大廠實(shí)習(xí)offer 拿下！

大家好，春招說來就來啦！最近我可太有感觸了，好多小伙伴都在瘋狂準(zhǔn)備面試，一心想拿下大廠 offer。前陣子，有個(gè)讀者找到我，說想試試模擬面試，我就想著幫他一把。結(jié)果好家伙，這面試過程可太讓我驚喜了！不管我拋出啥問題，他都能穩(wěn)穩(wěn)接住。我把模擬面試過程中的一些問題整理了出來，希望對(duì)大家有幫助。

模擬面試問題匯總

基礎(chǔ)問題

C/C++

關(guān)鍵字static的作用是什么？

在函數(shù)體，只會(huì)被初始化一次，一個(gè)被聲明為靜態(tài)的變量在這一函數(shù)被調(diào)用過程中維持其值不變。

在模塊內(nèi)（但在函數(shù)體外），一個(gè)被聲明為靜態(tài)的變量可以被模塊內(nèi)所用函數(shù)訪問，但不能被模塊外其它函數(shù)訪問。它是一個(gè)本地的全局變量（只能被當(dāng)前文件使用）。

在模塊內(nèi)，一個(gè)被聲明為靜態(tài)的函數(shù)只可被這一模塊內(nèi)的其它函數(shù)調(diào)用。那就是，這個(gè)函數(shù)被限制在聲明它的模塊的本地范圍內(nèi)使用（只能被當(dāng)前文件使用）。

C語(yǔ)言中 struct與 union的區(qū)別是什么?

1. 結(jié)構(gòu)體與聯(lián)合體雖然都是由多個(gè)不同的數(shù)據(jù)類型成員組成的，但不同之處在于聯(lián)合體中所有成員共用一塊地址空間，即聯(lián)合體只存放了一個(gè)被選中的成員，而結(jié)構(gòu)體中所有成員占用空間是累加的，其所有成員都存在，不同成員會(huì)存放在不同的地址。在計(jì)算一個(gè)結(jié)構(gòu)型變量的總長(zhǎng)度時(shí)，其內(nèi)存空間大小等于所有成員長(zhǎng)度之和（需要考慮字節(jié)對(duì)齊），而在聯(lián)合體中，所有成員不能同時(shí)占用內(nèi)存空間，它們不能同時(shí)存在，所以一個(gè)聯(lián)合型變量的長(zhǎng)度等于其最長(zhǎng)的成員的長(zhǎng)度。
2. 對(duì)于聯(lián)合體的不同成員賦值，將會(huì)對(duì)它的其他成員重寫，原來成員的值就不存在了，而對(duì)結(jié)構(gòu)體的不同成員賦值是互不影響的。

堆與棧有什么區(qū)別？

申請(qǐng)方式棧的空間由操作系統(tǒng)自動(dòng)分配/釋放，堆上的空間手動(dòng)分配/釋放。

申請(qǐng)大小的限制?？臻g有限。在Windows下,棧是向低地址擴(kuò)展的數(shù)據(jù)結(jié) 構(gòu)，是一塊連續(xù)的內(nèi)存的區(qū)域。這句話的意思是棧頂?shù)牡刂泛蜅５淖畲笕萘渴窍到y(tǒng)預(yù)先規(guī)定好的，在WINDOWS下，棧的大小是2M（也有的說是1M，總之是 一個(gè)編譯時(shí)就確定的常數(shù)），如果申請(qǐng)的空間超過棧的剩余空間時(shí)，將提示overflow。因此，能從棧獲得的空間較小堆是很大的自由存儲(chǔ)區(qū)。堆是向高地址擴(kuò)展的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是不連續(xù)的內(nèi)存區(qū)域。這是由于系統(tǒng)是用鏈表來存儲(chǔ)的空閑內(nèi)存地址的，自然是不連續(xù)的，而鏈表的遍歷方向是由低地址向高地址。堆的大小受限于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中有效的虛擬內(nèi)存。由此可見，堆獲得的空間比較靈活，也比較大。

申請(qǐng)效率棧由系統(tǒng)自動(dòng)分配，速度較快。但程序員是無法控制的。堆是由new分配的內(nèi)存，一般速度比較慢，而且容易產(chǎn)生內(nèi)存碎片,不過用起來最方便.

什么是外部碎片和內(nèi)部碎片？?jī)?nèi)存碎片如何解決

函數(shù)指針和指針函數(shù)有什么區(qū)別？

函數(shù)指針如果在程序中定義了一個(gè)函數(shù)，那么在編譯時(shí)系統(tǒng)就會(huì)為這個(gè)函數(shù)代碼分配一段存儲(chǔ)空間，這段存儲(chǔ)空間的首地址稱為這個(gè)函數(shù)的地址。而且函數(shù)名表示的就是這個(gè)地址。既然是地址我們就可以定義一個(gè)指針變量來存放，這個(gè)指針變量就叫作函數(shù)指針變量，簡(jiǎn)稱函數(shù)指針。

指針函數(shù)首先它是一個(gè)函數(shù)，只不過這個(gè)函數(shù)的返回值是一個(gè)地址值。函數(shù)返回值必須用同類型的指針變量來接受，也就是說，指針函數(shù)一定有“函數(shù)返回值”，而且，在主調(diào)函數(shù)中，函數(shù)返回值必須賦給同類型的指針變量。

數(shù)組下標(biāo)可以為負(fù)數(shù)嗎?

可以，因?yàn)橄聵?biāo)只是給出了一個(gè)與當(dāng)前地址的偏移量而已，只要根據(jù)這個(gè)偏移量能定位得到目標(biāo)地址即可。下面給出一個(gè)下標(biāo)為負(fù)數(shù)的示例：

操作系統(tǒng)

請(qǐng)簡(jiǎn)述操作系統(tǒng)的主要功能有哪些

答案：操作系統(tǒng)主要有進(jìn)程管理（負(fù)責(zé)進(jìn)程的創(chuàng)建、調(diào)度、終止等，確保多個(gè)進(jìn)程能高效有序地共享 CPU 資源）

存儲(chǔ)管理（對(duì)內(nèi)存進(jìn)行分配、回收與保護(hù)，讓不同進(jìn)程合理使用內(nèi)存空間）

設(shè)備管理（統(tǒng)一管理各類外部設(shè)備，如打印機(jī)、磁盤等，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)加載、分配與回收，為用戶程序提供統(tǒng)一的設(shè)備操作接口）

文件管理（負(fù)責(zé)文件的存儲(chǔ)、檢索、共享與保護(hù)，提供文件系統(tǒng)給用戶方便地操作文件）和

作業(yè)管理（控制用戶作業(yè)的提交、執(zhí)行與結(jié)束流程，協(xié)調(diào)系統(tǒng)資源來完成用戶任務(wù)）解釋：了解操作系統(tǒng)全貌，看面試者是否清楚其核心職能，這是深入學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)各模塊的基礎(chǔ)。

操作系統(tǒng)中的進(jìn)程和線程的區(qū)別

進(jìn)程是資源分配的基本單位，擁有獨(dú)立的地址空間，包含代碼段、數(shù)據(jù)段、堆棧段等，不同進(jìn)程間數(shù)據(jù)相對(duì)隔離；

線程是 CPU 調(diào)度的基本單位，隸屬于進(jìn)程，一個(gè)進(jìn)程內(nèi)可以有多個(gè)線程，它們共享進(jìn)程的地址空間和資源，如打開的文件、全局變量等，但擁有各自獨(dú)立的?？臻g用于保存局部變量和函數(shù)調(diào)用信息。

線程間切換開銷相對(duì)進(jìn)程切換小，因?yàn)闊o需切換地址空間等大量資源信息。解釋：這是操作系統(tǒng)并發(fā)編程的關(guān)鍵概念，能反映面試者對(duì)并發(fā)執(zhí)行單元的理解深度。

FreeRTOS 相關(guān)部分

FreeRTOS 任務(wù)主要有哪幾種狀態(tài)

FreeRTOS 任務(wù)主要有就緒（Ready）、運(yùn)行（Running）、阻塞（Blocked）、掛起（Suspended）狀態(tài)。

就緒態(tài)任務(wù)等待 CPU 資源，一旦獲得就進(jìn)入運(yùn)行態(tài)；

運(yùn)行態(tài)任務(wù)時(shí)間片用完或被更高優(yōu)先級(jí)任務(wù)搶占，會(huì)回到就緒態(tài)；

運(yùn)行態(tài)任務(wù)如果等待某個(gè)事件（如信號(hào)量未獲取到、隊(duì)列無數(shù)據(jù)等），就會(huì)進(jìn)入阻塞態(tài)，等事件滿足條件后回到就緒態(tài)；

掛起態(tài)任務(wù)是被人為暫停，需要通過 API 調(diào)用才能恢復(fù)到就緒態(tài)，與阻塞態(tài)不同在于掛起態(tài)不依賴于某個(gè)事件的發(fā)生，純粹是外部控制。

解釋：深入考查對(duì) FreeRTOS 任務(wù)調(diào)度核心機(jī)制的掌握，任務(wù)狀態(tài)流轉(zhuǎn)是理解任務(wù)運(yùn)行邏輯的關(guān)鍵。

FreeRTOS 中如何使用隊(duì)列進(jìn)行任務(wù)間通信

首先要?jiǎng)?chuàng)建隊(duì)列，使用 xQueueCreate() 函數(shù)，設(shè)置好隊(duì)列長(zhǎng)度和單個(gè)消息大小。比如在一個(gè)數(shù)據(jù)采集任務(wù)和數(shù)據(jù)處理任務(wù)間通信，采集任務(wù)采集到數(shù)據(jù)后，

使用 xQueueSend() 函數(shù)將數(shù)據(jù)指針（或數(shù)據(jù)本身，取決于數(shù)據(jù)大小和設(shè)計(jì)）放入隊(duì)列

數(shù)據(jù)處理任務(wù)則在循環(huán)中使用 xQueueReceive() 函數(shù)嘗試從隊(duì)列獲取數(shù)據(jù)，當(dāng)隊(duì)列中有數(shù)據(jù)時(shí)，處理任務(wù)就能取到并進(jìn)行后續(xù)處理。

FreeRTOS 中信號(hào)量和互斥量的區(qū)別

信號(hào)量主要用于任務(wù)間同步或資源計(jì)數(shù)，比如協(xié)調(diào)多個(gè)任務(wù)對(duì)某個(gè)共享資源的訪問順序，初始值可以設(shè)定為大于 0，表示資源初始可用數(shù)量，任務(wù)獲取信號(hào)量后信號(hào)量值減 1，釋放加 1；

互斥量本質(zhì)也是一種特殊的信號(hào)量，初始值為 1，用于互斥訪問共享資源，同一時(shí)間只允許一個(gè)任務(wù)獲取互斥量進(jìn)入臨界區(qū)操作共享資源，避免數(shù)據(jù)沖突，獲取不到互斥量的任務(wù)會(huì)進(jìn)入阻塞態(tài)等待，直到持有互斥量的任務(wù)釋放。

解釋：這兩者容易混淆，區(qū)分它們能看出面試者對(duì) FreeRTOS 同步與互斥機(jī)制的精準(zhǔn)理解。

中斷與內(nèi)存管理部分

FreeRTOS 中，基于中斷的任務(wù)切換機(jī)制是怎樣的？

當(dāng)中斷發(fā)生時(shí)，硬件首先保存當(dāng)前任務(wù)的上下文（寄存器值等），然后進(jìn)入中斷服務(wù)程序（ISR），

在 ISR 中如果滿足任務(wù)切換條件（如更高優(yōu)先級(jí)任務(wù)就緒且中斷允許任務(wù)切換），會(huì)調(diào)用 FreeRTOS 的中斷任務(wù)切換函數(shù)，

將當(dāng)前任務(wù)狀態(tài)更新，選擇最高優(yōu)先級(jí)就緒任務(wù)，恢復(fù)新任務(wù)的上下文，實(shí)現(xiàn)從舊任務(wù)到新任務(wù)的切換，最后從中斷返回后新任務(wù)開始運(yùn)行。

在一個(gè)具有多個(gè)中斷源的FreeRTOS系統(tǒng)中，不同中斷源需要與不同任務(wù)進(jìn)行通信。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一種方案，實(shí)現(xiàn)各中斷源與對(duì)應(yīng)任務(wù)之間高效、可靠的通信，并說明如何避免通信過程中的數(shù)據(jù)丟失和沖突。假設(shè)系統(tǒng)資源有限，如何在滿足通信需求的同時(shí)優(yōu)化系統(tǒng)資源的使用？

答案：可以使用消息隊(duì)列實(shí)現(xiàn)中斷源與任務(wù)的通信。為每個(gè)中斷源創(chuàng)建獨(dú)立的消息隊(duì)列，中斷發(fā)生時(shí)，將相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)送到對(duì)應(yīng)的隊(duì)列。任務(wù)從隊(duì)列中讀取數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

為避免數(shù)據(jù)丟失和沖突，發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)設(shè)置合適的超時(shí)時(shí)間，確保數(shù)據(jù)成功入隊(duì)。在中斷處理中，使用中斷安全的隊(duì)列操作函數(shù)。對(duì)于系統(tǒng)資源有限的情況，合理設(shè)置隊(duì)列大小，避免過大的內(nèi)存占用。同時(shí)，可復(fù)用部分?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，減少內(nèi)存開銷。例如，使用共享緩沖區(qū)，通過標(biāo)志位區(qū)分不同中斷源的數(shù)據(jù)。

FreeRTOS 空閑內(nèi)存是用什么數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)管理的，簡(jiǎn)單講講是如何管理的。

鏈表實(shí)現(xiàn)內(nèi)存分配基于空閑內(nèi)存塊鏈表，初始化時(shí)將系統(tǒng)空閑內(nèi)存按一定大小劃分成多個(gè)內(nèi)存塊，每個(gè)內(nèi)存塊包含控制信息（如大小、是否已分配標(biāo)志等），并通過鏈表指針連接起來，分配內(nèi)存時(shí)遍歷鏈表找合適大小的空閑塊，標(biāo)記為已分配并返回給申請(qǐng)者，回收時(shí)將內(nèi)存塊重新鏈入空閑鏈表并更新狀態(tài)。

FreeRTOS 的鏈表實(shí)現(xiàn)內(nèi)存分配中，如何處理內(nèi)存碎片化問題？有哪些優(yōu)化策略？

內(nèi)存碎片化是指隨著內(nèi)存的反復(fù)分配與回收，內(nèi)存空間被分割成許多小塊，即使總空閑內(nèi)存足夠，但難以滿足較大內(nèi)存需求的情況。FreeRTOS 處理碎片化的一種策略是采用內(nèi)存合并算法，在回收內(nèi)存塊時(shí)，檢查相鄰的空閑內(nèi)存塊，若滿足合并條件（如相鄰塊空閑且屬于同一類型內(nèi)存區(qū)域），則將它們合并成一個(gè)更大的空閑塊，減少碎片數(shù)量；

優(yōu)化策略還包括定期進(jìn)行內(nèi)存整理，不過這通常會(huì)帶來一定的性能開銷，所以要權(quán)衡使用，例如在系統(tǒng)空閑時(shí)段執(zhí)行整理操作，或者根據(jù)內(nèi)存使用閾值觸發(fā)整理，另外合理設(shè)置初始內(nèi)存塊大小和分配策略，如采用大內(nèi)存塊優(yōu)先分配，對(duì)于頻繁分配小內(nèi)存塊的場(chǎng)景，單獨(dú)開辟小內(nèi)存區(qū)域進(jìn)行管理，避免小碎片過多影響大內(nèi)存需求的分配。

在 FreeRTOS 任務(wù)調(diào)度中，如果多個(gè)任務(wù)處于同一優(yōu)先級(jí)，系統(tǒng)是如何處理的？

當(dāng)多個(gè)任務(wù)處于同一優(yōu)先級(jí)時(shí)，F(xiàn)reeRTOS 采用時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法在這些任務(wù)間分配 CPU 時(shí)間。每個(gè)任務(wù)運(yùn)行一個(gè)預(yù)先設(shè)定好的時(shí)間片（由系統(tǒng)節(jié)拍周期和配置參數(shù)決定），時(shí)間片用完后，任務(wù)會(huì)被強(qiáng)制掛起，切換到同優(yōu)先級(jí)的下一個(gè)就緒任務(wù)運(yùn)行，如此循環(huán)往復(fù)，保證同優(yōu)先級(jí)任務(wù)都能獲得公平的 CPU 執(zhí)行機(jī)會(huì)。

若任務(wù)在時(shí)間片內(nèi)主動(dòng)放棄 CPU（如進(jìn)入阻塞態(tài)等待資源），則立即切換到同優(yōu)先級(jí)的下一個(gè)就緒任務(wù)。

對(duì)于 FreeRTOS 中的隊(duì)列，當(dāng)隊(duì)列已滿，繼續(xù)調(diào)用 xQueueSend() 函數(shù)會(huì)發(fā)生什么情況？如何根據(jù)不同需求處理這種情況？

當(dāng)隊(duì)列已滿，繼續(xù)調(diào)用 xQueueSend() ，默認(rèn)情況下任務(wù)會(huì)進(jìn)入阻塞態(tài)，等待隊(duì)列有空閑空間，直到超時(shí)（可設(shè)置超時(shí)時(shí)間）。

若不想讓任務(wù)阻塞，可以使用 xQueueSendToBackFromISR() 或 xQueueSendToFrontFromISR() 等從中斷安全版本的函數(shù)（用于中斷服務(wù)程序中），它們不會(huì)阻塞任務(wù)，而是直接返回錯(cuò)誤碼，由調(diào)用者根據(jù)返回值決定后續(xù)操作，比如在中斷中簡(jiǎn)單記錄錯(cuò)誤信息，后續(xù)再處理；

或者在任務(wù)中結(jié)合錯(cuò)誤處理邏輯，決定是重試發(fā)送、調(diào)整數(shù)據(jù)處理策略還是采取其他補(bǔ)救措施。

USART 相關(guān)

USART（通用同步異步收發(fā)器）的工作模式，異步和同步模式有何區(qū)別？

答案：USART 異步模式下，數(shù)據(jù)傳輸不需要時(shí)鐘同步信號(hào)，收發(fā)雙方依靠起始位、停止位和波特率來同步數(shù)據(jù)，每個(gè)字符獨(dú)立傳輸，傳輸效率相對(duì)較低，但接線簡(jiǎn)單，常用于低速、遠(yuǎn)距離通信場(chǎng)景。同步模式則需要額外的時(shí)鐘線來同步數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)按位連續(xù)傳輸，傳輸速率高，適合高速、近距離且對(duì)時(shí)鐘同步要求嚴(yán)格的應(yīng)用，如與某些高速外設(shè)芯片通信。

IIC 相關(guān)

描述 IIC（集成電路總線）協(xié)議的通信流程，起始信號(hào)和停止信號(hào)是如何定義的？

答案：IIC 通信以起始信號(hào)開始，當(dāng)時(shí)鐘線SCL 為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)線 SDA 由高電平向低電平跳變表示起始信號(hào)；停止信號(hào)則相反，在SCL 為高電平時(shí)，SDA 由低電平向高電平跳變。通信時(shí)，主機(jī)發(fā)送起始信號(hào)后，接著發(fā)送設(shè)備地址（包含讀寫位），從機(jī)響應(yīng)后，主機(jī)開始傳輸或接收數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳輸以字節(jié)為單位，8 位數(shù)據(jù)后有一個(gè)應(yīng)答位，由從機(jī)反饋，整個(gè)過程靠 SCL 時(shí)鐘線同步。

IIC 總線上如何實(shí)現(xiàn)多設(shè)備連接？設(shè)備地址沖突怎么解決？

答案：IIC 允許通過不同的設(shè)備地址在同一總線上連接多個(gè)設(shè)備。設(shè)備地址通常由固定部分（廠商定義）和可編程部分（用戶設(shè)置）組成。若出現(xiàn)設(shè)備地址沖突，首先要排查硬件連接是否正確，確認(rèn)是否有重復(fù)地址設(shè)備誤接入；在軟件層面，若使用可編程地址的設(shè)備，修改沖突設(shè)備的地址，確保每個(gè)設(shè)備地址唯一，保證通信順暢。

SPI 相關(guān)

SPI（串行外設(shè)接口）有幾種工作模式，它們是如何區(qū)分的？

答案：SPI 有四種工作模式（0、1、2、3），主要依據(jù)時(shí)鐘極性（CPOL）和時(shí)鐘相位（CPHA）區(qū)分。CPOL 決定時(shí)鐘空閑時(shí)電平，0 為低電平，1 為高電平；CPHA 決定數(shù)據(jù)采樣時(shí)刻，0 表示在時(shí)鐘前沿采樣，1 表示在時(shí)鐘后沿采樣。如模式 0：CPOL = 0，CPHA = 0，時(shí)鐘空閑低電平，數(shù)據(jù)在上升沿采樣；模式 3：CPOL = 1，CPHA = 1，時(shí)鐘空閑高電平，數(shù)據(jù)在下降沿采樣。不同模式適配不同外設(shè)需求。

對(duì)比 SPI 與 IIC 協(xié)議，它們?cè)趥鬏斔俾?、硬件連接、應(yīng)用場(chǎng)景上有何不同？

答案：傳輸速率上，SPI 通常比 IIC 快，SPI 全雙工通信，時(shí)鐘頻率較高，能實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸；IIC 半雙工，受應(yīng)答機(jī)制等限制，速率相對(duì)較低。硬件連接方面，SPI 至少需要 4 根線（MISO、MOSI、SCK、SS），不同設(shè)備可能還需額外控制線；IIC 只需 2 根線（SDA、SCL），連接簡(jiǎn)單。應(yīng)用場(chǎng)景，SPI 適合高速數(shù)據(jù)傳輸如顯示屏、Flash 存儲(chǔ)驅(qū)動(dòng)；IIC 多用于連接低速、對(duì)功耗要求低且內(nèi)部有 IIC 接口的芯片，如傳感器、EEPROM 等。

裸機(jī)與基于 RTOS 的開發(fā)調(diào)試綜合

在裸機(jī)開發(fā)中，如何處理多個(gè)任務(wù)之間的資源共享問題？以 USART 數(shù)據(jù)發(fā)送為例，若有兩個(gè)任務(wù)都要向 USART 發(fā)送數(shù)據(jù)，你會(huì)怎么做？

答案：裸機(jī)開發(fā)中，處理資源共享可采用關(guān)中斷、查詢標(biāo)志位等方法。以 USART 發(fā)送為例，可設(shè)一個(gè)全局標(biāo)志位，任務(wù)先查詢標(biāo)志位，若 USART 空閑（標(biāo)志位表示可發(fā)送），則置位標(biāo)志位，獨(dú)占 USART 發(fā)送數(shù)據(jù)，發(fā)送完成后置零標(biāo)志位，期間若另一任務(wù)查詢，發(fā)現(xiàn)標(biāo)志位已置，需等待。這種方式簡(jiǎn)單直接，但在復(fù)雜系統(tǒng)中容易出現(xiàn)優(yōu)先級(jí)倒置等問題，相比 RTOS 缺乏靈活性。解釋：考查裸機(jī)環(huán)境下解決并發(fā)問題的基本思路，凸顯與 RTOS 環(huán)境下任務(wù)管理的差異。

在基于 RTOS（如 FreeRTOS）的開發(fā)中，使用消息隊(duì)列實(shí)現(xiàn)任務(wù)間通信有什么優(yōu)勢(shì)？如果要將 USART 接收的數(shù)據(jù)傳遞給另一個(gè)處理任務(wù)，如何用消息隊(duì)列搭建通信鏈路？

答案：使用消息隊(duì)列優(yōu)勢(shì)在于解耦任務(wù)間關(guān)系，提高系統(tǒng)靈活性、可維護(hù)性，避免任務(wù)間強(qiáng)耦合造成的開發(fā)困難。比如將 USART 接收任務(wù)和處理任務(wù)解耦，接收任務(wù)只管接收數(shù)據(jù)放入隊(duì)列，處理任務(wù)從隊(duì)列取數(shù)據(jù)處理，兩個(gè)任務(wù)可獨(dú)立開發(fā)、調(diào)試。搭建通信鏈路時(shí)，先創(chuàng)建消息隊(duì)列（設(shè)定隊(duì)列長(zhǎng)度、消息大?。?，USART 接收任務(wù)用 “xQueueSend ()” 函數(shù)將接收的數(shù)據(jù)放入隊(duì)列，處理任務(wù)用 “xQueueReceive ()” 函數(shù)從隊(duì)列獲取數(shù)據(jù)進(jìn)行后續(xù)處理。解釋：深入考查對(duì) RTOS 任務(wù)通信核心機(jī)制的運(yùn)用，以實(shí)際場(chǎng)景展示優(yōu)勢(shì)與操作方法。

當(dāng)基于 RTOS 的系統(tǒng)出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象，你會(huì)如何排查故障？請(qǐng)列出至少三種排查方向。

答案：一是查看任務(wù)堆棧是否溢出，RTOS 任務(wù)堆?？臻g有限，若任務(wù)內(nèi)局部變量過多、函數(shù)調(diào)用鏈過長(zhǎng)或任務(wù)死鎖等，可能導(dǎo)致堆棧溢出，可通過調(diào)試工具查看堆棧使用情況；二是檢查任務(wù)間同步互斥機(jī)制，如信號(hào)量、互斥量是否正確使用，若出現(xiàn)死鎖，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)停滯，分析任務(wù)阻塞、等待資源的情況排查；三是排查中斷處理，是否有中斷服務(wù)程序未正確返回、中斷優(yōu)先級(jí)設(shè)置不當(dāng)干擾任務(wù)調(diào)度等，借助硬件調(diào)試器查看中斷觸發(fā)與執(zhí)行情況。

項(xiàng)目問題

為什么要多版本固件存儲(chǔ)？基于什么場(chǎng)景考慮的？

Xmodem 協(xié)議相關(guān)

在基于 Xmodem 協(xié)議實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)本地在應(yīng)用升級(jí)（IAP）過程中，Xmodem 是如何進(jìn)行數(shù)據(jù)包傳輸?shù)男ｒ?yàn)的？如果校驗(yàn)出錯(cuò)，系統(tǒng)采取了哪些措施來保證升級(jí)的可靠性？

• 答案：Xmodem 通常采用 CRC（循環(huán)冗余校驗(yàn)）或 Checksum（校驗(yàn)和）來校驗(yàn)數(shù)據(jù)包。以 CRC 為例，發(fā)送方根據(jù)數(shù)據(jù)包內(nèi)容計(jì)算出 CRC 值并附加在數(shù)據(jù)包末尾發(fā)送，接收方收到數(shù)據(jù)包后，按照相同算法重新計(jì)算 CRC 值，與接收到的 CRC 值比對(duì)。若校驗(yàn)出錯(cuò)，系統(tǒng)一般會(huì)采取

重發(fā)

機(jī)制，向發(fā)送方請(qǐng)求重發(fā)出錯(cuò)的數(shù)據(jù)包，并重試一定次數(shù)，若多次重發(fā)仍失敗，則停止升級(jí)并報(bào)錯(cuò)，提示用戶檢查連接或升級(jí)文件完整性，以此確保升級(jí)過程數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。

當(dāng)本地 IAP 升級(jí)觸發(fā)時(shí)，如何確保系統(tǒng)在升級(jí)過程中的狀態(tài)切換是安全的？比如從正常運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)入升級(jí)準(zhǔn)備態(tài)，再到升級(jí)執(zhí)行態(tài)，期間涉及的任務(wù)暫停、資源釋放等操作是如何協(xié)調(diào)的？

答案：首先，在觸發(fā)升級(jí)前，系統(tǒng)會(huì)發(fā)送通知給正在運(yùn)行的任務(wù)，讓其有序停止，保存關(guān)鍵數(shù)據(jù)，如正在處理的瞳孔檢測(cè)數(shù)據(jù)緩存等，避免數(shù)據(jù)丟失。然后，關(guān)閉不必要的外設(shè)及中斷，防止在升級(jí)過程中受到干擾。對(duì)于資源釋放，會(huì)釋放一些動(dòng)態(tài)分配的內(nèi)存，如為臨時(shí)圖像處理開辟的緩沖區(qū)，確保升級(jí)所需內(nèi)存空間充足。進(jìn)入升級(jí)準(zhǔn)備態(tài)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)初始化 Xmodem 協(xié)議相關(guān)參數(shù)、打開通信端口等；升級(jí)執(zhí)行態(tài)，嚴(yán)格按照 Xmodem 流程接收數(shù)據(jù)包、校驗(yàn)、寫入 Flash 存儲(chǔ)區(qū)，各狀態(tài)轉(zhuǎn)換通過設(shè)置標(biāo)志位和狀態(tài)機(jī)機(jī)制協(xié)調(diào)，保障升級(jí)流程順暢。

MQTT 協(xié)議相關(guān)

在基于 MQTT 協(xié)議實(shí)現(xiàn)云端空中升級(jí)（OTA）時(shí)，如何保證設(shè)備與云端連接的穩(wěn)定性？若遇到網(wǎng)絡(luò)中斷情況，系統(tǒng)有什么策略來恢復(fù)連接并繼續(xù)未完成的升級(jí)？

答案：為保證連接穩(wěn)定性，設(shè)備端與云端建立 MQTT 連接時(shí)，會(huì)設(shè)置?；钚奶鼨C(jī)制，設(shè)備按一定時(shí)間間隔（如 30 秒）向云端發(fā)送心跳包，云端收到后回復(fù)確認(rèn)，若設(shè)備一段時(shí)間未收到確認(rèn)，就判定連接可能中斷，主動(dòng)重連。遇到網(wǎng)絡(luò)中斷，系統(tǒng)首先嘗試重連網(wǎng)絡(luò)，重連成功后，從上次斷點(diǎn)處繼續(xù)升級(jí)。這需要在升級(jí)前記錄已接收數(shù)據(jù)包的序號(hào)、升級(jí)進(jìn)度等信息，重連后向云端請(qǐng)求補(bǔ)發(fā)缺失數(shù)據(jù)包，利用 MQTT 的 QoS（服務(wù)質(zhì)量）機(jī)制確保數(shù)據(jù)可靠傳輸，保障升級(jí)完整性。

MQTT 協(xié)議有不同的 QoS 級(jí)別（0、1、2），在本項(xiàng)目的 OTA 升級(jí)中，選用了哪個(gè) QoS 級(jí)別？為什么？結(jié)合瞳孔檢測(cè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性與可靠性需求進(jìn)行闡述。

答案：本項(xiàng)目選用 QoS 1。原因是 QoS 0 只管發(fā)送，不保證接收，對(duì)于固件升級(jí)這種對(duì)數(shù)據(jù)完整性要求高的場(chǎng)景風(fēng)險(xiǎn)太大；QoS 2 雖保證最強(qiáng)可靠性，但帶來較高的開銷與延遲，因需多次握手確認(rèn)，在網(wǎng)絡(luò)條件一般時(shí)會(huì)影響升級(jí)效率。而 QoS 1 提供 “至少一次” 的送達(dá)保證，即消息若丟失會(huì)重發(fā)，既滿足固件升級(jí)對(duì)數(shù)據(jù)不丟失的要求，又在一定程度上兼顧了實(shí)時(shí)性，確保升級(jí)數(shù)據(jù)包能較快傳輸，符合瞳孔檢測(cè)系統(tǒng)需要及時(shí)更新固件又不能長(zhǎng)時(shí)間中斷服務(wù)的特性。

通用升級(jí)問題

在進(jìn)行本地 IAP 和云端 OTA 升級(jí)時(shí)，如何對(duì)升級(jí)包進(jìn)行版本管理？如何確保只有合法的、經(jīng)過驗(yàn)證的升級(jí)包才能用于系統(tǒng)升級(jí)？

答案：對(duì)于版本管理，系統(tǒng)為每個(gè)固件版本設(shè)定唯一版本號(hào)，遵循一定規(guī)則，如主版本號(hào)。次版本號(hào)。修訂號(hào)，升級(jí)時(shí)對(duì)比本地版本與待升級(jí)版本號(hào)，只有待升級(jí)版本號(hào)高于本地版本號(hào)才允許升級(jí)。對(duì)于升級(jí)包驗(yàn)證，采用數(shù)字簽名技術(shù)，在制作升級(jí)包時(shí)，使用私鑰對(duì)包內(nèi)數(shù)據(jù)生成簽名，設(shè)備端用公鑰驗(yàn)證簽名，若簽名不匹配，說明升級(jí)包可能被篡改，拒絕升級(jí)，以此保證只有合法、安全的升級(jí)包能用于系統(tǒng)，防止惡意軟件入侵。

無論是本地 IAP 還是云端 OTA 升級(jí)，一旦升級(jí)失敗，如何進(jìn)行降級(jí)處理或故障恢復(fù)，以保證瞳孔檢測(cè)系統(tǒng)盡快恢復(fù)到可用狀態(tài)？

答案：升級(jí)失敗后，系統(tǒng)首先會(huì)嘗試回滾操作，若本地有備份的上一版本固件，從備份區(qū)恢復(fù)固件到運(yùn)行區(qū)，重啟系統(tǒng)恢復(fù)正常功能；若沒有備份，對(duì)于本地 IAP 失敗，會(huì)提示用戶通過特定工具重新刷入原始固件；對(duì)于云端 OTA 失敗，會(huì)在網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)穩(wěn)定后，重新下載上一可靠版本固件進(jìn)行升級(jí)，期間系統(tǒng)盡量維持部分基礎(chǔ)功能運(yùn)行，如僅提供簡(jiǎn)單人機(jī)交互告知用戶升級(jí)狀態(tài)，避免完全 “死機(jī)”，保障瞳孔檢測(cè)系統(tǒng)的可用性。

FreeRTOS 任務(wù)間通信機(jī)制相關(guān)

在多線程框架下，如何確保任務(wù)的優(yōu)先級(jí)分配合理？以寵物喂養(yǎng)機(jī)為例，哪些任務(wù)應(yīng)該具有較高優(yōu)先級(jí)，哪些相對(duì)較低？如果優(yōu)先級(jí)設(shè)置不當(dāng)，可能會(huì)出現(xiàn)什么問題？

答案：對(duì)于寵物喂養(yǎng)機(jī)，像緊急制動(dòng)任務(wù)（防止電機(jī)異常運(yùn)轉(zhuǎn)造成危險(xiǎn)）、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)寵物接近喂食口防止夾傷的任務(wù)等關(guān)乎設(shè)備安全與寵物健康的任務(wù)應(yīng)設(shè)置較高優(yōu)先級(jí)，確保能及時(shí)響應(yīng)。而一些如定期記錄設(shè)備運(yùn)行日志、非緊急狀態(tài)下向云端上傳歷史數(shù)據(jù)的任務(wù)優(yōu)先級(jí)相對(duì)較低。

若優(yōu)先級(jí)設(shè)置不當(dāng)，例如將日志記錄任務(wù)優(yōu)先級(jí)設(shè)得過高，當(dāng)系統(tǒng)資源緊張時(shí)，可能導(dǎo)致關(guān)鍵的監(jiān)測(cè)與控制任務(wù)得不到及時(shí)執(zhí)行，出現(xiàn)食物投放延遲、無法及時(shí)響應(yīng)寵物靠近等問題，影響設(shè)備正常運(yùn)行甚至引發(fā)安全隱患。

flash分區(qū)

在對(duì) Flash 進(jìn)行分區(qū)實(shí)現(xiàn) BootLoader 基礎(chǔ)上的 OTA 升級(jí)時(shí)，F(xiàn)lash 各分區(qū)的功能是如何劃分的？為什么要這樣劃分？

答案：一般分為 BootLoader 區(qū)、應(yīng)用程序區(qū)、OTA 升級(jí)暫存區(qū)。BootLoader 區(qū)存放啟動(dòng)引導(dǎo)代碼，負(fù)責(zé)系統(tǒng)初始化、判斷是否有可用的 OTA 升級(jí)包，若有則將升級(jí)包從暫存區(qū)搬運(yùn)到應(yīng)用程序區(qū)并啟動(dòng)更新。應(yīng)用程序區(qū)運(yùn)行寵物喂養(yǎng)機(jī)日常功能代碼。OTA 升級(jí)暫存區(qū)用于在接收云端 OTA 升級(jí)包時(shí)臨時(shí)存儲(chǔ)，其大小要根據(jù)升級(jí)包最大可能尺寸合理設(shè)置。這樣劃分保證了系統(tǒng)啟動(dòng)的獨(dú)立性與升級(jí)過程的安全性，即使升級(jí)失敗，BootLoader 仍能維持基本啟動(dòng)功能，嘗試恢復(fù)或等待再次升級(jí)，避免設(shè)備 “變磚”，保障設(shè)備持續(xù)可用性。解釋：Flash 分區(qū)是 OTA 升級(jí)底層架構(gòu)關(guān)鍵，合理布局反映面試者對(duì)嵌入式系統(tǒng)存儲(chǔ)管理與升級(jí)流程理解，關(guān)乎項(xiàng)目可維護(hù)性。

總結(jié)

面試的時(shí)候，自我介紹邏輯清晰，把個(gè)人的亮點(diǎn)都講了出來：保送研究生+探索+堅(jiān)持+熱愛運(yùn)動(dòng)。面試過程問題回答的也很詳細(xì)，但是在某些問題上有些過于“著急”。面試回答問題時(shí)無重點(diǎn)，面試官可能沒有耐心聽你講完。遇到某些不會(huì)的問題，最好不要直接說不會(huì)，而是嘗試表達(dá)自己對(duì)于這個(gè)問題思考的過程。

沒過多久，這位讀者就來報(bào)喜了，成功拿下了兩個(gè)大廠實(shí)習(xí)offer。

關(guān)于模擬面試

看完這次模擬面試，相信大家心里都有數(shù)了，嵌入式軟件工程師面試到底是咋回事。

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