系统软件与硬件交互机制理解
系统软件与硬件交互机制理解
操作系统的角色和功能
嵌入式基本知识必备中，操作系统是核心组成部分，它负责管理硬件资源，如CPU、内存、I/O设备等。操作系统通过提供一系列接口，使得应用程序能够在不了解底层硬件细节的情况下运行。例如，文件读写接口可以让应用程序像处理文本文件一样处理外设数据，而不需要关心具体的磁盘寻址和数据传输过程。
系统调用与驱动程序
为了更好地控制和优化硬件性能，嵌入式操作系统通常会提供一套称为“系统调用”的API，这些API允许应用程序直接访问底层硬件资源，但是在执行这些调用时，由于安全考虑，一般不会直接暴露给用户级别的代码，而是由特权等级的驱动程序来实现。在此基础上，还有专门针对某类设备或功能的设备驱动程序，它们将复杂性隐藏起来，为上层软件提供了一个抽象化的接口。
中断机制
嵌入式环境中的中断是一种异步通信方式，当外围设备完成任务后或者发生异常情况时，会向CPU发送信号，以此来请求服务。此时，CPU暂停当前正在进行的工作，将控制权转移到相应中断服务例程（ISR）中进行处理。ISR应该尽可能快速地完成必要的工作，并重新启动被打断的事务，这样做可以保证实时性并最大限度地减少对其他任务影响。
内存管理策略
由于嵌入式设备往往拥有有限且昂贵的地理空间，因此内存使用效率至关重要。常见的一种策略是采用分页或分段技术来有效利用可用内存。在这种方法下，每个进程都有一定的地址空间划分，其中包括代码段、数据段以及堆栈区。这使得多任务环境下的内存共享变得更加简单，同时也能确保每个进程都有自己的独立地址空间，从而避免了因资源竞争而导致的问题。
时钟管理与定时器
在任何实时性要求较高的情境下，都需要精确计时以便进行时间相关事件如定期任务调度、延迟执行等。在嵌入式环境中，可以通过内部电源供电类型（RTC）的晶振器作为主体时间源，其稳定性和精度决定了整个系统时间基准。而对于快速响应需求，可以采用各种类型的手动或者自动重装载型定时器，如编码轮计数器，以及基于微控制单元（MCU）的软件计数器等，以实现毫秒甚至微秒级别的触发精度。
通信协议与网络模型
随着物联网技术日益发展，对于不同设备之间信息传递能力越发强调。当设计嵌入式产品涉及到网络通信的时候，无线局域网(WLAN)、蓝牙(BT)、无线点到点(RF)或者工业以太网(Industrial Ethernet)都是常用的选择。此外，还需要了解不同通信协议如TCP/IP、HTTP/HTTPS之类标准协议，以及它们如何适配不同的场景，比如基于RTOS（实時操作系統）的QoS保障需求，或是安全性的加密传输问题。
