大厂面试题汇总之(Freertos篇)

1.概述与移植

简述freertos系统

freertos是一个实时操作系统，它内核比较小，可移植性高，适用于多种硬件平台，具有任务调度，中断管理等功能；

裸机开发和rtos开发的区别？

裸机开发直接对硬件进行操作，没有任务调度机制，需要手动管理内存，没有同步机制；

rtos不依赖于硬件平台，可移植性高，有任务调度机制，内存管理机制，和同步机制；

2.为什么会在项目中使用RTOS？

对于简单的单一任务，我们会考虑裸机开发；但对于业务比较复杂的，我们会使用rtos，可以更好的实现复杂的业务逻辑同时更具有实时性；

3.freertos启动流程？

1.硬件初始化；2.系统初始化；3.创建任务；4.开启调度器；

4.freertos如何移植？有没有对代码裁剪的经验？讲讲移植了哪些文件，他们有什么作用。

移植：

1.在源程序中创建freertos文件夹

2.在文件夹中创建src存放source的核心文件，就是.c文件

3.在文件夹中创建port存放MenMang内存管理文件和RVDS处理器架构相关代码

4.最后再将include头文件和FreeRTOSConfig.h配置文件移植进来即可

裁剪：

task.c和list.c是必须的，其他的核心文件按需选择即可；

RVDS中只留下我们使用到的芯片的即可，其他可以删除；

内存管理有5个文件，我们一般留heap_4.c，其他可以删除

5.Freertos和linux的区别？

freertos的内核比linux微小，是轻量级的系统，此外实时性比linux高；

6.为什么Freertos的实时性比linux更高？

① freertos是抢占式的，高优先级的任务可以立马运行；

② freertos有高效的中断处理机制，确保对中断事件的快速响应；

linux也可以配置成实时系统，但是linux的调度算法更加注重的是系统的稳定性和公平性而不是实时性，它的进程调度和中断响应更加复杂，可能会有一定的延迟，影响了实时性；（上下文切换，核态切换等）

7.Freertos的heap文件？5种内存管理机制

Freertos定义了一个很大的全局数组ucHeap[configTOTAL_HEAP_SIZE]，从这个数组里分配内存；下图是创建三个任务的过程；

有五种内存管理机制；

heap_1.c:只分配不删除，只有pvPortMalloc，没有实现vPortFree；

heap_2.c:最佳匹配算法，但不会合并相邻的空闲内存，碎片化严重；

假设heap有3块空闲内存：5字节、25字节、100字节，pvPortMalloc想申请20字节，找出最小的、能满足pvPortMalloc的内存：25字节，把它划分为20字节、5字节；

heap_3.c:使用标准C库里的malloc、free函数，configTOTAL_HEAP_SIZE不再起作用；

注:C库里的malloc、free函数并非线程安全的，Heap_3中先暂停FreeRTOS的调度器，再去调用这些函数，使用这种方法实现了线程安全。

heap_4.c:首次适应算法，会把相邻空闲内存合并为一个大的空闲内存，可以较少内存的碎片化；

假设堆中有3块空闲内存：5字节、200字节、100字节，pvPortMalloc想申请20字节，找出第1个能满足pvPortMalloc的内存：200字节，把它划分为20字节、180字节

heap_4.c:Heap_5分配内存、释放内存的算法跟Heap_4是一样的，不局限于管理一个大数组：它可以管理多块、分隔开的内存。

7.在FreeRTOS中，如何创建和删除任务？

创建任务是分为动态创建和静态创建，静态创建需要事先分配好TCB和栈；

删除任务可以分为自杀和被其他任务杀，其他任务删除任务可以直接进行清理，自杀的需要空闲任务来清理；

8.TCB结构体是什么?

用于表示任务的结构体，有栈指针，栈顶指针，优先级，名字，状态等；

9.FreeRTOS任务函数怎么写?

xTaskCreate：任务函数，任务名称，栈深度，参数，优先级，handle指针；

函数创建步骤：①创建TCB；②创建栈；③在栈里写入函数地址、参数；

细节：

创建任务创建一个待恢复的现场(伪造现场)，开始运行之前要先将现场恢复进去；pc和R0分别写入函数地址和函数参数；其他存在TCB中，TCB包括：栈顶指针，栈底指针，函数，优先级，两个链表；

10.FreeRTOS的任务堆栈大小怎么考虑的？

栈的大小由临时变量和函数的调用深度来决定，需要工程师按经验去分配；

11.任务的状态有哪几种?阻塞和暂停有啥区别？

Running、Ready、blocked、suspend；阻塞是等待时间事件或同步事件发生；暂停是自己暂停或者其他任务要求其暂停；

12.freertos的多任务同步机制列举？

队列、信号量、互斥量、事件组、任务通知；

13.freertos使任务切换的方式有哪些？

1.高优先级任务创建之后抢占

2.任务主动放弃CPU

3.systick时间片轮转

4.系统调用 such as：任务切换函数taskYIELD()进行任务切换

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