CVTE嵌入式开发面经：C/C++、Linux与硬件驱动核心考点解析

在嵌入式开发领域，扎实的底层技术功底是面试成功的基石。掌握C/C++、Linux系统以及硬件接口驱动开发这三大核心板块，能让你在竞争中脱颖而出。本文基于CVTE的实际面试考点，系统梳理了高频技术问题，无论你是应届生寻求突破，还是开发者准备跳槽，都能从中查漏补缺，高效备考。

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一、C/C++面试题

1.1 函数指针和指针函数的区别

核心区别在于“本质是什么”：

• 函数指针：本质是指针，指向一个函数的内存地址，语法为 返回值类型 (*指针名)(参数列表)。用途常为回调函数、实现多态（C语言）等，例如 int (*func_ptr)(int, int)，表示指向参数为两个int、返回值为int的函数。
• 指针函数：本质是函数，返回值为一个指针，语法为 返回值类型* 函数名(参数列表)。例如 int* func(int n)，表示函数func接收int参数，返回int类型指针。

1.2 数组和指针的区别

• 本质不同：数组是连续内存空间的集合，存储相同类型数据，大小固定；指针是存储内存地址的变量，大小为系统位数（32位4字节，64位8字节）。
• 赋值与修改：数组名是常量地址，不能赋值（如 int arr[5]; arr = &arr[1];错误）；指针变量可随意赋值不同地址。
• 内存占用：数组占用的内存为“元素个数×元素大小”；指针仅占用存储地址的固定内存。
• 运算规则：数组名+1偏移“一个元素大小”，指针+1同样偏移“指向类型的大小”，但数组名不可自增（arr++错误），指针可自增。
• sizeof运算：sizeof(arr)得到数组总字节数；sizeof(ptr)得到指针本身大小。

1.3 引用的定义是什么

引用是C++特性，本质是变量的别名，语法为类型& 引用名 = 原变量。核心特性：

• 必须在定义时初始化，且初始化后不能指向其他变量（与指针本质区别）；
• 引用本身不占用独立内存空间（编译器优化，底层可能通过指针实现，但语法层面无地址）；
• 对引用的操作等同于对原变量的操作。

1.4 引用的应用场景

• 函数参数：避免值拷贝（尤其对于大型对象），同时可修改实参，例如 void swap(int& a, int& b)；
• 函数返回值：返回函数内非局部变量（避免返回指针的空悬问题），可实现链式调用，例如 string& append(string& s1, const string& s2)；
• 替代指针：简化语法，减少空指针风险，例如在类的成员函数、运算符重载中常用（如 operator+重载）。

1.5 引用和指针相比有什么不同

• 初始化：引用必须初始化且不可改指向；指针可初始化也可后赋值，可改指向其他变量；
• 空值：引用无空引用（语法不允许）；指针有空指针（NULL/nullptr），存在空指针风险；
• 内存占用：引用无独立内存（语法层面）；指针占用固定内存（存储地址）；
• 运算：引用不支持算术运算（无意义）；指针支持加减、偏移等算术运算；
• 语法复杂度：引用语法简洁，无需解引用（*）；指针需解引用、取地址（&）操作，语法稍复杂；
• 底层实现：引用底层可能通过指针实现，但C++标准未规定，语法层面二者完全独立。

1.6 全局变量和局部变量的储存方式

• 全局变量（包括静态全局变量）：存储在数据段（.data/.bss）；已初始化且非零的全局变量存在.data段，程序启动时加载，生命周期与程序一致；未初始化或初始化为零的全局变量存在.bss段，程序启动时由操作系统清零，生命周期与程序一致；静态全局变量（static修饰）同样存于数据段，仅作用于当前文件，不可跨文件访问。
• 局部变量（包括函数参数）：存储在栈（stack）；函数调用时在栈上分配空间，函数执行结束后栈帧销毁，变量自动释放；栈空间由系统自动管理，大小固定（默认几MB），超出会导致栈溢出；静态局部变量（static修饰）特殊：存储在数据段，生命周期与程序一致，但作用域仅在当前函数内。

1.7 C中的内存分配方式有几种

共3种核心方式：

• 栈上分配（自动分配/释放）：局部变量、函数参数，由编译器自动管理，速度快，空间有限；
• 数据段分配（静态分配）：全局变量、静态变量（static），程序启动时分配，退出时释放，空间固定；
• 堆上分配（动态分配）：通过malloc/calloc/realloc申请，free释放，空间灵活，需手动管理，否则内存泄漏。

1.8 C中分配大内存应该使用哪种

应使用堆上动态分配（malloc/calloc/realloc）。原因：

• 栈空间有限（默认几MB），大内存分配会导致栈溢出；
• 堆空间远大于栈（可接近系统物理内存），适合存储大数组、大型结构体等；

注意：堆内存需手动free，避免内存泄漏；分配失败时返回NULL，需做错误判断。

1.9 C++中内存分配方式和C中内存分配方式有什么不同

C++兼容C的所有内存分配方式，同时新增面向对象的分配方式，核心差异：

• 动态分配语法不同：C用malloc/free（函数调用，仅分配内存，不调用构造/析构）；C++新增new/delete（运算符，分配内存时调用构造函数，释放时调用析构函数），对应数组有new[]/delete[]；
• 内存模型扩展：C++引入类对象，new会为对象分配内存并初始化（构造），delete会清理对象资源（析构），而malloc仅分配原始内存，不处理对象生命周期；
• 新增内存分配机制：C++支持重载operator new/operator delete，自定义内存分配策略；还可使用placement new在已分配内存上构造对象；
• 智能指针：C++11后提供unique_ptr/shared_ptr/weak_ptr，自动管理堆内存，减少内存泄漏风险，C语言无此特性。

1.10 C和C++结构体的不同

• 成员权限：C的结构体成员默认公有权限，无访问控制；C++结构体可加public/private/protected权限修饰，支持封装；
• 成员类型：C结构体仅能包含变量、函数指针；C++结构体可包含成员函数、构造函数、析构函数、静态成员、虚函数等；
• 继承特性：C结构体不支持继承；C++结构体支持继承（默认公有继承），可继承其他结构体/类，实现多态；
• 初始化方式：C结构体需通过赋值、memset或初始化列表；C++结构体可通过构造函数初始化；
• 用途：C结构体仅用于封装数据；C++结构体可作为类使用（与类的唯一区别是默认继承权限和默认访问权限，类默认私有，结构体默认公有）。

1.11 什么是多态

多态是C++面向对象三大特性（封装、继承、多态）之一，指同一接口（函数名）在不同对象上表现出不同行为。核心目的是解耦，提高代码复用性和扩展性。多态分为两类：

• 静态多态（编译期多态）：通过函数重载、运算符重载实现，编译时确定调用哪个函数；
• 动态多态（运行期多态）：通过虚函数实现，运行时根据对象的实际类型确定调用哪个函数。

1.12 如何实现多态

动态多态（核心面试考点）实现条件：

• 继承关系：子类继承父类；
• 父类声明虚函数：在父类函数前加virtual关键字，例如 virtual void show()；
• 子类重写虚函数：子类函数与父类虚函数的函数名、参数列表、返回值完全一致（协变除外）；
• 父类指针/引用指向子类对象：通过父类指针/引用调用虚函数时，会触发动态绑定，调用子类重写的函数。

静态多态实现：通过函数重载（同一作用域内，函数名相同、参数列表不同）或运算符重载实现，编译时由编译器根据参数类型匹配函数。

1.13 构造函数能否是虚函数

不能。原因：

• 虚函数的调用依赖于对象的虚函数表（vtable），而虚函数表是在对象构造时初始化的；
• 构造函数的作用是初始化对象（包括虚函数表），若构造函数是虚函数，调用时需先访问虚函数表，但此时对象尚未构造完成，虚函数表不存在，逻辑矛盾；
• 语法层面，C++不允许构造函数加virtual关键字。

1.14 静态成员能否是虚函数

不能。原因：

• 静态成员函数属于类，不属于对象，无this指针；而虚函数的调用需要this指针访问对象的虚函数表，确定调用哪个函数；
• 静态成员函数在编译期确定调用地址，属于静态绑定；虚函数是运行期动态绑定，二者机制冲突；
• 语法层面，C++禁止静态成员函数加virtual关键字。

1.15 析构函数能否是虚函数

可以，且建议父类析构函数设为虚函数。原因：

• 若父类析构函数非虚函数，当用父类指针指向子类对象，调用delete时，仅会调用父类析构函数，子类析构函数不会被调用，导致子类资源泄漏；
• 若父类析构函数设为虚函数，delete时会通过动态绑定调用子类析构函数，再调用父类析构函数，确保资源完全释放；

注意：子类析构函数无需显式加virtual，会自动继承父类虚析构函数的特性。

1.16 静态成员在类中的作用，如果是修饰函数，类又有什么不同

（1）静态成员（变量/函数）的作用

• 属于类，不属于单个对象，所有对象共享静态成员，节省内存；
• 可在无对象实例化的情况下，通过“类名::静态成员名”直接访问，适合实现工具类功能、共享计数器等。

（2）静态成员函数修饰类的差异

• 无this指针：无法访问类的非静态成员（变量/函数），仅能访问静态成员；
• 调用方式：可通过类名直接调用（ClassName::func()），也可通过对象调用，但优先通过类名调用；
• 绑定方式：静态成员函数是静态绑定（编译期确定调用地址），不能作为虚函数；
• 生命周期：静态成员函数与类共存亡，不依赖对象的创建与销毁。

1.17 泛型编程

泛型编程是一种不依赖具体数据类型的编程范式，核心思想是“编写通用代码，适配多种数据类型”，实现代码复用，同时保证类型安全（区别于void*的无类型安全）。C++中泛型编程的核心实现手段是模板（类模板、函数模板），此外还有STL（标准模板库），是泛型编程的典型应用。优势：

• 代码复用性高，无需为不同类型重复编写逻辑；
• 类型安全，编译时检查类型匹配，避免运行时错误。

1.18 类模板

类模板是泛型编程的核心工具，用于创建可适配多种数据类型的通用类，语法为：template <typename T> class 类名 { … };（T为类型参数，可自定义名称）。核心特性：

• 类型参数化：用类型参数T替代具体类型，实例化时指定T的具体类型（如 MyClass<int>、MyClass<float>）；
• 实例化时机：类模板仅在实例化时才会生成具体的类代码，未实例化时不生成；
• 可多参数：支持多个类型参数，例如 template <typename T1, typename T2> class Pair { … };；
• 应用场景：STL中的容器（vector、list、map）、算法等均基于类模板实现，例如 vector<int>是int类型的向量容器。

1.19 函数间如何共享内存

常见方式有5种：

• 全局变量/静态全局变量：作用域覆盖多个函数，所有函数可直接读写，缺点是耦合度高；
• 静态局部变量：仅在函数内可见，但生命周期与程序一致，可在多次函数调用间共享数据；
• 指针参数：通过函数参数传递堆内存指针，多个函数可操作同一块堆内存，需注意内存释放时机；
• 引用参数：C++特性，通过引用传递变量，函数内对引用的操作等同于对原变量操作，实现数据共享；
• 类的成员变量：若函数是类的成员函数，可通过this指针访问类的成员变量，实现成员函数间的数据共享。

1.20 静态绑定和动态绑定

• 静态绑定（编译期绑定）：定义为编译时确定函数的调用地址，无需运行时判断；实现方式包括普通函数、静态成员函数、函数重载、非虚成员函数；优势是效率高，无运行时开销。
• 动态绑定（运行期绑定）：定义为运行时根据对象的实际类型确定函数的调用地址；实现方式为虚函数（父类指针/引用指向子类对象时）；优势是支持多态，提高代码扩展性，缺点是有轻微运行时开销（访问虚函数表）。

核心区别：绑定时机不同，静态绑定依赖编译期类型，动态绑定依赖运行期对象实际类型。

二、Linux面试题

2.1 Linux的内存分配方式

Linux内存分配分为用户空间和内核空间分配，核心方式：

（1）用户空间分配：

• 栈分配：局部变量、函数参数，自动分配/释放，大小受限于ulimit -s配置；
• 堆分配：通过malloc/calloc/realloc（C）、new/delete（C++），底层调用系统调用brk()/mmap()；brk()调整进程数据段（.data）边界，适合小内存分配；mmap()映射匿名内存区域（无文件关联），适合大内存分配（通常超过128KB），避免内存碎片。

（2）内核空间分配：

• 伙伴系统：管理物理内存页框（4KB/8KB等），分配连续页框，用于大内存块分配；
• slab分配器：基于伙伴系统，将大页框拆分为小对象，用于内核对象（如进程控制块PCB）的频繁分配/释放，减少碎片；
• vmalloc()：分配非连续物理内存，映射到连续虚拟内存，适合内核态大内存分配，开销比伙伴系统高。

2.2 Linux的进程和线程的区别

核心区别：资源拥有与调度单位不同：

• 进程：操作系统资源分配的基本单位（拥有独立的地址空间、PCB、文件描述符、信号处理等）；进程间切换开销大（需切换地址空间、刷新TLB等）；进程间通信复杂（需借助IPC机制）。
• 线程：操作系统调度的基本单位（轻量级进程），共享所属进程的资源（地址空间、文件描述符、内存等）；仅拥有独立的栈、寄存器、程序计数器（PC）；线程间切换开销小（无需切换地址空间）；线程间通信简单（可直接访问共享内存）。

关系：一个进程至少包含一个线程（主线程），多个线程共享进程资源，共同完成进程任务。

2.3 进程间通信的方式

Linux支持多种IPC方式，按常用度排序：

• 管道（Pipe）/有名管道（FIFO）：基于文件描述符，适用于父子进程/同主机进程间字节流通信；
• 消息队列：内核维护的消息链表，进程可按类型发送/接收消息，无需同步，支持非阻塞通信；
• 共享内存：多个进程映射同一块物理内存，直接读写，通信效率最高，需配合同步机制（信号量）避免竞争；
• 信号量（Semaphore）：用于进程/线程间的同步与互斥，不是传递数据，而是控制资源访问（如实现临界区保护）；
• 信号（Signal）：用于处理异常或异步事件（如Ctrl+C发送SIGINT信号），传递简单通知，不能携带大量数据；
• 套接字（Socket）：支持跨主机进程通信（TCP/UDP），也可用于本地进程间通信（Unix域套接字）。

2.4 有名管道和无名管道

（1）无名管道（Pipe）

• 创建方式：pipe(int fd[2])系统调用，返回两个文件描述符（fd[0]读，fd[1]写）；
• 特性：仅支持父子进程/兄弟进程间通信（基于fork继承文件描述符）；无文件名，不占文件系统节点；半双工通信（需双向通信需创建两个管道）；
• 生命周期：随进程终止而释放（进程关闭所有文件描述符后，管道自动销毁）。

（2）有名管道（FIFO）

• 创建方式：mkfifo(const char* pathname, mode_t mode)系统调用或mkfifo命令，在文件系统中创建一个FIFO文件节点；
• 特性：支持任意同主机进程间通信（只要知道FIFO文件名，可打开读写）；有文件名，占文件系统节点；半双工通信；
• 生命周期：文件节点存在于文件系统，需手动删除（rm命令），管道内容随进程读写销毁。

共同点：均基于字节流，遵循“先进先出”（FIFO），无数据结构，需手动同步读写节奏。

2.5 进程有几种状态

Linux进程有5种核心状态（基于ps命令查看）：

• 运行态（R，Running/Runnable）：进程正在CPU上运行，或在就绪队列中等待CPU调度；
• 可中断睡眠态（S，Interruptible Sleep）：进程等待某个事件（如IO完成、信号），可被信号唤醒（如kill信号）；
• 不可中断睡眠态（D，Uninterruptible Sleep）：进程等待关键IO（如磁盘IO），不可被信号唤醒，仅能等待事件完成，避免数据不一致；
• 僵尸态（Z，Zombie）：进程已终止，但父进程未调用wait()/waitpid()回收其PCB资源，进程残留仅PCB；
• 停止态（T，Stopped）：进程被信号暂停（如SIGSTOP），可通过SIGCONT信号恢复运行。

2.6 如何杀死一个进程

通过kill/killall/pkill命令，核心是向进程发送信号，常用信号与命令：

（1）基本命令

• kill -信号值 进程ID：指定进程ID发送信号，例如 kill -9 1234；
• killall 进程名：按进程名杀死所有同名进程，例如 killall nginx；
• pkill 进程名：按进程名匹配杀死进程，支持模糊匹配，例如 pkill -f test。

（2）常用信号

• 15（SIGTERM）：默认信号，温和终止，允许进程清理资源后退出；
• 9（SIGKILL）：强制终止，进程无机会清理资源，用于无法正常退出的进程；
• 2（SIGINT）：等同于Ctrl+C，中断进程运行。

2.7 如何使用命令查看所有进程的状态

常用命令：

• ps aux：最常用，查看系统所有进程的详细状态；a：显示所有用户的进程；u：显示进程所有者、CPU/内存占用等详细信息；x：显示无控制终端的进程（如后台进程）。
• ps -ef：显示所有进程的父子关系（PPID列显示父进程ID），适合追踪进程来源。
• top：动态实时查看进程状态，按CPU/内存占用排序，支持交互操作（如k杀死进程、P按CPU排序）。
• htop：top的增强版，界面更友好，支持鼠标操作（需手动安装）。

2.8 如何修改一个文件的权限

通过chmod命令，修改文件/目录的读（r）、写（w）、执行（x）权限，分两种方式：

（1）符号法（常用，易理解）
语法：chmod [用户类型][操作符][权限] 文件名；

• 用户类型：u（所有者）、g（所属组）、o（其他用户）、a（所有用户）；
• 操作符：+（添加权限）、-（移除权限）、=（设置权限）；
• 权限：r（读，4）、w（写，2）、x（执行，1）；
• 示例：chmod u+x,g=rw,o-r test.txt（给所有者加执行权，所属组设为读写，其他用户移除读权）。

（2）数字法（简洁）
语法：chmod 权限数字 文件名；

• 权限数字由三位组成（分别对应u、g、o），每位为r/w/x的权限值之和；
• 示例：chmod 755 test.sh（所有者rwx，所属组rx，其他用户rx，常用脚本权限）；chmod 644 test.txt（所有者rw，其他用户r，常用文件权限）。

2.9 如何修改一个文件的属性

文件属性包括所有者、所属组、创建/修改时间、隐藏属性等，对应命令：

• 修改所有者和所属组：chown命令；语法：chown 所有者:所属组 文件名；示例：chown user1:group1 test.txt（将文件所有者改为user1，所属组改为group1）；chown -R user1:group1 dir（递归修改目录及内容的权限）。
• 修改文件时间戳：touch命令；语法：touch -d “2024-01-01 12:00” test.txt（修改文件的访问时间和修改时间）；若文件不存在，touch会创建空文件。
• 修改隐藏属性（ext文件系统）：chattr命令；示例：chattr +i test.txt（添加不可修改属性，禁止删除/修改）；chattr -i test.txt（取消属性）；查看隐藏属性：lsattr test.txt。

2.10 修改权限的命令中，三种权限分别代表什么

三种权限对应读（r）、写（w）、执行（x），分别作用于文件和目录，含义不同：

（1）对文件的权限

• r（读权限，值4）：允许读取文件内容（如cat、more命令）；
• w（写权限，值2）：允许修改文件内容（如vim编辑、echo写入），但不允许删除文件（删除权限由目录决定）；
• x（执行权限，值1）：允许将文件作为可执行程序运行（如脚本、二进制文件）。

（2）对目录的权限

• r（读权限）：允许查看目录内的文件列表（如ls命令）；
• w（写权限）：允许在目录内创建、删除、重命名文件/目录（如touch、rm、mv命令）；
• x（执行权限）：允许进入目录（如cd命令），无x权限时，即使有r权限也无法访问目录内文件。

2.11 VIM是什么

VIM是Linux/Unix系统下的高效文本编辑器，是VI编辑器的增强版，支持语法高亮、代码补全、多窗口编辑、宏录制等功能，是开发、运维必备工具。核心特性：

• 模式化编辑：分为命令模式、编辑模式、末行模式，不同模式下操作不同；
• 轻量级：无需图形界面，纯命令行操作，启动速度快；
• 可定制化：通过.vimrc配置文件自定义快捷键、语法配色、插件等；
• 跨平台：支持Linux、Windows、macOS等系统。

2.12 VIM中按什么进入编辑模式

VIM默认启动进入命令模式，需按对应按键切换到编辑模式，常用按键：

• i：在当前光标位置插入内容（最常用）；
• I：在当前行的行首插入内容；
• a：在当前光标位置后一位追加内容；
• A：在当前行的行尾追加内容；
• o：在当前行下方新建一行并插入内容；
• O：在当前行上方新建一行并插入内容；
• s：删除当前光标位置的字符并进入插入模式；
• S：删除当前行内容并进入插入模式。

退出编辑模式需按Esc键，返回命令模式。

2.13 VIM中如何查找

在命令模式下操作，常用查找命令：

• 正向查找：输入/关键词，按回车开始查找，例如/printf；按n键查找下一个匹配项，N键查找上一个匹配项。
• 反向查找：输入?关键词，按回车开始查找，例如?printf；按n键查找上一个匹配项，N键查找下一个匹配项。
• 查找当前光标所在单词：按*键，正向查找当前单词（全词匹配）；按#键，反向查找当前单词（全词匹配）。
• 取消查找高亮：在命令模式下输入:noh（no highlight）。

2.14 VIM中如何定位

命令模式下的定位操作，快速跳转至目标位置：

（1）行定位

• 输入:行号，按回车跳转至指定行，例如:100跳转至第100行；
• gg：跳转至文件首行；G：跳转至文件末行；
• nG：跳转至第n行（n为数字），例如50G跳转至第50行。

（2）列定位

• 0（数字0）：跳转至当前行首；$：跳转至当前行尾；
• ^：跳转至当前行第一个非空格字符。

（3）屏幕定位

• H：跳转至当前屏幕首行；M：跳转至当前屏幕中间行；L：跳转至当前屏幕末行；
• Ctrl+f：向下翻一屏；Ctrl+b：向上翻一屏。

2.15 如何检查内存状态

常用命令：

• free：查看系统内存使用概况；选项-h：以人类可读格式显示（KB/MB/GB），例如 free -h；输出包括总内存（total）、已用（used）、空闲（free）、缓冲（buffers）、缓存（cache）。
• top/htop：动态查看内存占用，按M键按内存占用排序，可查看单个进程的内存使用情况。
• vmstat：查看虚拟内存状态，包括内存交换（swap）、IO等，例如 vmstat 2 5（每2秒刷新一次，共5次）。
• cat /proc/meminfo：查看内存详细信息（内核态数据），包括内存大小、缓存、交换分区等，适合深入分析。
• sar -r：查看内存使用历史统计，例如 sar -r 1 10（每1秒统计一次，共10次），适合排查内存泄漏。

2.16 如何进行内核同步

内核同步用于解决多CPU、多进程/线程对内核资源（如全局变量、硬件设备）的并发访问冲突，常用机制：

• 自旋锁（Spinlock）：适用于短时间持有锁的场景，线程获取锁失败时不会阻塞，而是循环等待（自旋），避免上下文切换开销；注意：持有自旋锁时不能睡眠（如调用schedule()），否则会导致死锁。
• 互斥锁（Mutex）：适用于长时间持有锁的场景，线程获取锁失败时会阻塞，进入等待队列，释放CPU资源；支持优先级继承，避免优先级反转问题。
• 信号量（Semaphore）：分为计数信号量和二值信号量（类似互斥锁），用于控制多个线程对资源的访问数量；线程获取信号量失败时阻塞，释放时唤醒等待线程。
• 读写锁（Read-Write Lock）：区分读操作和写操作，多个线程可同时持有读锁，仅允许一个线程持有写锁；提高读多写少场景的并发效率。
• 原子操作（Atomic Operations）：基于CPU指令实现（如CAS指令），无需锁，适用于简单变量的增减（如计数器），避免竞争条件。

三、嵌入式面试题

3.1 IIC通信方式

IIC（Inter-Integrated Circuit，集成电路间总线）是一种串行半双工同步通信总线，由飞利浦公司开发，广泛用于嵌入式设备间近距离通信（如传感器、EEPROM、LCD驱动）。核心特性：

• 总线结构：仅两根线（SDA：串行数据线，SCL：串行时钟线），支持多主多从模式；
• 寻址方式：7位地址（主流）或10位地址，从设备通过地址区分，无片选线；
• 同步方式：由主设备产生SCL时钟，控制通信节奏，从设备同步接收/发送数据；
• 电平标准：通常为TTL电平（3.3V/5V），SDA和SCL需外接上拉电阻（4.7KΩ/10KΩ），空闲时为高电平；
• 优势：布线简单、占用IO少、支持多从设备；缺点：通信速率较低（标准模式100Kbps，快速模式400Kbps，高速模式3.4Mbps）。

3.2 中断概念

中断是嵌入式系统中处理异步事件的机制：当外部设备（如按键、传感器、定时器）发生特定事件时，主动向CPU发送请求信号，CPU暂停当前正在执行的程序，转而去执行对应事件的处理程序（中断服务函数ISR），处理完成后返回原程序继续执行。核心作用：提高CPU利用率，避免CPU轮询等待外部事件，实现实时响应（如紧急按键、故障报警）。分类：

• 硬件中断：由外部设备触发（如GPIO电平变化、UART接收数据）；
• 软件中断：由程序主动触发（如系统调用、异常处理）。

3.3 中断过程

完整中断过程分为5步，即“中断请求-响应-处理-返回”：

• 中断请求（IRQ）：外部设备发生事件，通过中断线向CPU发送请求信号，CPU检测到有效请求后，准备响应；
• 中断响应：CPU暂停当前指令执行，保存上下文（PC指针、寄存器值、标志位）到栈中，关闭同级/低级中断（避免嵌套冲突），根据中断向量表找到对应中断服务函数（ISR）的地址；
• 中断处理：CPU跳转到ISR地址，执行中断服务函数（如读取传感器数据、处理按键事件）；
• 中断返回：ISR执行完成后，恢复之前保存的上下文（寄存器、PC指针），开启中断使能；
• 恢复执行：CPU返回原程序被中断的位置，继续执行后续指令。

3.4 中断能否传参

不能直接传参。原因：

• 中断服务函数（ISR）的调用由硬件触发，而非程序主动调用，无法像普通函数那样传递参数；
• ISR执行时，CPU上下文（寄存器、栈）处于特殊状态，传递参数可能破坏上下文，导致系统不稳定。

替代方案：

• 使用全局变量/静态变量：ISR与主程序通过全局变量共享数据（如ISR读取传感器数据存入全局变量，主程序读取该变量）；
• 使用硬件寄存器：ISR通过读取外设寄存器获取事件相关信息（如UART接收缓冲区、GPIO状态寄存器）；
• 中断控制器参数：部分MCU的中断控制器支持配置中断触发条件（如上升沿/下降沿），间接传递事件类型信息。

3.5 IIC数据帧格式

IIC数据帧以“起始条件”开始，“停止条件”结束，标准帧格式（7位地址）如下：

• 起始条件（S）：主设备拉低SDA线，且在SCL高电平时保持低电平，标志通信开始；
• 从设备地址+读写位：8位数据，前7位为从设备地址，第8位为读写位（0：写，1：读）；
• 应答位（ACK）：从设备接收地址后，拉低SDA线（在SCL高电平时），向主设备反馈接收成功；若未应答（NACK，SDA保持高电平），主设备终止通信；
• 数据字节：主设备向从设备写数据（或从设备向主设备读数据），每次传输8位数据，字节间需加应答位（ACK/NACK）；
• 停止条件（P）：主设备拉低SDA线，在SCL高电平时释放SDA线（拉回高电平），标志通信结束。

补充：读数据时，主设备在接收最后一个字节后发送NACK，告知从设备停止发送数据，随后发送停止条件。

3.6 UART通信波特率

波特率（Baud Rate）是UART通信中数据传输的速率单位，表示每秒传输的符号数（对于UART，每个符号对应1位数据，因此波特率=比特率），单位为bps（Bits Per Second）。核心作用：主从设备必须约定相同的波特率，否则数据传输会出错（如波特率不匹配导致乱码）。

• 常用波特率：9600、19200、38400、57600、115200（最常用）、230400、460800等。
• 波特率误差：MCU的UART波特率由时钟频率和分频系数计算得出，误差需控制在±3%以内（部分设备允许±5%），否则会导致数据接收错误。例如，115200波特率，时钟频率为72MHz时，分频系数需精准配置。

3.7 UART有几根线

UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发传输器）通信分为三线制（最常用）和二线制，核心线为：

• 三线制（全双工）：TXD：发送数据线，设备向外部发送数据；RXD：接收数据线，设备从外部接收数据；GND：地线，统一电平参考，避免干扰（必须连接，否则无法正常通信）；适用于双向通信场景（如MCU与模块、PC的通信）。
• 二线制（半双工）：仅用TXD和GND，通过软件控制切换收发方向（同一时间只能发或收）；适用于资源紧张、单向通信为主的场景（如简单传感器数据上传）。

补充：部分UART扩展了RTS/CTS流控制线（硬件流控），此时为五线制，但嵌入式场景中极少使用。

3.8 UART同步还是异步

UART是异步通信，核心特点是无需时钟线同步，主从设备通过约定相同的波特率、数据位、校验位、停止位实现数据同步。与同步通信（如IIC、SPI）的区别：

• 异步通信：无时钟线，通过约定波特率同步，每个数据帧包含起始位、数据位、校验位、停止位，容错性较强（允许轻微波特率误差）；
• 同步通信：有时钟线（如IIC的SCL、SPI的SCK），由主设备提供时钟，数据传输速率更高，同步精度更强，但布线多一根时钟线。

3.9 UART数据帧格式

UART数据帧为异步帧，格式可配置，标准帧结构（从低到高传输）如下：

• 起始位（1位）：低电平，标志数据帧开始（空闲时TXD为高电平，拉低表示起始）；
• 数据位（5-9位，常用8位）：传输的有效数据，可选择LSB（最低位）先传或MSB（最高位）先传（默认LSB）；
• 校验位（0-1位，可选）：用于校验数据传输是否出错；无校验（N）：无校验位；奇校验（O）：数据位+校验位的总1的个数为奇数；偶校验（E）：数据位+校验位的总1的个数为偶数；
• 停止位（1-2位）：高电平，标志数据帧结束；可配置为1位、1.5位或2位，1位停止位为最常用配置，停止位时长可抵消轻微的波特率误差，保证数据同步准确。

以上就是对嵌入式开发中C/C++、Linux及硬件相关核心知识点的梳理。理解这些问题背后的原理，而不仅仅是背诵答案，才能让你在面试中游刃有余。在实际项目中灵活运用这些知识，将是你技术实力的最好证明。如果你在求职路上遇到了更多问题，不妨来 云栈社区 的面试求职板块看看，或许能找到更多启发。