RTOS

设计模式、分层架构、可扩展性在桌面/服务器领域是最佳实践, 但搬到资源受限的 MCU 上时, 每个抽象层都有可量化的代价。本文通过一次信号处理 pipeline 重构的量化分析, 提炼出三个典型的过度设计模式 (为不存在的动态性付费、凭直觉拆锁、为假想需求预留架构), 并给出四维评估框架 (RAM/ROM/CPU/栈) 和轻量替代方案。

工业嵌入式系统需要在 TCP telnet、串口、stdin 等不同环境下统一调试。newosp 的 Shell 模块通过函数指针 I/O 抽象实现多后端统一架构，通过 TCLAP 风格的子命令分发实现运行时控制（日志级别、配置修改、统计重置、生命周期转换），18 个命令覆盖诊断与控制两大需求，全程零堆分配、-fno-exceptions 兼容。

串口协议解析是嵌入式系统中最基础也最容易被忽视的工程问题。本文基于一个完整的 Linux 模拟工程，深入对比缓冲区滑窗扫描与层次状态机（HSM）两种解析架构，覆盖粘包处理、ISR 设计、环形缓冲区、无锁 SPSC 队列、CRC-CCITT 校验、错误恢复等工程细节，并分别讨论裸机（super-loop）和 RT-Thread RTOS 平台的集成方案。

QP/C (Quantum Platform in C) 是一个面向嵌入式实时系统的事件驱动框架，其核心是 Active Object (主动对象) 并发模型与层次状态机 (HSM)。本文从架构设计出发，深入剖析 QPC 的三大支柱: HSM 的冒泡-继承-覆盖机制与 QHsm/QMsm 双实现策略、QActive 零拷贝无锁事件队列的 SPSC 设计、以及 QActive 在 RT-Thread 上的完整移植方案。通过 1kHz 高频采样案例展示框架的工程优势。

死锁与优先级反转的实战指南。通过 6 个可编译运行的 C++ 示例，复现经典 AB-BA 死锁、回调重入死锁、自死锁、优先级反转等场景，逐一给出工程修复方案（全局锁序、std::scoped_lock、try_lock 回退、PTHREAD_PRIO_INHERIT、无锁架构）。纠正「编译优化导致死锁」的常见误解。附 TSan/lockdep 检测方法。本文为实战篇，与姊妹篇《嵌入式系统死锁防御》形成互补。

系统级性能优化不是微调指令，而是在编译器、数据布局、并发架构三个层面做出正确选择。本文从编译器内建函数、编译期多态替代虚函数、零堆分配热路径、缓存友好布局、无锁并发、Active Object 去锁化架构、行为树并行启动、实时调度八个方向，结合 newosp 基础设施库的实际代码，给出可落地的嵌入式 C/C++ 优化实践。

在工业 MCU 产品中，固件更新失败意味着设备变砖，安全启动漏洞意味着固件被篡改。本文设计一个裸机环境下的二级 Bootloader，用状态机驱动 A/B 分区 OTA (含 Scratch 分区原子交换的掉电安全方案)、TLV 标准化镜像格式的安全启动验证、以及 ISR + Ring Buffer + 状态机三层解耦的通信协议栈。所有设计面向零 RTOS 依赖的裸机环境。

RT-Thread 的 MSH (Micro Shell) 是嵌入式领域最成功的命令行交互组件之一。本文剖析 MSH 的核心设计理念，讨论在嵌入式 Linux 上实现同等功能的三种方案 (Embedded CLI 移植、newosp shell、自研 embsh)，并重点介绍 embsh 如何在一个纯头文件库中融合多后端 I/O、telnet 协议、认证、历史导航和 Tab 补全。

分析 ztask 裸机合作式调度器的设计: 静态内存池管理、基于 Tick 的排序链表调度（O(1) poll）、低功耗休眠计算。附完整 C 源码（~200 行）和典型应用示例。适用于无 RTOS 的资源受限 MCU 环境。

在轻量 RTOS 项目和嵌入式Linux中，合作式任务调度器是比操作系统线程更轻量的执行抽象。

死锁是嵌入式多线程系统中最隐蔽的故障之一。本文从一个典型的双锁死锁场景出发，逐步演示有序锁、lock_guard、try_lock、无锁队列四种防御策略，分析各方案在嵌入式实时系统中的工程权衡。

本文通过严格的基准测试方法，对比多线程高竞争场景下三种同步策略的性能表现：自旋锁 (atomic_flag)、互斥锁 (std::mutex) 和无锁队列 (moodycamel::ConcurrentQueue)。

RK3506J 集成三核 Cortex-A7 (1.0 GHz) + Cortex-M0，支持 Linux + RTOS 异构部署。本文分析 AMP 架构下的核间通信 (RPMsg/共享内存)、实时性保障 (硬件定时器 + 中断隔离)、资源分区策略，面向激光雷达和工业控制器的部署方案。

将 RT-Thread SMP 移植到 Zynq-7000 双核 Cortex-A9 平台，解决 MMU 页表配置、L1/L2 Cache 一致性、双核调度器初始化三个核心问题。实测表明带宽不是瓶颈，CPU 处理延迟和调度抖动才是端到端延迟的主导因素。

20 道精选高级嵌入式软件工程师面试题，考察消息总线架构、RTOS 调度、内存管理、多核同步等核心能力。