EP Exam

01 · 考前速记

02 · ARM 汇编

条件判断：C 转汇编

// C
if (i == j)
    f = g + h;
f = f - i;

; ARM
CMP R3, R4
BNE L1
ADD R0, R1, R2
L1:
SUB R0, R0, R3

; 使用条件执行的版本
CMP R3, R4
ADDEQ R0, R1, R2
SUB R0, R0, R3

函数调用

BL FUNCTION       ; LR 保存返回地址
ADD R0, R1, R2    ; 函数返回后继续

FUNCTION:
    SUB R0, R0, R1
    BX LR          ; 返回调用点

循环题：找 1 到 9 中的 4 的倍数

unsigned R0 = 0;
unsigned R1 = 1;
unsigned R2 = 10;
unsigned R3 = 3;   // 二进制 0011，用作 mask
unsigned R4 = 1;
unsigned R5 = 0;
unsigned R6;

while (R1 != R2) {
    R6 = R1 & R3;
    if (R6 == R5) {
        R0 = R0 + R1;
    }
    R1 = R1 + R4;
}

03 · 数据流图

Data Flow Graph 不表达普通程序流程，而是表达数据依赖：数据从哪里进入、经过哪些运算、最后形成什么结果。

04 · 嵌入式系统基础

开发生命周期

1. Requirement analysis：明确精度、采样周期、通信、功耗和成本约束。
2. System design：选择 MCU、传感器、无线模块和接口。
3. Prototyping：搭建硬件原型并编写 firmware。
4. Testing and verification：验证精度、时序、可靠性和通信。
5. Deployment and maintenance：部署到现场，持续更新和修复。
6. Feedback and iteration：根据实际使用继续改进。

Embedded firmware

Firmware 是存储在嵌入式系统程序存储器中的内置控制软件，包含控制算法和配置设置，用于启动硬件、控制外设并响应输入。

05 · 质量属性

Operational Quality Attributes

Non-operational Quality Attributes

06 · 调度与 RTOS

Scheduler 决定下一个获得 CPU 的任务；dispatcher 实际完成上下文切换并把处理器控制权交给该任务。

07 · 处理器与存储

RISC 与 CISC

Memory-mapped I/O

代码、SRAM、外设寄存器、外部存储器和系统控制区域占据不同地址范围。处理器可以用普通 load/store 指令访问外设寄存器，因此程序不需要单独的 I/O 指令。

08 · SPI 与 I2C

cs = 0;                       // 选中 slave
spi.write(register_address);
spi.write(value);
cs = 1;                       // 结束通信

cs = 0;
spi.write(READ_BIT | MULTI_BIT | start_register);

for (int i = 0; i < length; i++) {
    buffer[i] = spi.write(0x00); // dummy byte 产生时钟
}
cs = 1;

// Read
char reg = start_register;
i2c.write(address, ®, 1, true); // repeated start
i2c.read(address, buffer, length);

// Write
char data[2];
data[0] = register_address;
data[1] = value;
i2c.write(address, data, 2);

09 · 传感器代码

ADXL345：SPI 初始化

SPI adxl_spi(A6, A5, A4);   // MOSI, MISO, SCLK
DigitalOut adxl_cs(D12);

void write_register(uint8_t reg, uint8_t value) {
    adxl_cs = 0;
    adxl_spi.write(reg);
    adxl_spi.write(value);
    adxl_cs = 1;
}

void initialise() {
    adxl_cs = 1;
    adxl_spi.format(8, 3);        // 8-bit, mode 3
    adxl_spi.frequency(2000000);  // 2 MHz
    write_register(0x31, 0x0B);   // FULL_RES, +/-16g
    write_register(0x2D, 0x08);   // measurement mode
}

TMP102：读取温度

float read_temperature() {
    char reg = 0x00;
    char data[2];

    if (i2c.write(0x90, ®, 1, true) != 0) return 999.0f;
    if (i2c.read(0x90, data, 2) != 0) return 999.0f;

    uint8_t msb = (uint8_t)data[0];
    uint8_t lsb = (uint8_t)data[1];
    int16_t raw = (int16_t)((msb << 4) | (lsb >> 4));

    if (raw & 0x0800) raw |= 0xF000; // 负温度符号扩展
    return raw * 0.0625f;
}

10 · 外部中断模板

InterruptIn button(A6);
volatile bool request_flag = false;

void button_isr() {
    request_flag = true; // ISR 只设置 flag
}

int main() {
    button.rise(&button_isr);

    while (1) {
        if (request_flag) {
            request_flag = false;
            // 在 main 中执行 I2C、printf 等复杂任务
        }
        ThisThread::sleep_for(20ms);
    }
}

volatile 告诉编译器：这个变量可能被正常程序流程之外的中断突然修改，每次使用时都必须重新从内存读取。

11 · 模块化编程

头文件负责声明模块对外提供的接口，.cpp 文件负责真正实现。其他文件只需要知道函数原型，不需要了解内部细节，这对应 interface、abstraction 和 encapsulation。

Header guard

#ifndef LED_H
#define LED_H

void LED_Init();
void LED_On();
void LED_Off();

#endif

#include 本质上会把头文件内容插入当前位置。Header guard 可防止同一头文件被间接包含多次，避免 redefinition error。