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嵌入式软件开发面试题及答案

一、C语言基础与嵌入式实践

问题：嵌入式开发中，volatile关键字有什么实际用途？举个项目里的例子

答案：主要用来防止编译器优化“可能被硬件/中断修改的值”。比如我之前做串口接收时，定义了volatileuint8_tuart_rx_buf存接收数据——串口中断会修改这个变量，若不加volatile，编译器会觉得主函数里没主动改它，可能把它放到寄存器里反复读取旧值，导致主函数拿不到必威体育精装版的接收数据。还有访问硬件寄存器时，比如定时器计数寄存器TIM_CNT，必须加volatile，不然编译器会优化成“只读一次”，实际寄存器值早被硬件更新了。

问题：static修饰变量和函数在嵌入式里有什么用？举个例子

答案：修饰全局变量时，能限制变量只在当前.c文件可见，避免多文件变量名冲突。比如我写ADC驱动时，用staticuint16_tadc_avg_val存滤波后的平均值，只让驱动里的函数访问，防止其他模块误改。修饰函数时，比如staticvoidadc_filter(void)，能避免函数名和其他文件重复，还能减少全局符号，让链接更高效。

二、MCU硬件操作与调试

问题：配置GPIO为推挽输出驱动LED，关键步骤有哪些？如果LED不亮，怎么排查？

答案：步骤分三步：①使能GPIO对应的时钟（比如STM32的RCC寄存器），不使能时钟引脚肯定没反应；②配置GPIO模式寄存器，设为推挽输出（区别于开漏，推挽能主动输出高电平）；③操作输出数据寄存器（ODR）或置位/复位寄存器（BSRR），让引脚输出低电平（假设LED阳极接VCC）。

排查思路：先查硬件——用万用表测LED两端电压，看是不是有压差（没压差可能LED坏了或引脚没输出）；再查引脚是否接对（比如画PCB时焊错引脚）；然后查软件——确认时钟有没有使能（比如漏写RCC-AHB1ENR|=RCC_AHB1ENR_GPIOBEN），输出电平是不是设反了（比如误设成高电平），如果是复用功能（比如GPIO当SPI引脚），还要确认复用映射没配错。

问题：单片机程序跑飞了，你的排查步骤是什么？

答案：先排除硬件问题——测电源电压是不是稳定（比如纹波太大导致复位），复位电路有没有虚焊（比如复位按键卡住），晶振是不是起振（用示波器看晶振引脚波形）；再查软件：①看是不是数组越界/指针乱指，比如定义uint8_tbuf[10]，却写buf[15]，可能覆盖栈里的返回地址；②查中断服务函数，比如中断里死循环、没清中断标志导致反复进中断；③用仿真器（比如J-Link）挂住程序，看PC指针指向哪里——如果指向乱码地址，大概率是栈溢出；如果指向某个函数，就看这个函数里有没有非法操作；④裸机的话可以加“看门狗”，如果程序跑飞能复位，还能在复位后读取复位原因寄存器，判断是不是watchdog复位。

三、RTOS核心概念与应用

问题：FreeRTOS里，信号量和互斥锁有什么区别？实际项目里怎么选？

答案：最大区别是互斥锁有“优先级继承”，信号量没有。比如两个任务：高优先级任务A（优先级5）和低优先级任务B（优先级3），都要访问串口。如果B先拿了信号量，A来了会一直阻塞；但如果用互斥锁，B拿锁后，A一来会把B的优先级临时提到5，让B快点执行完释放锁，避免A长时间等（防止优先级反转）。

实际选法：如果是“同步”场景（比如任务等外设准备好，比如ADC采集完发信号量通知任务处理），用信号量；如果是“互斥”场景（比如多个任务访问同一个共享资源，比如串口、全局变量），必须用互斥锁，防止优先级反转。我之前做电机控制项目，电机任务（高优先级）和显示任务（低优先级）都要写同一个“运行状态”全局变量，就用了互斥锁，没出现过状态错乱。

问题：任务栈溢出会导致什么问题？怎么避免和排查？

答案：症状很随机——可能任务突然退出、数据错乱、程序跑飞，甚至其他任务也受影响（因为栈溢出会覆盖相邻内存）。

避免：创建任务时，根据任务的实际需求设栈大小，别盲目设太大（浪费内存）也别太小。比如一个只做简单IO操作的任务，栈设512字节够了；如果任务里调用了嵌套较深的函数，或者用了大数组，栈要设大些（比如2048字节）。可以用FreeRTOS的uxTaskGetStackHighWaterMark()函数，查任务运行中栈的最小剩余空间，比如剩余100字节，说明当前栈大小够，留了余量。

排查：①用上面的栈水位函数，看是不是某个任务剩余空间接近0；②栈初始化时填充特定值（比如0xCC），运行一段时间后，用仿真