一、系統(tǒng)相關(guān)

波特率

1）定義：

波特率表示每秒鐘傳送的碼元符號的個(gè)數(shù)，是衡量數(shù)據(jù)傳送速率的指標(biāo)，它用單位時(shí)間內(nèi)載波調(diào)制狀態(tài)改變的次數(shù)來表示。

在信息傳輸通道中，攜帶數(shù)據(jù)信息的信號單元叫碼元，每秒鐘通過信道傳輸?shù)拇a元數(shù)稱為碼元傳輸速率，簡稱波特率。波特率是傳輸通道頻寬的指標(biāo)。

2）計(jì)算：

波特率115200 ＝ 115200 (位/秒)

以最普通的串口（起始位+8位數(shù)據(jù)+停止位）為例：

除以10，得到的是每秒字節(jié)數(shù)：
波特率115200 ＝ 115200 (位/秒) ＝ 11520 (字節(jié)/秒)

再除以 1024，就是每秒 KB 數(shù)：
波特率115200 ＝ 115200 (位/秒) ＝ 11.25 (KB/秒)

如果有一位奇偶校驗(yàn)位，就應(yīng)該除以 11，得到的是每秒字節(jié)數(shù)。

最后：

波特率115200 ＝ 115200 (位/秒) ＝ 10.27 (KB/秒)

備注：

二進(jìn)制環(huán)境下，波特率 = 比特率。

哈佛結(jié)構(gòu)

哈佛結(jié)構(gòu)是一種將程序指令存儲和數(shù)據(jù)存儲分開的存儲器結(jié)構(gòu)，它的主要特點(diǎn)是將程序和數(shù)據(jù)存儲在不同的存儲空間中，即程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器是兩個(gè)獨(dú)立的存儲器，每個(gè)存儲器獨(dú)立編址、獨(dú)立訪問，目的是為了減輕程序運(yùn)行時(shí)的訪存瓶頸。

程序指令儲存和數(shù)據(jù)儲存分開，數(shù)據(jù)和指令的儲存可以同時(shí)進(jìn)行，可以使指令和數(shù)據(jù)有不同的數(shù)據(jù)寬度，如Microchip公司的PIC16芯片的程序指令是14位寬度，而數(shù)據(jù)是8位寬度。

其中，51單片機(jī)和stm32都為哈佛結(jié)構(gòu)。

馮諾依曼結(jié)構(gòu)

馮·諾依曼結(jié)構(gòu)，又稱為普林斯頓體系結(jié)構(gòu)，是一種將程序指令存儲器和數(shù)據(jù)存儲器合并在一起的存儲器結(jié)構(gòu)。取指令和取操作數(shù)都在同一總線上，通過分時(shí)復(fù)用的方式進(jìn)行；缺點(diǎn)是在高速運(yùn)行時(shí)，不能達(dá)到同時(shí)取指令和取操作數(shù)，從而形成了傳輸過程的瓶頸。由于程序指令存儲地址和數(shù)據(jù)存儲地址指向同一個(gè)存儲器的不同物理位置，因此程序指令和數(shù)據(jù)的寬度相同。

其中，msp430、ARM7、freescale等單片機(jī)為馮諾依曼結(jié)構(gòu)。

改進(jìn)型哈佛結(jié)構(gòu)

改進(jìn)型哈佛結(jié)構(gòu)雖然也使用兩個(gè)不同的存儲器：程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器，但它把兩個(gè)存儲器的地址總線合并了，數(shù)據(jù)總線也進(jìn)行了合并，即原來的哈佛結(jié)構(gòu)需要４條不同的總線，改進(jìn)后需要兩條總線。

ARM處理器的工作模式

一個(gè)程序運(yùn)行在不同的模式下面的時(shí)候，能夠運(yùn)行的ARM處理器的指令是不一樣的，能夠訪問的ARM處理器的寄存器都是不一樣的。這些模式為：

特權(quán)模式

除用戶模式外，其它模式均為特權(quán)模式（Privileged ModesARM內(nèi)部寄存器和一些片內(nèi)外設(shè)在硬件設(shè)計(jì)上只允許（或者可選為只允許）特權(quán)模式下訪問。此外，特權(quán)模式可以自由的切換處理器模式，而用戶模式不能直接切換到別的模式。

異常模式

特權(quán)模式中除系統(tǒng)（system）模式之外的其他5種模式又統(tǒng)稱為異常模式。它們除了可以通過在特權(quán)下的程序切換進(jìn)入外，也可以由特定的異常進(jìn)入。比如硬件產(chǎn)生中斷信號進(jìn)入中斷異常模式，讀取沒有權(quán)限數(shù)據(jù)進(jìn)入中止異常模式，執(zhí)行未定義指令時(shí)進(jìn)入未定義指令中止異常模式。其中管理模式也稱為超級用戶模式，是為操作系統(tǒng)提供軟中斷的特有模式，正是由于有了軟中斷，用戶程序才可以通過系統(tǒng)調(diào)用切換到管理模式。

硬件權(quán)限級別：系統(tǒng)模式 > 異常模式 > 用戶模式

對于Linux而言，一般的應(yīng)用程序運(yùn)行在User模式，而Linux內(nèi)核運(yùn)行在SVC模式,即Supervisor模式

（1）用戶模式：

用戶模式是用戶程序的工作模式，它運(yùn)行在操作系統(tǒng)的用戶態(tài)，它沒有權(quán)限去操作其它硬件資源，只能執(zhí)行處理自己的數(shù)據(jù)，也不能切換到其它模式下，要想訪問硬件資源或切換到其它模式只能通過軟中斷或產(chǎn)生異常。

（2）系統(tǒng)模式：

系統(tǒng)模式是特權(quán)模式，不受用戶模式的限制。用戶模式和系統(tǒng)模式共用一套寄存器，操作系統(tǒng)在該模式下可以方便的訪問用戶模式的寄存器，而且操作系統(tǒng)的一些特權(quán)任務(wù)可以使用這個(gè)模式訪問一些受控的資源。

說明：用戶模式與系統(tǒng)模式兩者使用相同的寄存器，都沒有SPSR（Saved Program Statement Register，已保存程序狀態(tài)寄存器），但系統(tǒng)模式比用戶模式有更高的權(quán)限，可以訪問所有系統(tǒng)資源。

（3）一般中斷模式：

一般中斷模式也叫普通中斷模式，用于處理一般的中斷請求，通常在硬件產(chǎn)生中斷信號之后自動(dòng)進(jìn)入該模式，該模式為特權(quán)模式，可以自由訪問系統(tǒng)硬件資源。

（4）快速中斷模式：

快速中斷模式是相對一般中斷模式而言的，它是用來處理對時(shí)間要求比較緊急的中斷請求，主要用于高速數(shù)據(jù)傳輸及通道處理中。

（5）管理模式（Supervisor，SVC）：

管理模式是CPU上電后默認(rèn)模式，因此在該模式下主要用來做系統(tǒng)的初始化，軟中斷處理也在該模式下。當(dāng)用戶模式下的用戶程序請求使用硬件資源時(shí)，通過軟件中斷進(jìn)入該模式。

說明：系統(tǒng)復(fù)位或開機(jī)、軟中斷時(shí)進(jìn)入到SVC模式下。

（6）終止模式：

中止模式用于支持虛擬內(nèi)存或存儲器保護(hù)，當(dāng)用戶程序訪問非法地址，沒有權(quán)限讀取的內(nèi)存地址時(shí)，會(huì)進(jìn)入該模式，linux下編程時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)的segment fault通常都是在該模式下拋出返回的。

（7）未定義模式：

未定義模式用于支持硬件協(xié)處理器的軟件仿真，CPU在指令的譯碼階段不能識別該指令操作時(shí)，會(huì)進(jìn)入未定義模式。

流水線機(jī)制

傳統(tǒng)的單片機(jī)（如8051）中，處理器只有完成一條指令的讀取和執(zhí)行后，才會(huì)開始下一條指令的處理，所以PC（程序計(jì)數(shù)器）總是指向正在執(zhí)行的指令。而ARM體系架構(gòu)中則引入了流水線的概念。

到ARM7為止的ARM處理器使用了簡單的三級流水線。三級流水線使用三個(gè)工位，將指令的處理分為三個(gè)階段，分別為取指、譯碼和執(zhí)行。取指：從存儲器中裝載；譯碼：識別將要被執(zhí)行的指令；執(zhí)行：處理指令并將結(jié)果寫回寄存器。

Cortex-A9架構(gòu)基于先進(jìn)的推測型八級流水線

同步通信和異步通信

（1）同步通信要求接收端時(shí)鐘頻率和發(fā)送端時(shí)鐘頻率一致，發(fā)送端發(fā)送連續(xù)的比特流；異步通信時(shí)不要求接收端時(shí)鐘和發(fā)送端時(shí)鐘同步，發(fā)送端發(fā)送完一個(gè)字節(jié)后，可經(jīng)過任意長的時(shí)間間隔再發(fā)送下一個(gè)字節(jié)。
（2）同步通信效率高；異步通信效率較低。
（3）同步通信較復(fù)雜，雙方時(shí)鐘的允許誤差較??；異步通信簡單，雙方時(shí)鐘可允許一定誤差。
（4）同步通信可用于點(diǎn)對多點(diǎn)；異步通信只適用于點(diǎn)對點(diǎn)。同步是阻塞模式，異步是非阻塞模式。

異步通信：異步通信中的接收方并不知道數(shù)據(jù)什么時(shí)候會(huì)到達(dá)，收發(fā)雙方可以有各自自己的時(shí)鐘。發(fā)送方發(fā)送的時(shí)間間隔可以不均，接收方是在數(shù)據(jù)的起始位和停止位的幫助下實(shí)現(xiàn)信息同步的。這種傳輸通常是很小的分組，比如一個(gè)字符為一組，為這個(gè)組配備起始位和結(jié)束位。所以這種傳輸方式的效率是比較低的，畢竟額外加入了很多的輔助位作為負(fù)載，常用在低速的傳輸中。典型通信為串口通信。

同步通信：同步通信中雙方使用頻率一致的時(shí)鐘，它的分組相比異步則大得多，稱為一個(gè)數(shù)據(jù)幀，通過獨(dú)特的bit串作為啟停標(biāo)識。發(fā)送方要以固定的節(jié)奏去發(fā)送數(shù)據(jù)，而接收方要時(shí)刻做好接收數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備，識別到前導(dǎo)碼后馬上要開始接收數(shù)據(jù)了。同步這種方式中因?yàn)榉纸M很大，很長一段數(shù)據(jù)才會(huì)有額外的輔助位負(fù)載，所以效率更高，更加適合對速度要求高的傳輸，當(dāng)然這種通信對時(shí)序的要求也更高。典型通信為：SPI和IIC。

軟實(shí)時(shí)和硬實(shí)時(shí)

硬實(shí)時(shí)與軟實(shí)時(shí)之間最關(guān)鍵的差別在于，軟實(shí)時(shí)只能提供統(tǒng)計(jì)意義上的實(shí)時(shí)。例如，有的應(yīng)用要求系統(tǒng)在95%的情況下都會(huì)確保在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成某個(gè)動(dòng)作，而不一定要求100%。在許多情況下，這樣的“軟性”正確率已經(jīng)可以達(dá)到用戶期望的水平。比如，用戶在操作DVD播放機(jī)時(shí)，只要98%的情況都能正常播放，用戶可能就滿意了;而發(fā)射衛(wèi)星、控制核反應(yīng)堆的應(yīng)用系統(tǒng)，這些系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性必須達(dá)到100%，是絕對不允許出現(xiàn)意外。

ARM體系的CPU兩種工作狀態(tài)

ARM狀態(tài)：arm處理器工作于32位指令的狀態(tài)，所有指令均為32位。

THumb狀態(tài)：arm執(zhí)行16位指令的狀態(tài)，即16位狀態(tài)。

THumb指令集是arm指令集的一個(gè)子集，是針對代碼密度問題而提出的，它具有16位的代碼寬度。與等價(jià)的32位代碼相比較，THumb指令集在保留32位代碼優(yōu)勢的同時(shí)，大大的節(jié)省了系統(tǒng)的存儲空間。

另外：ARM的M系列主要用Thumb指令，ARM9和A系列主要用ARM指令。

Linux文件權(quán)限

權(quán)限數(shù)字對應(yīng)權(quán)限組說明：

總共分為4部分

【文件或文件夾】【owner權(quán)限】【group權(quán)限】【others權(quán)限】

【文件是-，文件夾是d】【r/w/x相加】【r/w/x相加】【r/w/x相加】

如 chmod 777 xxx.xxx 就是說xxx文件的權(quán)限為可讀可寫可執(zhí)行且對所有用戶有效。

ls -l a 查看a文件的權(quán)限

二、軟件相關(guān)

各種變量類型所占內(nèi)存

大端小端問題

所謂的大端模式，就是高位字節(jié)排放在內(nèi)存的低地址端，低位字節(jié)排放在內(nèi)存的高地址端。（ARM）

所謂的小端模式，就是低位字節(jié)排放在內(nèi)存的低地址端，高位字節(jié)排放在內(nèi)存的高地址端。（x86平臺、c51）

小端模式 ：強(qiáng)制轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)不需要調(diào)整字節(jié)內(nèi)容，1、2、4字節(jié)的存儲方式一樣。
大端模式 ：符號位的判定固定為第一個(gè)字節(jié)，容易判斷正負(fù)。

判斷大小端：

#include #include typedef union{ short a; //定義一個(gè)short變量，因?yàn)樗甲止?jié)數(shù)為2，便于與長度為2的char數(shù)組內(nèi)存對齊 char b[2];//定義一個(gè)char數(shù)組，因?yàn)閏har變量所占字節(jié)數(shù)為1，char[2]就是長度為2了 }test; int main(int argc, char *argv[]) { test ut; ut.a = 0x1234; printf("ut.b[0]:%02x/r/n",ut.b[0]);//若打印0x12即為小端，打印出0x34則為大端 printf("ut.b[1]:%02x/r/n",ut.b[1]); printf("ut:%d/r/n",sizeof(ut)); return 0; }

大小端轉(zhuǎn)換實(shí)例：

//16位 #define BSWAP_16(x) / (uint_16)((((uint_16)(x) & 0x00ff) <<8) | / (((uint_16)(x) & 0xff00) >> 8) / )

volatile關(guān)鍵詞

volatile是一個(gè)類型修飾符（type specifier），就像我們熟悉的const一樣，它是被設(shè)計(jì)用來修飾被不同線程訪問和修改的變量；volatile的作用是作為指令關(guān)鍵字，確保本條指令不會(huì)因編譯器的優(yōu)化而省略，且要求每次直接讀值。

簡單地說就是防止編譯器對代碼進(jìn)行優(yōu)化。

例如，在多線程，或者是存在中斷的場景下：

buff[0]=0x01; buff[0]=0x02; buff[0]=0x03; buff[0]=0x04;

編譯器可能會(huì)將上面4行代碼優(yōu)化為1行 buff[0]=0x04;

但是，可能我們想要的結(jié)果就是需要連續(xù)運(yùn)行著四段代碼，因?yàn)橛锌赡茉诹硗獾木€程或中斷訪問buff[0]時(shí)，我們需要得到一個(gè)實(shí)時(shí)的結(jié)果，可能是0x01，也可能是0x03，但如果不加volatile關(guān)鍵詞，可能得到的值永遠(yuǎn)都是0x04。

do{}while(0)的技巧用法

（1）在后面要加分號，使調(diào)用如同函數(shù)

在定義宏后，使用do{}while(0)如果不加分號會(huì)直接報(bào)錯(cuò)

（2）避免括號等使用因素對實(shí)際運(yùn)行造成影響

例如，定義一個(gè)宏：

#define foo(x) bar(x); baz(x)

然后你可能這樣調(diào)用：

foo(wolf);

這將被宏擴(kuò)展為：

bar(wolf); baz(wolf);

這的確是我們期望的正確輸出。下面看看如果我們這樣調(diào)用：

if (!feral) foo(wolf);

那么擴(kuò)展后可能就不是你所期望的結(jié)果。上面語句將擴(kuò)展為:

if (!feral) bar(wolf); baz(wolf);

顯而易見，這是錯(cuò)誤的。如果使用do while寫法即可避免這個(gè)問題：

if (!feral) do { bar(wolf); baz(wolf); } while (0);

等價(jià)于：

if (!feral) { bar(wolf); baz(wolf); }

（3）避免空宏引起的warning

內(nèi)核中由于不同架構(gòu)的限制，很多時(shí)候會(huì)用到空宏，在編譯的時(shí)候，空宏會(huì)給出warning，為了避免這樣的warning，就可以使用do{}while(0)來定義空宏：

#define EMPTYMICRO do{}while(0)

（4）避免使用goto對程序流進(jìn)行統(tǒng)一的控制

有些函數(shù)中，在函數(shù)return之前我們經(jīng)常會(huì)進(jìn)行一些收尾的工作，比如free掉一塊函數(shù)開始malloc的內(nèi)存，goto一直都是一個(gè)比較簡便的方法：

int foo() { somestruct* ptr = malloc(...); dosomething...; if(error) { goto END; } dosomething...; if(error) { goto END; } dosomething...; END: free(ptr); return 0; }

由于goto不符合軟件工程的結(jié)構(gòu)化，而且有可能使得代碼難懂，所以很多人都不倡導(dǎo)使用，那這個(gè)時(shí)候就可以用do{}while(0)來進(jìn)行統(tǒng)一的管理：

int foo() { somestruct* ptr = malloc(...); do{ dosomething...; if(error) { break; } dosomething...; if(error) { break; } dosomething...; }while(0); free(ptr); return 0; }

這里將函數(shù)主體使用do()while(0)包含起來，使用break來代替goto，后續(xù)的處理工作在while之后，就能夠達(dá)到同樣的效果。

（5）定義一個(gè)單獨(dú)的函數(shù)塊來實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的操作：

當(dāng)你的功能很復(fù)雜，變量很多你又不愿意增加一個(gè)函數(shù)的時(shí)候，使用do{}while(0);，將你的代碼寫在里面，里面可以定義變量而不用考慮變量名會(huì)同函數(shù)之前或者之后的重復(fù)。

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