原创 嵌入式操作系统的简单概念

1．上下文切换（Context Switching）  
多任务系统中，上下文切换是指CPU的控制权由运行任务转移到另外一个就绪任务时所发生的事件，当前运行任务转为就绪（或者挂起、删除）状态， 另一个被选定的就绪任务成为当前任务。上下文切换包括保存当前任务的运行环境，恢复将要运行任务的运行环境。上下文的内容依赖于具体的CPU。  

2．确定性（Deterministic）  
实时操作系统中，在一定的条件下，系统调用的运行时间可以预测。这并不是指所有系统调用都总是执行一个固定长度的时间，而是指不论系统负载如何，系统调用的最大执行时间可以确定。  

3．硬实时(Hard Real-Time)系统  
硬实时系统对系统响应时间有严格要求，一旦系统响应时间不能满足，就会引起系统崩溃或致命的错误。  

4．中断延迟(Interrupt Latency)  
中断延迟是指从硬件中断发生到开始执行中断处理程序第一条指令之间的这段时间。
  
5．互斥(Mutual Exclusion)  
互斥是用来控制多任务对共享数据进行串行访问的同步机制。在多任务应用中，当两个或多个任务同时访问共享数据时，可能会造成数据破坏。互斥使它们串行地访问数据，从而达到保护数据的目的。  

6．抢占(Preemptive)  
抢占是指当系统处于核心态运行时, 允许任务的重新调度。换句话说就是指正在执行的任务可以被打断，让另一个任务运行。抢占提高了应用对异步事件的响应性能力。操作系统内核可抢占，并不是说任务调度在任何时候都可以发生。例如当一个任务正在通过一个系统调用访问共享数据时，重新调度和中断都被禁止。  

7．优先级驱动(Priority-Driven)  
优先级驱动是指多任务系统中，当前运行任务总是具有最高优先级的就绪任务。  

8．优先级反转(Priority Inversion)  
优先级反转是指一个任务等待比它优先级低的任务释放资源而被阻塞，如果这时有中等优先级的就绪任务，阻塞会进一步恶化。优先级继承技术可用来解决优先级反转问题。  

9．优先级继承(Priority Inheritance)  
优先级继承可用来解决优先级反转问题。当优先级反转发生时，优先级较低的任务被暂时地提高它的优先级，使得该任务能尽快执行，释放出优先级较高的任务所需要的资源。  

10．实时执行体(Real-Time Executive)  
实时执行程序包括一套支持实时系统所必需的机制。如多任务支持，CPU调度，通信和存储分配。在嵌入式应用中，这一套机制被称为实时执行体或实时操作系统内核。OS就是一个实时执行体。编程者以实时执行体为基础来构造自己应用。  

11．重调度过程(Rescheduling Procedure)  
重调度过程是判定任务优先级和执行状态的过程。OS的系统调用引起任务状态变化时，就会执行这个过程。如果当前运行任务不是最高优先级的就绪任务，重调度过程就会发生。  

12．调度延迟(Scheduling Latency)  
调度延迟是指当一个事件引起更高优先级的任务就绪到这个任务开始运行之间的时间。即一个任务被触发后，由就绪到运行的时间。  

13．可剪裁的体系结构(Scalable Architecture)  
可剪裁的体系结构是指一个软件系统能够支持多种应用而无需在接口上做很大的变动。因此, 开发出成本低、品种多的产品。  

14．任务(Tasks)  
任务是OS中独立运行的单元。  

15．任务上下文(Task Context)  
任务上下文是指任务运行的环境。例如，针对x86的CPU，任务上下文可包括程序计数器、堆栈指针、通用寄存器的内容。

关于ARM的22个常用概念

1.ARM中一些常见英文缩写解释
MSB：最高有效位；
LSB：最低有效位；
AHB：先进的高性能总线；
VPB：连接片内外设功能的VLSI外设总线；
EMC：外部存储器控制器；
MAM：存储器加速模块；
VIC：向量中断控制器；
SPI：全双工串行接口；
CAN：控制器局域网，一种串行通讯协议；
PWM：脉宽调制器；
ETM：嵌入式跟踪宏；
CPSR：当前程序状态寄存器；
SPSR：程序保护状态寄存器；

2.MAM 使用注意事项：
答：当改变 MAM 定时值时，必须先通过向 MAMCR 写入 0 来关闭 MAM，然后将新值写入 MAMTIM。最后，将需要的操作模式的对应值写入MAMCR，再次打开MAM。
对于低于 20MHz 的系统时钟，MAMTIM 设定为 001。对于 20MHz 到 40MHz 之间的系统时钟，建议将Flash访问时间设定为2cclk，而在高于40MHz的系统时钟下，建议使用3cclk。

3.VIC 使用注意事项
答：如果在片内RAM当中运行代码并且应用程序需要调用中断，那么必须将中断向量重新映射到Flash地址0x0。这样做是因为所有的异常向量都位于地址0x0及以上。通过将寄存器MEMMAP（位于系统控制模块当中）配置为用户RAM模式来实现这一点。用户代码被连接以便使中断向量表装载到0x4000 0000。

4. ARM启动代码设计
答：ARM启动代码直接面对处理器内核和硬件控制器进行编程，一般使用汇编语言。启动代码一般包括：
        中断向量表
        初始化存储器系统
        初始化堆栈初始化有特殊要求的端口、设备
        初始化用户程序执行环境
        改变处理器模式
        呼叫主应用程序

5.IRQ 和 FIQ 之间的区别
答：IRQ和FIQ是ARM处理器的两种编程模式。IRQ是指中断模式，FIR是指快速中断模式。对于 FIQ 你必须尽快处理你的事情并离开这个模式。IRQ 可以被 FIQ 所中断，但 IRQ 不能中断 FIQ。为了使 FIQ 更快，所以这种模式有更多的影子寄存器。FIQ 不能调用 SWI（软件中断）。FIQ 还必须禁用中断。如果一个 FIQ 例程必须重新启用中断，则它太慢了，并应该是 IRQ 而不是 FIQ。

6.ARM处理器对异常中断的响应过程
答：ARM处理器对异常中断的响应过程如下所述：
        保存处理器当前状态、中断屏蔽位以及各条件标志位；
        设置当前程序状态寄存器CPSR中的相应位；
        将寄存器lr_mode设置成返回地址；
        将程序计数器值PC，设置成该异常中断的中断向量地址，跳转到相应异常中断处执行。

7.ARM指令与Thumb指令的区别
答：在ARM体系结构中，ARM指令集中的指令是32位的指令，其执行效率很高。对于存储系统数据总线为16位的应用系统，ARM体系提供了Thumb指令集。Thumb指令集是对ARM指令集的一个子集重新编码得到的，指令长度为16位。通常在处理器执行ARM程序时，称处理器处于ARM状态；当处理器执行Thumb程序时，称处理器处于Thumb状态。Thumb指令集并没有改变ARM体系地层的程序设计模型，只是在该模型上加上了一些限制条件。Thumb指令集中的数据处理指令的操作数仍然为32位，指令寻址地址也是32位的。

8.什么是ATPCS
答：为了使单独编译的C语言程序和汇编程序之间能够相互调用，必须为子程序之间的调用规定一定的规则。ATPCS就是ARM程序和Thumb程序中子程序调用的基本规则。这些规则包括寄存器使用规则，数据栈的使用规则，参数的传递规则等。

9.ARM程序和Thumb程序混合使用的场合
答：通常，Thumb程序比ARM程序更加紧凑，而且对于内存为8位或16位的系统，使用Thumb程序效率更高。但是，在下面一些场合下，程序必须运行在ARM状态，这时就需要混合使用ARM和Thumb程序。
强调速度的场合，应该使用ARM程序；
有些功能只能由ARM程序完成。如：使用或者禁止异常中断；
当处理器进入异常中断处理程序时，程序状态切换到ARM状态，即在异常中断处理程序入口的一些指令是ARM指令，然后根据需要程序可以切换到Thumb状态，在异常中断程序返回前，程序再切换到ARM状态。
ARM处理器总是从ARM状态开始执行。因而，如果要在调试器中运行Thumb程序，必须为该Thumb程序添加一个ARM程序头，然后再切换到Thumb状态，执行Thumb程序。

10.ARM处理器运行模式
答：ARM微处理器支持7种运行模式，分别为：
        用户模式（usr）：ARM处理器正常的程序执行状态；
        快速中断模式（fiq）：用于高速数据传输或通道管理；
        外部中断模式（irq）：用于通用的中断处理；
        管理模式（svc）：操作系统使用的保护模式；
        数据访问终止模式（abt）：当数据或指令预取终止时进入该模式，用于虚拟存储及存储保护；
        系统模式（sys）：运行具有特权的操作系统任务；
        未定义指令中止模式（und）：当未定义指令执行时进入该模式，可用于支持硬件协处理器的软件仿真。

11.ARM体系结构所支持的异常类型
答：ARM体系结构所支持的异常和具体含义如下（圈里面的数字表示优先级）：
复位①：当处理器的复位电平有效时，产生复位异常，程序跳转到复位异常处执行（异常向量：0x0000,0000）；
未定义指令⑥：当ARM处理器或协处理器遇到不能处理的指令时，产生为定义异常。可使用该异常机制进行软件仿真（异常向量：0x0000,0004）；
软件中断⑥：有执行SWI指令产生，可用于用户模式下程序调用特权操作指令。可使用该异常机制实现系统功能调用（异常向量：0x0000,0008）；
指令预取中止⑤：若处理器的预取指令的地址不存在，或该地址不允许当前指令访问，存储器会向处理器发出中止信号，当预取指令被执行时，才会产生指令预取中止异常（异常向量：0x0000,000C）；
数据中止②：若处理器数据访问的指令的地址不存在，或该地址不允许当前指令访问，产生数据中止异常（异常向量：0x0000,0010）；
IRQ④（外部中断请求）：当处理器的外部中断请求引脚有效，且CPSR中的I位为0时，产生IRQ异常。系统的外设可以该异常请求中断服务（异常向量：0x0000,0018）；
FIQ③（快速中断请求）：当处理器的快速中断请求引脚有效，且CPSR中的F位为0时，产生FIQ异常（异常向量：0x0000,001C）。
说明：其中异常向量0x0000,0014为保留的异常向量。

12.ARM体系结构的存储器格式
答：ARM体系结构的存储器格式有如下两种：
    大端格式：字数据的高字节存储在低地址中，字数据的低字节存放在高地址中；
    小端格式：与大端存储格式相反，高地址存放数据的高字节，低地址存放数据的低字节。

13.ARM寄存器总结：
ARM有16个32位的寄存器（r0到r15）。
r15充当程序寄存器PC，r14（link register）存储子程序的返回地址，r13存储的是堆栈地址。
ARM有一个当前程序状态寄存器：CPSR。
一些寄存器（r13，r14）在异常发生时会产生新的instances，比如IRQ处理器模式，这时处理器使用r13_irq和r14_irq
ARM的子程序调用是很快的，因为子程序的返回地址不需要存放在堆栈中。

14.存储器重新映射（Remap）的原因：
    使Flash存储器中的FIQ处理程序不必考虑因为重新映射所导致的存储器边界问题；
     用来处理代码空间中段边界仲裁的SRAM和Boot Block向量的使用大大减少；
     为超过单字转移指令范围的跳转提供空间来保存常量。

     ARM中的重映射是指在程序执行过程中通过写某个功能寄存器位操作达到重新分配其存储器地址空间的映射。一个典型的应用就是应用程序存储在Flash/ROM中，初始这些存储器地址是从0开始的，但这些存储器的读时间比SRAM/DRAM长，造成其内部执行频率不高，故一般在前面一段程序将代码搬移到SRAM/DRAM中去，然后重新映射存储器空间，将相应SRAM/DRAM映射到地址0，重新执行程序可达到高速运行的目的。

15.存储异常向量表中程序跳转使用LDR指令，而不使用B指令的原因：
    LDR指令可以全地址范围跳转，而B指令只能在前后32MB范围内跳转；
   芯片具有Remap功能。当向量表位于内部RAM或外部存储器中，用B指令不能跳转到正确的位置。

16.锁相环（PLL）注意要点：
    PLL在芯片复位或进入掉电模式时被关闭并旁路，在掉电唤醒后不会自动恢复PLL的设定；
    PLL只能通过软件使能；
    PLL在激活后必须等待其锁定，然后才能连接；
    PLL如果设置不当将会导致芯片的错误操作。

17.ARM7与ARM9的区别：
    ARM7内核是0.9MIPS/MHz的三级流水线和冯&S226;诺伊曼结构；ARM9内核是五级流水线，提供1.1MIPS/MHz的哈佛结构。
    ARM7没有MMU，ARM720T是MMU的；ARM9是有MMU的，ARM940T只有Memory protection unit.不是一个完整的MMU。
    ARM7TDMI提供了非常好的性能——功耗比。它包含了Thumb指令集快速乘法指令和ICE调试技术的内核。ARM9的时钟频率比ARM7更高，采用哈佛结构区分了数据总线和指令总线。

18.VIC的基本操作如下：
答：设置IRQ/FIQ中断，若是IRQ中断则可以设置为向量中断并分配中断优先级，否则为非向量IRQ。然后可以设置中断允许，以及向量中断对应地址或非向量中断默认地址。当有中断后，若是IRQ中断，则可以读取向量地址寄存器，然后跳转到相应的代码。当要退出中断时，对向量地址寄存器写0，通知VIC中断结束。当发生中断时，处理器将会切换处理器模式，同时相关的寄存器也将会映射。

19.使用外部中断注意
    把某个引脚设置为外部中断功能后，该引脚为输入模式，由于没有内部上拉电阻，所以必须外接一个上拉电阻，确保引脚不被悬空；
    除了引脚连接模块的设置，还需要设置VIC模块，才能产生外部中断，否则外部中断只能反映在EXTINT寄存器中；
    要使器件进入掉电模式并通过外部中断唤醒，软件应该正确设置引脚的外部中断功能，再进入掉电模式。

20.UART0的基本操作方法
        设置I/O连接到UART0；
        设置串口波特率（U0DLM、U0DLL）；
        设置串口工作模式（U0LCR、U0FCR）；
        发送或接收数据（U0THR、U0RBR）；
        检查串口状态字或等待串口中断（U0LSR）。

21.I2C的基本操作方法
答：I2C主机基本操作方法：
        设置I2C管脚连接；
        设置I2C时钟速率（I2SCLH、I2SCLL）；
        设置为主机，并发送起始信号（I2CONSET的I2EN、STA位为1，AA位为0）；
        发送从机地址（I2DAT），控制I2CONSET发送；
        判断总线状态（I2STAT），进行数据传输控制；
        发送结束信号（I2CONSET）。
   I2C从机基本操作方法：
        设置I2C管脚连接；
        设置自身的从机地址（I2ADR）；
        使能I2C（I2CONSET的I2EN、AA位为1）；
        判断SI位或等待I2C中断，等待主机操作；
        判断总线状态I2STAT，进行数据传输控制。

22.PWM基本操作方法：
        连接PWM功能管脚输出，即设置PINSEL0、PINSEL1；
        设置PWM定时器的时钟分频值（PWMPR），得到所要的定时器时钟；
        设置比较匹配控制（PWMMCR），并设置相应比较值（PWMMRx）；
        设置PWM输出方式并允许PWM输出（PWMPCR）及锁存使能控制（PWMLER）；
        设置PWMTCR，启动定时器，使能PWM；
        运行过程中要更改比较值时，更改之后要设置锁存使能。
        使用双边沿PWM输出时，建议使用PWM2、PWM4、PWM6；使用单边PWM输出时，在PWM周期开始时为高电平，匹配后为低电平，使用PWMMR0作为PWM周期控制，PWMMRx作为占空比控制。

嵌入式程序员应知道的16个基本问题

预处理器(Preprocessor)

　　1 . 用预处理指令#define 声明一个常数，用以表明1年中有多少秒(忽略闰年问题)

　　　　　#define SECONDS_PER_YEAR (60 * 60 * 24 * 365)UL

　　我在这想看到几件事情：

　　1) #define 语法的基本知识(例如：不能以分号结束，括号的使用，等等)

　　2)懂得预处理器将为你计算常数表达式的值，因此，直接写出你是如何计算一年中有多少秒而不是计算出实际的值，是更清晰而没有代价的。

　　3) 意识到这个表达式将使一个16位机的整型数溢出-因此要用到长整型符号L,告诉编译器这个常数是的长整型数。

　　4) 如果你在你的表达式中用到UL(表示无符号长整型)，那么你有了一个好的起点。记住，第一印象很重要。

　　2 . 写一个'标准'宏MIN ，这个宏输入两个参数并返回较小的一个。

　　　　　#define MIN(A,B) ((A) <= (B) ? (A) : (B))

　　 这个测试是为下面的目的而设的：

　　1) 标识#define在宏中应用的基本知识。这是很重要的。因为在 嵌入(inline)操作符 变为标准C的一部分之前，宏是方便产生嵌入代码的唯一方法，对于嵌入式系统来说，为了能达到要求的性能，嵌入代码经常是必须的方法。

　　2)三重条件操作符的知识。这个操作符存在C语言中的原因是它使得编译器能产生比if-then-else更优化的代码，了解这个用法是很重要的。

　　3) 懂得在宏中小心地把参数用括号括起来

　　4) 我也用这个问题开始讨论宏的副作用，例如：当你写下面的代码时会发生什么事？

　　3. 预处理器标识#error的目的是什么？

　　如果你不知道答案，请看参考文献1。这问题对区分一个正常的伙计和一个书呆子是很有用的。只有书呆子才会读C语言课本的附录去找出象这种问题的答案。当然如果你不是在找一个书呆子，那么应试者最好希望自己不要知道答案。

　　 死循环(Infinite loops)

　　4. 嵌入式系统中经常要用到无限循环，你怎么样用C编写死循环呢？

　　这个问题用几个解决方案。我首选的方案是：

　　　　while(1)

　　　　{

　　　　}

　　一些程序员更喜欢如下方案：

　　　　for(;;)

　　　　{

　　　　}

　　这个实现方式让我为难，因为这个语法没有确切表达到底怎么回事。如果一个应试者给出这个作为方案，我将用这个作为一个机会去探究他们这样做的基本原理。如果他们的基本答案是：'我被教着这样做，但从没有想到过为什么。'这会给我留下一个坏印象。第三个方案是用 goto

　　　　Loop:

　　　　...

　　　　goto Loop;

　　应试者如给出上面的方案，这说明或者他是一个汇编语言程序员(这也许是好事)或者他是一个想进入新领域的BASIC/FORTRAN程序员。

　　 数据声明(Data declarations)

　　5. 用变量a给出下面的定义

　　a) 一个整型数(An integer)。

　　b)一个指向整型数的指针( A pointer to an integer)。

　　c)一个指向指针的的指针，它指向的指针是指向一个整型数( A pointer to a pointer to an intege)r 。

　　d)一个有10个整型数的数组( An array of 10 integers)。

　　e) 一个有10个指针的数组，该指针是指向一个整型数的(An array of 10 pointers to integers)。

　　f) 一个指向有10个整型数数组的指针( A pointer to an array of 10 integers)。

　　g) 一个指向函数的指针，该函数有一个整型参数并返回一个整型数(A pointer to a function that takes an integer as an argument and returns an integer)。

　　h) 一个有10个指针的数组，该指针指向一个函数，该函数有一个整型参数并返回一个整型数( An array of ten pointers to functions that take an integer argument and return an integer )。

　　 答案是：

　　　　a) int a; // An integer

　　　　b) int *a; // A pointer to an integer

　　　　c) int **a; // A pointer to a pointer to an integer

　　　　d) int a[10]; // An array of 10 integers

　　　　e) int *a[10]; // An array of 10 pointers to integers

　　　　f) int (*a)[10]; // A pointer to an array of 10 integers

　　　　g) int (*a)(int); // A pointer to a function a that

　　　　takes an integer argument and returns an integer

　　　　h) int (*a[10])(int); // An array of 10 pointers

　　　　to functions that take an integer argument and return

　　　　an integer

　　人们经常声称这里有几个问题是那种要翻一下书才能回答的问题，我同意这种说法。当我写这篇文章时，为了确定语法的正确性，我的确查了一下书。但是当我被面试的时候，我期望被问到这个问题(或者相近的问题)。因为在被面试的这段时间里，我确定我知道这个问题的答案。应试者如果不知道所有的答案(或至少大部分答案)，那么也就没有为这次面试做准备，如果该面试者没有为这次面试做准备，那么他又能为什么出准备呢？

　　 Static

　　6. 关键字static的作用是什么？

　　这个简单的问题很少有人能回答完全。在C语言中，关键字static有三个明显的作用：

　　1)在函数体，一个被声明为静态的变量在这一函数被调用过程中维持其值不变。

　　2) 在模块内(但在函数体外)，一个被声明为静态的变量可以被模块内所用函数访问，但不能被模块外其它函数访问。它是一个本地的全局变量。

　　3) 在模块内，一个被声明为静态的函数只可被这一模块内的其它函数调用。那就是，这个函数被限制在声明它的模块的本地范围内使用。

　　大多数应试者能正确回答第一部分，一部分能正确回答第二部分，同是很少的人能懂得第三部分。这是一个应试者的严重的缺点，因为他显然不懂得本地化数据和代码范围的好处和重要性。

　　 Const

　　7.关键字const有什么含意？

　　我只要一听到被面试者说：'const意味着常数'，我就知道我正在和一个业余者打交道。去年Dan Saks已经在他的文章里完全概括了const 的所有用法，因此ESP(译者：Embedded Systems Programming)的每一位读者应该非常熟悉const能做什么和不能做什么. 如果你从没有读到那篇文章，只要能说出const意味着'只读'就可以了。尽管这个答案不是完全的答案，但我接受它作为一个正确的答案。(如果你想知道更详细的答案，仔细读一下Saks的文章吧。)

　　如果应试者能正确回答这个问题，我将问他一个附加的问题：

　　下面的声明都是什么意思？

　　　　const int a;

　　　　int const a;

　　　　const int *a;

　　　　int * const a;

　　　　int const * a const;

　　　　/******/

　　前两个的作用是一样，a是一个常整型数。第三个意味着a是一个指向常整型数的指针(也就是，整型数是不可修改的，但指针可以)。第四个意思a是一个指向整型数的常指针(也就是说，指针指向的整型数是可以修改的，但指针是不可修改的)。最后一个意味着a是一个指向常整型数的常指针(也就是说，指针指向的整型数是不可修改的，同时指针也是不可修改的)。如果应试者能正确回答这些问题，那么他就给我留下了一个好印象。顺带提一句，也许你可能会问，即使不用关键字 const，也还是能很容易写出功能正确的程序，那么我为什么还要如此看重关键字const呢？我也如下的几下理由：

　　1) 关键字const的作用是为给读你代码的人传达非常有用的信息，实际上，声明一个参数为常量是为了告诉了用户这个参数的应用目的。如果你曾花很多时间清理其它人留下的垃圾，你就会很快学会感谢这点多余的信息。(当然，懂得用const的程序员很少会留下的垃圾让别人来清理的。)

　　2) 通过给优化器一些附加的信息，使用关键字const也许能产生更紧凑的代码。

　　3) 合理地使用关键字const可以使编译器很自然地保护那些不希望被改变的参数，防止其被无意的代码修改。简而言之，这样可以减少bug的出现。

　　 Volatile

　　8. 关键字volatile有什么含意?并给出三个不同的例子。

　　一个定义为volatile的变量是说这变量可能会被意想不到地改变，这样，编译器就不会去假设这个变量的值了。精确地说就是，优化器在用到这个变量时必须每次都小心地重新读取这个变量的值，而不是使用保存在寄存器里的备份。下面是volatile变量的几个例子：

　　1) 并行设备的硬件寄存器(如：状态寄存器)

　　2) 一个中断服务子程序中会访问到的非自动变量(Non-automatic variables)

　　3) 多线程应用中被几个任务共享的变量

　　回答不出这个问题的人是不会被雇佣的。我认为这是区分C程序员和嵌入式系统程序员的最基本的问题。搞嵌入式的家伙们经常同硬件、中断、RTOS等等打交道，所有这些都要求用到volatile变量。不懂得volatile的内容将会带来灾难。

　　假设被面试者正确地回答了这是问题(嗯，怀疑是否会是这样)，我将稍微深究一下，看一下这家伙是不是直正懂得volatile完全的重要性。

　　1)一个参数既可以是const还可以是volatile吗？解释为什么。

　　2); 一个指针可以是volatile 吗？解释为什么。

　　3); 下面的函数有什么错误：

　　　　int square(volatile int *ptr)

　　　　{

　　　　　return *ptr * *ptr;

　　　　}

　　 下面是答案：

　　1) 是的。一个例子是只读的状态寄存器。它是volatile因为它可能被意想不到地改变。它是const因为程序不应该试图去修改它。

　　2) 是的。尽管这并不很常见。一个例子是当一个中服务子程序修该一个指向一个buffer的指针时。

　　3) 这段代码有点变态。这段代码的目的是用来返指针*ptr指向值的平方，但是，由于*ptr指向一个volatile型参数，编译器将产生类似下面的代码：

　　　　int square(volatile int *ptr)

　　　　{

　　　　int a,b;

　　　　a = *ptr;

　　　　b = *ptr;

　　　　return a * b;

　　　　}

　　由于*ptr的值可能被意想不到地该变，因此a和b可能是不同的。结果，这段代码可能返不是你所期望的平方值！正确的代码如下：

　　　　long square(volatile int *ptr)

　　　　{

　　　　int a;

　　　　a = *ptr;

　　　　return a * a;

　　　　}

　　位操作(Bit manipulation)

　　9. 嵌入式系统总是要用户对变量或寄存器进行位操作。给定一个整型变量a，写两段代码，第一个设置a的bit 3，第二个清除a 的bit 3。在以上两个操作中，要保持其它位不变。

　　 对这个问题有三种基本的反应：

　　1)不知道如何下手。该被面者从没做过任何嵌入式系统的工作。

　　2) 用bit fields。Bit fields是被扔到C语言死角的东西，它保证你的代码在不同编译器之间是不可移植的，同时也保证了的你的代码是不可重用的。我最近不幸看到 Infineon为其较复杂的通信芯片写的驱动程序，它用到了bit fields因此完全对我无用，因为我的编译器用其它的方式来实现bit fields的。从道德讲：永远不要让一个非嵌入式的家伙粘实际硬件的边。

　　3) 用 #defines 和 bit masks 操作。这是一个有极高可移植性的方法，是应该被用到的方法。最佳的解决方案如下：

　　　　#define BIT3 (0x1 << 3)

　　　　static int a;

　　　　void set_bit3(void)

　　　　{

　　　　    a |= BIT3;

　　　　}

　　　　void clear_bit3(void)

　　　　{

　　　　    a &= ~BIT3;

　　　　}

　　一些人喜欢为设置和清除值而定义一个掩码同时定义一些说明常数，这也是可以接受的。我希望看到几个要点：说明常数、|=和&=~操作。

　　访问固定的内存位置(Accessing fixed memory locations)

　　10. 嵌入式系统经常具有要求程序员去访问某特定的内存位置的特点。在某工程中，要求设置一绝对地址为0x67a9的整型变量的值为0xaa66。编译器是一个纯粹的ANSI编译器。写代码去完成这一任务。

　　这一问题测试你是否知道为了访问一绝对地址把一个整型数强制转换(typecast)为一指针是合法的。这一问题的实现方式随着个人风格不同而不同。典型的类似代码如下：

　　　　int *ptr;

　　　　ptr = (int *)0x67a9;

　　　　*ptr = 0xaa55;

　　　　A more obscure approach is:

　　一个较晦涩的方法是：

　　　　*(int * const)(0x67a9) = 0xaa55;

　　即使你的品味更接近第二种方案，但我建议你在面试时使用第一种方案。

　　 中断(Interrupts)

　　11. 中断是嵌入式系统中重要的组成部分，这导致了很多编译开发商提供一种扩展—让标准C支持中断。具代表事实是，产生了一个新的关键字 __interrupt。下面的代码就使用了__interrupt关键字去定义了一个中断服务子程序(ISR)，请评论一下这段代码的。

　　　　__interrupt double compute_area (double radius)

　　　　{

　　　　double area = PI * radius * radius;

　　　　printf('\\nArea = %f', area);

　　　　return area;

　　　　}

　　这个函数有太多的错误了，以至让人不知从何说起了：

　　1)ISR 不能返回一个值。如果你不懂这个，那么你不会被雇用的。

　　2) ISR 不能传递参数。如果你没有看到这一点，你被雇用的机会等同第一项。

　　3) 在许多的处理器/编译器中，浮点一般都是不可重入的。有些处理器/编译器需要让额处的寄存器入栈，有些处理器/编译器就是不允许在ISR中做浮点运算。此外，ISR应该是短而有效率的，在ISR中做浮点运算是不明智的。

　　4) 与第三点一脉相承，printf()经常有重入和性能上的问题。如果你丢掉了第三和第四点，我不会太为难你的。不用说，如果你能得到后两点，那么你的被雇用前景越来越光明了。

　　代码例子(Code examples)

　　12 . 下面的代码输出是什么，为什么？

　　　　void foo(void)

　　　　{

　　　　unsigned int a = 6;

　　　　int b = -20;

　　　　(a+b > 6) ? puts('> 6') : puts('<= 6');

　　　　}

　　这个问题测试你是否懂得C语言中的整数自动转换原则，我发现有些开发者懂得极少这些东西。不管如何，这无符号整型问题的答案是输出是 '> 6'。原因是当表达式中存在有符号类型和无符号类型时所有的操作数都自动转换为无符号类型。因此-20变成了一个非常大的正整数，所以该表达式计算出的结果大于6。这一点对于应当频繁用到无符号数据类型的嵌入式系统来说是丰常重要的。如果你答错了这个问题，你也就到了得不到这份工作的边缘。

　　13. 评价下面的代码片断：

　　　　unsigned int zero = 0;

　　　　unsigned int compzero = 0xFFFF;

　　　　/*1's complement of zero */

　　对于一个int型不是16位的处理器为说，上面的代码是不正确的。应编写如下：

　　　　unsigned int compzero = ~0;

　　这一问题真正能揭露出应试者是否懂得处理器字长的重要性。在我的经验里，好的嵌入式程序员非常准确地明白硬件的细节和它的局限，然而PC机程序往往把硬件作为一个无法避免的烦恼。

　　到了这个阶段，应试者或者完全垂头丧气了或者信心满满志在必得。如果显然应试者不是很好，那么这个测试就在这里结束了。但如果显然应试者做得不错，那么我就扔出下面的追加问题，这些问题是比较难的，我想仅仅非常优秀的应试者能做得不错。提出这些问题，我希望更多看到应试者应付问题的方法，而不是答案。不管如何，你就当是这个娱乐吧...

　　动态内存分配(Dynamic memory allocation)

　　14. 尽管不像非嵌入式计算机那么常见，嵌入式系统还是有从堆(heap)中动态分配内存的过程的。那么嵌入式系统中，动态分配内存可能发生的问题是什么？

　　这里，我期望应试者能提到内存碎片，碎片收集的问题，变量的持行时间等等。这个主题已经在ESP杂志中被广泛地讨论过了(主要是 P.J. Plauger, 他的解释远远超过我这里能提到的任何解释)，所有回过头看一下这些杂志吧！让应试者进入一种虚假的安全感觉后，我拿出这么一个小节目：

　　下面的代码片段的输出是什么，为什么？

　　　　char *ptr;

　　　　if ((ptr = (char *)malloc(0)) == NULL)

　　　　puts('Got a null pointer');

　　　　else

　　　　puts('Got a valid pointer');

　　这是一个有趣的问题。最近在我的一个同事不经意把0值传给了函数malloc，得到了一个合法的指针之后，我才想到这个问题。这就是上面的代码，该代码的输出是'Got a valid pointer'。我用这个来开始讨论这样的一问题，看看被面试者是否想到库例程这样做是正确。得到正确的答案固然重要，但解决问题的方法和你做决定的基本原理更重要些。

　　Typedef

　　15 Typedef 在C语言中频繁用以声明一个已经存在的数据类型的同义字。也可以用预处理器做类似的事。例如，思考一下下面的例子：

　　　　#define dPS struct s *

　　　　typedef struct s * tPS;

　　以上两种情况的意图都是要定义dPS 和 tPS 作为一个指向结构s指针。哪种方法更好呢？(如果有的话)为什么？

　　这是一个非常微妙的问题，任何人答对这个问题(正当的原因)是应当被恭喜的。答案是：typedef更好。思考下面的例子：

　　　　dPS p1,p2;

　　　　tPS p3,p4;

　　第一个扩展为

　　　　struct s * p1, p2;

　　　　.

　　上面的代码定义p1为一个指向结构的指，p2为一个实际的结构，这也许不是你想要的。第二个例子正确地定义了p3 和p4 两个指针。

　　晦涩的语法

　　16 . C语言同意一些令人震惊的结构,下面的结构是合法的吗，如果是它做些什么？

　　　　int a = 5, b = 7, c;

　　　　c = a+++b;

　　这个问题将做为这个测验的一个愉快的结尾。不管你相不相信，上面的例子是完全合乎语法的。问题是编译器如何处理它？水平不高的编译作者实际上会争论这个问题，根据最处理原则，编译器应当能处理尽可能所有合法的用法。因此，上面的代码被处理成：

　　　　c = a++ + b;

　　因此, 这段代码持行后a = 6, b = 7, c = 12。

　　如果你知道答案，或猜出正确答案，做得好。如果你不知道答案，我也不把这个当作问题。我发现这个问题的最大好处是这是一个关于代码编写风格，代码的可读性，代码的可修改性的好的话题。

　　好了，伙计们，你现在已经做完所有的测试了。这就是我出的C语言测试题，我怀着愉快的心情写完它，希望你以同样的心情读完它。如果是认为这是一个好的测试，那么尽量都用到你的找工作的过程中去吧。天知道也许过个一两年，我就不做现在的工作，也需要找一个。

　　 作者：Nigel Jones