out）：主收从发线，从设备通过此线向主设备返回数据。
SS/CS（Slave Select/Chip Select）：从设备选择线，主设备通过拉低该线选中对应的从设备（同一总线上可接多个从设备，通过 SS/CS 区分）。

10. 高优先级任务执行时遇到中断，系统如何处理？

处理逻辑取决于中断优先级与系统调度策略：

中断优先级 > 当前任务优先级：
- 系统立即暂停高优先级任务，保存其上下文（寄存器、程序计数器等）。
- 进入中断服务程序（ISR）执行中断处理。
- ISR 执行完毕后，恢复被暂停的高优先级任务，从断点继续执行。
中断优先级 ≤ 当前任务优先级：
- 中断被暂时屏蔽或挂起（进入等待队列）。
- 待高优先级任务执行完毕（或主动释放 CPU）后，系统再处理该中断。

注：实时操作系统（RTOS）中，中断优先级通常高于所有任务优先级，以保证紧急事件及时响应。