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发布日期: 2021-01-22

嵌入式软件工程师常问问题汇总（持续更新）

介绍一下 MQTT/HTTP/Coap 原理
最小模式单片机除CPU外包含哪些部分？
嵌入式领域如何实现低功耗？
LoRa 与 NB-IoT最大的区别
LoRa 通信的过程是怎样的？
STM32 实现示波器、信号源的工作原理是怎样的？
LabView 常见工作流程
看懂电路！！！！！！
OSI模型是什么，能具体说说每一层对应什么？
能深入聊聊RTOS、物联网操作系统吗
GPIO、I2C、I2S 原理

介绍一下 MQTT/HTTP/Coap 原理

MQTT（Message Queuing Telemetry Transport，消息队列遥测传输协议），是一种基于发布/订阅（publish/subscribe）模式的“轻量级”通讯协议，该协议构建于TCP/IP协议上，由IBM在1999年发布。MQTT最大优点在于，可以以极少的代码和有限的带宽，为连接远程设备提供实时可靠的消息服务。做为一种低开销、低带宽占用的即时通讯协议，使其在物联网、小型设备、移动应用等方面有较广泛的应用。

原理记得参考源码理解。

https://www.cnblogs.com/xueweisuoyong/p/11196493.html

https://www.runoob.com/w3cnote/mqtt-intro.html

1. MQTT协议特点
MQTT是一个基于客户端-服务器的消息发布/订阅传输协议。MQTT协议是轻量、简单、开放和易于实现的，这些特点使它适用范围非常广泛。在很多情况下，包括受限的环境中，如：机器与机器（M2M）通信和物联网（IoT）。其在，通过卫星链路通信传感器、偶尔拨号的医疗设备、智能家居、及一些小型化设备中已广泛使用。

MQTT协议当前版本为，2014年发布的MQTT v3.1.1。除标准版外，还有一个简化版MQTT-SN，该协议主要针对嵌入式设备，这些设备一般工作于百TCP/IP网络，如：ZigBee。

MQTT协议运行在TCP/IP或其他网络协议，提供有序、无损、双向连接。其特点包括：
1. 使用的发布/订阅消息模式，它提供了一对多消息分发，以实现与应用程序的解耦。
2. 对负载内容屏蔽的消息传输机制。
3. 对传输消息有三种服务质量（QoS）：
4. - 最多一次，这一级别会发生消息丢失或重复，消息发布依赖于底层TCP/IP网络。即：<=1
  - 至多一次，这一级别会确保消息到达，但消息可能会重复。即：>=1
  - 只有一次，确保消息只有一次到达。即：＝1。在一些要求比较严格的计费系统中，可以使用此级别
5. 数据传输和协议交换的最小化（协议头部只有2字节），以减少网络流量
6. 通知机制，异常中断时通知传输双方

2. `MQTT`协议原理

2.1 `MQTT`协议实现方式

实现MQTT协议需要：客户端和服务器端
MQTT协议中有三种身份：发布者（Publish）、代理（Broker）（服务器）、订阅者（Subscribe）。其中，消息的发布者和订阅者都是客户端，消息代理是服务器，消息发布者可以同时是订阅者。
```
MQTT
```
传输的消息分为：
```
主题（Topic）
```
和
```
负载（payload）
```
两部分
- Topic，可以理解为消息的类型，订阅者订阅（Subscribe）后，就会收到该主题的消息内容（payload）
- payload，可以理解为消息的内容，是指订阅者具体要使用的内容

2.2 网络传输与应用消息

MQTT会构建底层网络传输：它将建立客户端到服务器的连接，提供两者之间的一个有序的、无损的、基于字节流的双向传输。

当应用数据通过MQTT网络发送时，MQTT会把与之相关的服务质量（QoS）和主题名（Topic）相关连。

2.3 `MQTT`客户端

一个使用MQTT协议的应用程序或者设备，它总是建立到服务器的网络连接。客户端可以：

发布其他客户端可能会订阅的信息
订阅其它客户端发布的消息
退订或删除应用程序的消息
断开与服务器连接

2.4 `MQTT`服务器

MQTT服务器以称为“消息代理”（Broker），可以是一个应用程序或一台设备。它是位于消息发布者和订阅者之间，它可以：

接受来自客户的网络连接
接受客户发布的应用信息
处理来自客户端的订阅和退订请求
向订阅的客户转发应用程序消息

2.5 `MQTT`协议中的订阅、主题、会话

订阅（Subscription）

订阅包含主题筛选器（Topic Filter）和最大服务质量（QoS）。订阅会与一个会话（Session）关联。一个会话可以包含多个订阅。每一个会话中的每个订阅都有一个不同的主题筛选器。

会话（Session）

每个客户端与服务器建立连接后就是一个会话，客户端和服务器之间有状态交互。会话存在于一个网络之间，也可能在客户端和服务器之间跨越多个连续的网络连接。

主题名（Topic Name）

连接到一个应用程序消息的标签，该标签与服务器的订阅相匹配。服务器会将消息发送给订阅所匹配标签的每个客户端。

主题筛选器（Topic Filter）

一个对主题名通配符筛选器，在订阅表达式中使用，表示订阅所匹配到的多个主题。

负载（Payload）

消息订阅者所具体接收的内容

2.6 `MQTT`协议中的方法

MQTT协议中定义了一些方法（也被称为动作），来于表示对确定资源所进行操作。这个资源可以代表预先存在的数据或动态生成数据，这取决于服务器的实现。通常来说，资源指服务器上的文件或输出。

Connect，等待与服务器建立连接

Disconnect，等待MQTT客户端完成所做的工作，并与服务器断开TCP/IP会话

Subscribe，等待完成订阅

UnSubscribe，等待服务器取消客户端的一个或多个topics订阅

Publish，MQTT客户端发送消息请求，发送完成后返回应用程序线程

最小模式单片机除CPU外包含哪些部分？

晶振电路、复位电路
嵌入式领域如何实现低功耗？

休眠模式的设定
LoRa 与 NB-IoT最大的区别

NB-IoT 使用运营商提供的 1GHz 以下的授权频段

LoRa 工作在 1GHz以下的非授权频段
LoRa 通信的过程是怎样的？
STM32 实现示波器、信号源的工作原理是怎样的？频率、电流电压参数是？

系统硬件设计根据系统的功能需求，系统结构图如图 1所示，主要包括：信号输入接口模块、信号调理模块、数据采集及缓存模块、USB2．0通信模块等］。工作流程如下：系统通过 USB接口接到主机上后获得 5V 电源，微控制器 STM32对硬件设备进行初始化，并通过内部 USB硬件控制器来完成 USB设备的枚举工作。A／D转换器是通过定时器来触发采样的，以保证其以恒定的时间间隔对模拟信号进行模数转换，在完成规定长度的采集工作之后，将数据存入高速数据存储器中（RAM）。在规定的触发条件满足时，数据采集系统中的控制电路使能 DMA通道，将 A／D所采集的数据传输至 USB的缓冲区中，由 USB接口电路将这些数据传输给上位机。

信号输入及调理模块主要完成信号衰减，程控放大，叠加直流分量。衰减电路是为了保证在较大的信号输入时，能够在 A／D采样的范围之内，避免回显时造成信号的失真或是损坏元器件。程控放大电路是将待测的小信号进行放大，曲模拟开关 CD4051、运放 NE5532和可变电阻器构成，并通过 MCU切换放大倍数，电路如图 2所示。数据采集及缓存模块和 USB2．0通信模块是由微控制器 STM32F103x独自实现的。由于 MCU内部自带的 A／D无法对负电压进行采集，而待测信号往往又带有负压，这时需要电路将负压抬高到 0电平以上，如图 3所示。
LabView 常见工作流程
看懂电路！！！！！！
OSI模型是什么，能具体说说每一层对应什么？