# 第二批 FreeRTOS / RTOS 八股 · 复习总结（8 主题）

> 使用说明：先自测「判别规则速查表」，遮住右列自答；再做「综合练习题」，最后对答案。
> 面试前只翻本目录，不背题。

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## 一、判别规则速查表（遮右自测）

| #   | 主题              | 一句话判别规则                                                                                                                    |
| --- | ----------------- | --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- |
| 24  | 任务状态机        | 在跑=**Running**；排队等 CPU=**Ready**；主动等事件/延时=**Blocked**（自动醒、有超时）；被外部挂起=**Suspended**（手动醒、无超时） |
| 25  | 抢占 vs 时间片    | **高优先级就绪→抢占**（跨级）；**同优先级 tick 到点→时间片**；低优先级就绪→永不切换                                               |
| 26  | 优先级反转        | **高等待 + 低持有 + 中插队**（三者齐）= 反转；解决=**互斥量**（优先级继承），别拿二值信号量当锁                                   |
| 27  | 临界区            | 数据被**中断/硬件**碰→关中断（临界区）；只被任务碰→互斥量/挂起调度器；临界区**禁阻塞、要短、多核只关本核**                        |
| 28  | IPC 选型          | 数据→**队列**；事件→**信号量**；资源→**互斥量**；多事件组合→**事件组**；一对一简单→**任务通知**                                   |
| 29  | RTOS 任务同步方式 | 一对一→**任务通知**；多条件组合（AND/OR）→**事件组**；计数/资源/多接收者→**信号量**                                               |
| 30  | ISR 通信          | **会阻塞或要任务身份（互斥量）→ ISR 禁用**；其余发送/通知一律 **FromISR 版**                                                      |
| 31  | 栈估算            | 栈 =**最坏路径峰值（局部+调用帧+库函数+中断嵌套）× 1.5~2**；HighWaterMark 留 **20%+** 余量                                        |

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## 二、易混对比集中营（高频考点串讲）

### 任务四种状态

|          | Blocked                          | Suspended            |
| -------- | -------------------------------- | -------------------- |
| 原因     | 主动等待事件（延时/信号量/队列） | 被外部挂起           |
| 恢复     | 事件来了**自动**回 Ready         | **必须 vTaskResume** |
| 有超时吗 | 有                               | 无                   |

### 抢占 vs 时间片

|      | 抢占           | 时间片                |
| ---- | -------------- | --------------------- |
| 触发 | 更高优先级就绪 | tick 到点（同优先级） |
| 作用 | 跨优先级       | 同优先级内部          |
| 目的 | 最高优先级先跑 | 公平轮流              |

### 二值信号量 vs 互斥量

|            | 二值信号量    | 互斥量         |
| ---------- | ------------- | -------------- |
| 优先级继承 | ❌            | ✅             |
| 所有权     | 任何人可释放  | 只能获取者释放 |
| 用途       | 事件通知/同步 | 保护共享资源   |
| 反转风险   | 有            | 继承缓解       |

### 优先级继承 vs 优先级天花板

|      | 优先级继承                       | 优先级天花板                       |
| ---- | -------------------------------- | ---------------------------------- |
| 机制 | 持锁者**动态**提到当前等待者水平 | 持锁者**静态**提到所有使用者最高级 |
| 优点 | 灵活、不过度                     | 简单可靠                           |
| 缺点 | 实现复杂、链式继承开销           | 过度提升，可能降整体实时性         |

### 临界区三件套

|          | 关中断（临界区）   | 挂起调度器 | 互斥量                 |
| -------- | ------------------ | ---------- | ---------------------- |
| 挡什么   | 中断+任务          | 只挡任务   | 只挡任务（等待者阻塞） |
| 中断响应 | 不能               | 能         | 能                     |
| 适用     | **中断也碰**的数据 | 只有任务碰 | 只有任务碰、要等锁     |
| 代价     | 中断延迟大         | 小         | 切换开销               |

### IPC 五工具选型总表

| 工具     | 传什么    | 适用         | 成本       |
| -------- | --------- | ------------ | ---------- |
| 队列     | 数据      | 数据流、命令 | 中（复制） |
| 信号量   | 事件/计数 | 通知、计数   | 低         |
| 互斥量   | 无（锁）  | 资源独占     | 低+继承    |
| 事件组   | 事件组合  | 多事件与/或  | 低         |
| 任务通知 | 简单信号  | 一对一唤醒   | 最低       |

### 普通 API vs FromISR 版

|              | 普通版       | FromISR 版                                      |
| ------------ | ------------ | ----------------------------------------------- |
| 阻塞吗       | 会（带超时） | 不会（失败即返）                                |
| 唤醒高优先级 | 立即切换     | 置`pxHigherPriorityTaskWoken`，中断返回后才切换 |
| 适用         | 任务上下文   | 中断/任务都可用                                 |

### 栈 vs 堆

|          | 栈                         | 堆              |
| -------- | -------------------------- | --------------- |
| 存放     | 局部变量/调用帧/保存寄存器 | malloc 动态内存 |
| 谁管     | 系统自动                   | 程序员          |
| 溢出后果 | 踩坏相邻内存/任务          | 分配失败/碎片   |

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## 三、综合练习题（答完再对答案）

### 判断题（对/错 + 一句话理由）

1. `vTaskDelay(100)` 之后，任务进入 Suspended 状态。答：错，是阻塞状态
2. 一个任务被更高优先级任务抢占后，先进入 Ready 状态排队，不会直接回 Running。答：对，任务被更高优先级任务抢占后，先进入 Ready 状态排队，而不是阻塞和悬挂和运行。
3. 两个同优先级任务轮流执行，一个的 tick 时间片用完换另一个跑——这叫抢占。答：错，是时间片轮换
4. 任务 H(8) 等信号量 S，任务 L(2) 持有 S，任务 M(4) 就绪长跑 → 发生优先级反转。答：对，高优先级任务等待资源，低优先级任务持有资源，中优先级任务是就绪状态，不等待也不持有资源，发生优先级反转
5. 任务 A(8) 等互斥量，B(2) 持互斥量，C(1) 就绪 → 发生优先级反转。答：错，高优先级任务等待资源，低优先级任务持有资源，中优先级任务是就绪状态，不等待也不持有资源，发生优先级反转
6. 临界区里调用 `vTaskDelay(10)` 会正常工作，只是慢一点。答：错，临界区的本质是关闭中断，在临界区内的动作必须是微秒级别，一旦达到毫秒就会发生跑飞、死锁等， 调用`vTaskDelay(10)`进入阻塞，但计时器定时中断没正常工作，会发生错误。
7. 数据同时被任务和中断访问时，用互斥量保护就够了。答：错，中断也要碰的数据，尽量还是要使用关中断（临界区）。
8. 信号量可以把具体的数据值传给接收任务。答：错，不能，除非是计数任务等
9. 经典版任务通知可以一次通知多个任务。答：错，不能，一般只能1对1通知
10. ISR 里可以用带超时参数的 `xQueueSend`。答：错，临界区的本质是关闭中断，在临界区内的动作必须是微秒级别，一旦达到毫秒就会发生跑飞、死锁等。
11. ISR 里可以给互斥量 give。答：错，互斥量要进行优先级继承，这会包含任务上下文。而在 ISR 里面只有中断上下文，不能够正常恢复现场，导致会跑飞。
12. 任务栈开得越大越好，4096 words 保证永不溢出。答：错，会浪费资源
13. `uxTaskGetStackHighWaterMark` 返回的值越大，表示栈越接近溢出。答：错，返回值表示占历史最低空闲资源，越大代表空闲的资源越多，越不接近溢出。
14. RTOS 里任务正跑时被中断打断，异常帧会压进当前任务自己的栈。答：对，RTOS 任务跑在 PSP（任务自己的栈），中断异常帧压进当前任务栈——这就是估算要算中断嵌套的原因。

### 填空题

15. 任务等待一个永不发生的事件，会永久处于 ____ 状态（RTOS 经典 bug）。答：饥饿
16. 需要固定周期执行（硬实时周期任务），用 ____ 而非 vTaskDelay。答：vTaskDelayUnit
17. 解决优先级反转的两个机制：____（FreeRTOS 默认）和 ____。答：优先级继承，优先级天花板
18. 保护共享资源用 ____；事件通知用 ____（0/1 信号）。答：互斥量，任务通知
19. ISR 里通知任务必须用 ____ 结尾的 API，通过 ____ 标志在中断返回后切换。答：FromISR，pxHigherPriorityTaskWoken（本质是pdTrue）
20. 任务栈估算 = ____ × 余量系数（经验 1.5~2）。答：最坏路径峰值（局部变量+调用帧+库函数+中断嵌套）
21. 串口收到一个字节的数据要交给另一个任务处理 → 用 ____。答：队列
22. 等"按键按下 OR 定时器到点"任一事件 → 用 ____。答：事件组

### 场景 / 代码判断v

23. 场景：高优先级任务被中优先级任务拖住，持有资源的低优先级任务一直抢不到 CPU。识别这是什么问题，并给出解决方案。答：优先级翻转，使用互斥量的优先级继承方案或者优先级天花板方案，一般而言采用优先级继承。
24. 代码错在哪：`void ISR(void) { xQueueSend(&q, &data, 10); }`答：在中断中，ISR不能够使这个带阻塞的`xQueueSend`
25. 代码会怎样：`taskENTER_CRITICAL(); vTaskDelay(10); taskEXIT_CRITICAL();`答：临界区的本质是关闭中断，在临界区内的动作必须是微秒级别，一旦达到毫秒就会发生跑飞、死锁等， 调用`vTaskDelay(10)`进入阻塞，但计时器定时中断没正常工作，会发生错误。
26. 任务栈 128 words，`uxTaskGetStackHighWaterMark` 返回 20——栈要不要加大？答：用，余量系数计算得128*0.2=25.6，可知够，但任务功能需求加载时可能需要加

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## 四、答案（已分离）

答案解析已单独存放，避免自测时不小心看到答案：

> **`第二批复习总结-答案.md`**（同目录）——完成全部 26 题后再翻开对照。

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_复习目标：每条规则能自己讲出"为什么"，不只记住结论。_