嵌入式八股文-ARM
网上有很多八股文 但还是想自己总结以下 部分内容有借鉴这位博主嵌入式八股文总结（ARM篇）-CSDN博客
一、I2C通信
1.I2C基本概念
I2C一共有两根通信线：时钟线SCL（Serial Clock）、数据线SDA（Serial Data），同步、半双工。
如图1所示，在空闲时时钟线和数据线都处于高电平状态。
（1）起始条件：SCL高电平期间，SDA从高电平切换到低电平。
（2）终止条件：SCL高电平期间，SDA从低电平切换到高电平
（3）应答信号：
（4）在SCL高电平时为数据采样阶段，数据线SDA必须保持稳定。SCL为低电平时为数据放置阶段，数据线SDA才能变化。这样规定有效的区分了数据采样阶段和数据放置阶段。
（5）指定地址写数据：•对于指定设备（Slave Address），在指定地址（Reg Address）下，写入指定数据（Data）如图2所示，
I2C设备地址多为7位地址（也有10位地址）。
发送起始信号后紧跟着的是 7位地址+1位读写位（0表示写数据，1表示读数据；）
接收到应答信号后，发送寄存器地址。然后就可以发送数据了，发送完成后为终止信号。若要发送多个字节的数据，只用接收到应答信号后持续发送数据，若需要停止发送终止信号。
（6）指定地址读数据：指定地址读的前两位和写数据一样，首先发送从机地址（地址+0写数据位）+寄存器地址，然后再发送一次从机地址（这里是地址+1读数据位），此时就能读取指定地址下的数据，读取完成后发送终止信号。
2.I2C常问问题
（1）I2C为什么需要加上拉电阻，一般为多大，为什么需要使用开漏输出？
I2C支持总线挂载多设备（一主多从、多主多从），当两个设备同时抢占总线时，当主设备 A 输出高电平（1），主设备 B 输出低电平（0）时，会形成 电源到地的短路路径，烧毁器件！
而开漏输出无高电平状态，当设备拉低总线时就获得控制权，此时就需要增加上拉电阻，赋予高电平状态。
上拉电阻大小一般如图所示：
（2）I2C通信失败该怎样排查问题？
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硬件：电源、地、上拉电阻（值是否合适？存在吗？）、线路连接（短路/断路）、总线电容是否过大。
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软件：SCL/SDA GPIO 配置是否正确（开漏输出？上拉使能？）、I2C 外设初始化参数（速率、地址）、时序是否符合规范（特别是启动/停止/ACK）。
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工具：用示波器或逻辑分析仪抓取 SCL/SDA 波形（最有效！），查看是否有起始/停止/ACK/数据波形，电平是否正常，时序是否满足要求。
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设备：确认从机地址是否正确、从机是否正常工作（电源、复位）、是否存在地址冲突。
（3）什么是I2C死锁，怎样解决？
现象：I2C死锁就是时钟线SCL一直处于高电平，数据线SDA一直处于低电平。
原因：从机拉低数据线SDA时（发送应答信号给主机时或发送数据0时）主机意外复位，主机复位后时钟线SCL就为高电平了，此时，SCL为高电平而SDA为低电平，主机就以为有其他设备占有了总线，而SCL为高电平时 数据位SDA不允许有变化，意思是：主机就一直等待时钟线SDA拉高，而从机就一直等待时钟线SCL拉高 就造成了死锁的现象。
解决方法：1.选择带有复位功能的从设备，复位后SDA被拉高。2.设置时钟延展时间：当检测到SDA低电平超过预设时间，超时则强制复位并终止传输。3.主机检测SDA被拉低超过指定时间后，主动复位从设备，前提需要主机具有控制有复位引脚的从设备
（4）I2C最多可以挂载多少个设备？
理论上可以挂载112个设备（七位从机地址）
AI给的，理论可以挂载2^7 - 不可用地址 = 112个
但是I2C协议没有限制总线上的最大设备数，但是规定了总线电容不得超过400pF，所以实际上I2C总线上的设备数推荐不超过8个。
（5）常见的I2C设备有什么？你用过那个？遇到过什么问题，怎样解决的？
常见的有：EEPROM芯片、MPU6050、一些OLED屏
EEPROM和MPU6050是我经常使用的，其中EEPROM是一款可擦可编程只读存储器，型号为24C02，当时在完成BootLoder代码时需要存储一些重要的标志位，不允许掉电丢失，所以将其存储到EEPROM芯片当中。
问题：当时遇到了写入后读取数据错误。
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主机连续写入 64 字节（页写）后立即读取，返回的数据随机错误（部分字节为0xFF或旧数据）。
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根本原因：跨页写入时未拆分数据（24LC256 页大小为64字节），导致地址回卷（Address Wrapping）。
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解决方案：强制页写拆分；
（6）你写IIC驱动的时候，速率是多少？
在使用硬件IIC的时候，我一般选择标准模式（速率为100KHz），但在需要高频读取数据时，总线可能会成为瓶颈，导致数据丢失或延迟，这时我会选择快速模式（400KHz）。
在使用软件IIC的时候，不需要想硬件IIC那样设置固定速率，软件IIC速率完全由自己决定。例如在软件IIC写SCL或SCK的时候我会选择延迟个10us，防止时序频率超过要求。
二、SPI通信
1.SPI通信基本概念
SPI通信模式一共有四根通信线：
SCK（Serial Clock）：时钟线
MOSI（Master Output Slave Input）：主机输出从机输入
MISO（Master Input Slave Output）：主机输入从机输出
SS（Slave Select）：片选线
SPI具有两根数据线 所以支持同时收发数据 并且具有时钟线 属于全双工同步通信
如图所示：
•所有SPI设备的SCK、MOSI、MISO分别连在一起
•主机另外引出多条SS控制线，分别接到各从机的SS引脚
•输出引脚配置为推挽输出，输入引脚配置为浮空或上拉输入
（1）起始条件：只用将片选信号拉低 终止条件：将片选信号拉高
（2）工作模式：SPI一共有四种工作模式
时钟极性决定SCK的电平起始电平 相位决定采样时刻
以模式0为例，如图所示：我们可以看到MISO刚开始为高阻态，是因为对于主机来说，未被使能的从机是输出到主机的，若同时开始会造成冲突，则在SS未被使能的情况下，MISO处于高阻态。
片选信号先拉低 在SCK的第一个上升沿采样数据，在第二个边沿放数据，第三个边沿采样数据，直到数据传输完成，SS拉高结束。
2.SPI常见问题
（1）SPI可以去掉那些线？
SPI有四根线：SCLK、MISO 、MOSI、CS。当只需要主机向从机发送指令，而不需要从机回复数据时，MISO信号线就可以去掉；当主机只想读取从机的数据，而不需要向从机发送指令时，MOSI就可以去掉；如果只有一个从机，那么CS片选线也可以不要，直接将其固定为有效电平，一直处于使能的状态。需要注意的是，时钟线不能去掉，发送数据和接收到数据时都需要使用时钟线进行数据采样。
（2）SPI和I2C的差别是什么？
SPI只有两根线而SPI具有四根线 I2C的通信则要复杂一点
（3）SPI通信失效如何排查？
（4）面试管问你常用的SPI设备有什么？你遇到过什么问题？是怎样解决的？
我用过的SPI设备有：存储芯片W25Q64和SPI OLED屏幕
在写BootLoder程序时，用W25Q64当作外部Flash使用，用于存储不同的APP代码和阿里云下发的APP代码。但是在写外部Flash的时候总是遇到偏移量不好计算的问题。具体来说，因为我是通过Xmode协议一片一片写入Flash当中的，每片数据的大小固定，但不同APP代码的总长度不一样，比如数据写入到某个地址后，下一片数据的起始偏移量需要准确衔接，可一旦某片数据的处理出现偏差，后续分片的偏移量都会出错，导致APP无法正常加载。
为了解决这个问题，我在代码中加入了分片校验和偏移量预检查机制。每处理一片数据前，先检验该片的序号是否连续。
还有个最简单的问题，我写入Flash时后读取总为FF，结果发现是片选没使能。
三、串口通信
1.基本概念
•串口是一种应用十分广泛的通讯接口，串口成本低、容易使用、通信线路简单，可实现两个设备的互相通信
•单片机的串口可以使单片机与单片机、单片机与电脑、单片机与各式各样的模块互相通信，极大地扩展了单片机的应用范围，增强了单片机系统的硬件实力
普通串口有两根线 发送TX 接收RX •TX与RX要交叉连接 当只需要单向传输时只用一根通信线当电当电平标准不一致时，需要加电平转换芯片，如图所示。
串口参数及时序：
（1）波特率：串口通信的速率
（2）起始位：标志一个数据帧的开始，固定为低电平
（3）数据位：数据的有效载荷，1为高电平，0为低电平，低位先行
（4）校验位：用于数据验证，根据数据位计算得来
（5）停止位：用于数据帧间隔，固定位高电平
2.RS485基本理念
RS485用于工业和通信领域的串行通信标准，具有通信距离长、多点通信、抗干扰能力强的特点。
（1）差分信号：RS485有两根信号线（通常为A或B，或者Data+和Data-），RS485是通过两根线之间的电压差来表达传输逻辑，通常A B 差>200mv代表逻辑1，A B差<200mv代表逻辑0。 相比单端信号，差分信号对噪声的抗干扰能力更强，因为噪声通常影响两条线的相同程度，因此它们之间的电压差不会受到噪声的显著影响。
（2）多点总线拓扑：RS485设计用于连接多个设备到同一条通信总线上。
（3）半双工模式：这是常见的RS485应用模式，所有设备共享一对信号线，同一时间只能有一个设备发送数据（作为发送器），其他设备只能接收（作为接收器）。需要一个通信协议（如Modbus）来管理那个设备在何时获得总线控制权。
这里的RS485是硬件层协议：用于解决逻辑电平0和1的可靠传输
Modbus协议是软件层面：解决传输目的，解决为什么两者要传输的协议，与之前的I2C和SPI物理层协议不同，Modbus协议是应用层协议，
3.串口通信常见问题
（1）面试官问在处理串口数据时你是怎样设计处理方案的？
1.在非裸机的项目中，我通常在中断中接收数据，任务中处理数据。具体来说，在中断服务程序中（ISR）仅将数据存入缓冲区中，再通过同步信号（如队列、任务通知、信号量）唤醒处理任务。任务在没有唤醒前一直处于阻塞状态，等到ISR发送数据到达信号，接收到信号后，从缓冲区取出数据进行数据处理（解包、校验、执行业务逻辑）。
2.在裸机项目中，可以采用中断存储数据+状态机解析的方案。具体来说，就是在ISR中使用环形缓冲器暂存数据，接收完数据后置位标志位。循环中检查标志位，状态机实现协议解析。
四、什么是回调函数？
回调函数就是一个通过函数指针来调用的函数。
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你把一个函数（B）的引用作为参数传递给另一个函数（A）。
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函数 A 执行完自己的任务后，回过头来调用（Call Back）你传给它的那个函数 B。
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所以，函数 B 就是回调函数。
五、中断函数
1.定义
中断函数，也叫中断服务程序（ISR - Interrupt Service Routine），是嵌入式系统中用于响应硬件中断的特殊函数。
2.常见的面试问题
（1）中断函数为什么需要快进快出
如果ISR执行时间过长，其他同等或更高优先级的中断无法及时得到响应，可能导致事件丢失。并且长时间处理中断会影响主程序的运行，影响系统整体性能和响应速度。
（2）如果中断处理需要做很多耗时的操作，你该怎么办？
在ISR中只做最紧急的事，如清除标志位、读取数据，然后通过设置标志位、发送信号量等方式通知主循环或任务来处理耗时的逻辑。
（3）volatile可以在中断函数中使用吗？一般怎样使用？
“volatile在中断中至关重要，主要用于修饰那些在中断服务程序和主循环（或非ISR任务） 之间共享的全局变量。
六、嵌入式基于ROM运行和基于RAM运行有什么区别
基于ROM运行：程序代码直接在非易失性存储器（如FLASH）中被CPU读取和执行。
基于RAM运行：程序代码先从非易失性存储器复制到易失性存储（RAM）中，然后CPU再从RAM中读取并执行。
这里的“ROM”是现代嵌入式系统中Flash存储器的统称。
七、BootLoader/IAP
BootLoader:中文名为引导加载程序，是嵌入式系统中一段存储再非易失存储器（Flash）起始地址的底层程序，相当于启动管家。它负责在系统上电后初始化硬件，验证用户程序完整性，并决定是否跳转到APP执行。
八、介绍下TCP 连接中的“三次握手”和“四次挥手”
（1）三次握手定义
1.三次握手的目标是同步序列号，确保双方都准备好发送和接收数据。序列号是TCP实现可靠传输的关键。（同步服务器和客户端之间的通信）
①：客户端向服务器发送SYN=1（同步序列号），并随即生成一个初始序列号（seq=x）,客户端状态由关闭（CLOSED）进入SYN-SENT（同步发送）；
②：服务器收到并同意之后，服务器设置SYN=1和ACK=1（应答信号）并随机生成初始序列号（seq=y）。同时，将确认号设置为ack = x +1(客户端的序列号 + 1)，表示已经收到客户端序列号了，希望下次从x+1的位置开始接收数据。
③：客户端收到服务器的包之后，向服务器发送一个确认包，ACK=1，将序列号设置为seq = x+1,（即第二次服务器希望的），再将确认号设置为ack = y +1,表示收到了服务器的序列号。最后客户端和服务器都进入连接模式。
简洁说：客户端：发送同步信号；服务器：收到了，你能接收到我的信息吗？客户端：我也收到了，连接成功可以开始通信了。
（2）四次挥手定义
四次挥手的目标是安全地、可靠地关闭双向数据流。因为TCP连接是全双工的，每个方向必须单独关闭。
①：主动关闭方（如客户端）发送一个TCP数据包。包中为FIN=1（完成标志位），一个序列号seq = u。客户端状态由已连接-终止等待1。
②：服务器收到后，发送确认包。包中为ACK=1，将确认号设置为ack = u + 1;序列号为 seq = v;
服务器由已连接-关闭等待；客户端状态由终止等待1-终止等待2；
此时TCP处于半关闭状态，客户端已无消息发送，服务器可能还有数据要送，此时为单端通信；
③此时，服务器还会发送一个包；关闭它与客户端的连接；包中为结束标志位FIN = 1，seq = w,确认号不变为 ack = u + 1;服务器状态由关闭等待-最后确认；
④：客户端接收到FIN后，发送确认包。包中为ACK = 1; seq = u + 1;ack = w + 1;
客户端从终止等待2-时间等待状态后，等待2MSL后才进入关闭状态。
服务器接收到ACK后就立即关闭。
简洁说：要关闭连接的话，主动连接方发送完成标志位（FIN），被动关闭方接收到后发送ACK（确认），被动关闭方再发送与主动方关闭连接的完成标志位（FIN），主动关闭方接收到后，发送ACK，确认双方断开连接，两者均进入到关闭状态。