嵌入式笔试题涵盖了多个核心概念,包括基础编程语法、内存管理、中断处理、C/C++语言特性以及嵌入式系统架构。以下是详细解答:
1. 程序分析:
a) 第一个程序:
```c
int main(int argc, char* argv[]) {
int c = 9, d = 0;
c = (c++) % 5; // 先自增再取余,d = c = 4
d = c;
printf("d=%d\n", d); // 输出 d=4
return 0;
}
```
输出为 d=4。
b) 可移植性风险:此表达式`(c++)`可能导致编译器优化问题,因为它可能被优化成先使用`c`的当前值,而不是先自增。这在可移植性上存在潜在问题,因为不同的编译器可能有不同的优化策略。最好避免这种依赖于隐含行为的写法,使用明确的语句来更新变量。
2. 内存布局与中断:
a) 编译器会根据数据类型、存储类别(栈、堆、常量区、BSS区)等因素安排变量。静态局部变量`c`和`e`通常存储在栈上,全局变量`a`、`b`和静态全局变量`d`可能在数据或BSS区。没有看到具体的内存图,但描述时应提及它们在栈顶、数据区或BSS区的位置关系。
b) __interrupt关键字用于定义中断服务子程序(ISRs),表示该函数是中断处理的一部分,可能在中断上下文中执行。这个代码片段定义了一个计算圆面积的ISR,它在中断时会被调用。
3. C/C++基础知识:
a) 关键字`volatile`用于标记那些可能因外部因素(如硬件中断)而突然改变的变量。例如:
- 伪代码场景1:`volatile bool led_state;` - 防止CPU优化掉LED状态的刷新操作。
- 场景2:串行通信中的接收缓冲区 - 阻止编译器缓存数据,确保每次读取都是最新值。
- 场景3:多线程环境中的信号量 - 表示信号量值可能由其他线程随时改变。
b) `static`关键字有多种作用:
- 函数内部:局部静态变量只在函数调用期间存在,下次函数调用时重置。
- 类或函数成员:静态成员属于类,共享单例,且不受实例化影响。
- 常量指针:`static const *p` - 指针是常量,但指向的地址可以变化。
c) 变量声明的区别:
- `int const *p`:指针`p`指向一个常量整型变量。
- `int *const p`:指针`p`是常量,不能修改其指向的地址,但可以指向的对象可以修改。
- `int const *const p`:指针`p`和它指向的对象都是常量,即不能修改指针和指针所指向的值。
4. 嵌入式系统细节:
a) 整形变量`A=0x12345678`在小端模式(LittleEndian)下,低位字节存储在低地址,大端模式(BigEndian)反之。具体存储为:
- LittleEndian: 0x78, 0x56, 0x34, 0x12
- BigEndian: 0x12, 0x34, 0x56, 0x78
b) 在ARM系统中,函数参数通常是通过寄存器传递(如R0-R15)或者堆栈传递,具体取决于函数的参数类型和ABI规定。
c) 中断和异常的区别:
- 中断:由外部事件触发,如定时器、I/O设备,处理器暂停当前执行的指令,跳转到特定的ISR执行处理。
- 异常:由处理器自身检测到错误,如除零错误、数组越界等,处理器会停止当前指令,进入异常处理流程。
5. 周期性任务调度:
P1、P2、P3的周期分别是T1=100、T2=15ms,这意味着任务P1每100个周期执行一次,P2每15ms执行一次。在实际的嵌入式系统调度中,这些任务会在预设的时间间隔内轮换执行,具体实现依赖于RTOS(实时操作系统)。