2024

UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)，即通用异步收发传输器，是一种硬件设备，用于通过串行端口在计算机或微控制器与外设之间进行异步串行通信。它是最常见、最基本的串行通信方式之一，广泛应用于设备调试、传感器数据传输、模块间通信等场景。 核心思想：UART 通过两根线（发送线 TX 和接收线 RX）以位为单位，按照预设的波特率、数据位、停止位和奇偶校验位，异步传输数据，无需时钟线。 一、为什么需要 UART？在微控制器和外部设备（如电脑、传感器、其他微控制器、蓝牙模块、GPS 模块等）之间进行数据交换是嵌入式系统的核心需求。 并行通信的局限性：并行通信（如 SPI 的某些模式）虽然速度快，但需要多根数据线（例如 8 位数据需要 8 根线），这会增加硬件成本、PCB 布线难度和功耗，尤其是在远距离传输时容易产生信号同步问题。 串行通信的优势：串行通信每次只发送一个数据位，大大减少了所需的信号线数量（UART 只需要两根线），简化了硬件设计。 异步通信的简便性：UART 是一种异步通信协议，这意味着发送方和...

SPI (Serial Peripheral Interface) 是一种高性能、全双工、同步串行通信协议，由 Motorola 公司在 1980 年代中期开发。它主要用于在微控制器 (Master) 和各种外设 (Slave) 之间进行短距离、高速的数据交换。SPI 协议因其简单、灵活和高速的特点，在闪存、EEPROM、传感器、实时时钟、LCD 驱动器等众多嵌入式应用中得到了广泛应用。 核心思想：基于四条线（SCLK、MOSI、MISO、CS）实现同步全双工通信，Master 驱动时钟，并通过 CS 选择 Slave。 速度快，但线材多且不具备地址分配能力。 一、SPI 协议概述SPI 是一种主从式 (Master-Slave) 架构的通信协议，通常有一个主设备 (Master) 和一个或多个从设备 (Slave)。 主设备 (Master)：负责启动和控制通信，提供时钟信号。 从设备 (Slave)：在主设备的控制下进行数据传输。 主要特点： 全双工 (Full-Duplex)：主设备和从设备可以同时发送和接收数据。 同步 (Synchronous)：通信由一个...

I2C (Inter-Integrated Circuit) 是一种多主从、半双工、同步串行通信协议，由 Philips Semiconductors (现 NXP) 在 1982 年开发。它以其简单的两线接口（SDA 和 SCL）而闻名，广泛应用于微控制器和各种外设之间进行短距离、中低速的数据交换。I2C 协议因其引脚少、易于扩展等特点，在传感器、EEPROM、LCD 驱动器、实时时钟等众多嵌入式系统中扮演着重要角色。 核心思想：基于两条线（SDA、SCL）实现多主多从通信，通过设备地址进行寻址，并有应答机制确保数据传输可靠性。 线材少、可扩展性强，但速度相对较慢。 一、I2C 协议概述I2C 是一种多主多从 (Multi-Master, Multi-Slave) 架构的通信协议，允许总线上有多个主设备和多个从设备。 主设备 (Master)：发起和终止通信，生成时钟信号 (SCL)，并向从设备发送或请求数据。 从设备 (Slave)：响应主设备的请求，根据分配的唯一地址进行通信。 主要特点： 两线接口：仅需要两条线——SDA (串行数据线) 和 SCL (串行时...

Golang (Go) 因其并发特性、高效的运行时和优秀的网络编程能力，成为开发高性能后端服务，特别是微服务和 RPC 服务的热门选择。gRPC 作为 Google 主导的 RPC 框架，与 Go 语言有着天然的契合。本文将详细介绍如何使用 Go 语言开发 gRPC 项目，包括环境搭建、.proto 文件定义、代码生成、客户端与服务器实现，以及高级特性。 前置条件： 读者需要对 Go 语言有基本的了解，并已安装 Go 开发环境。 一、环境准备在开始 Go gRPC 项目开发之前，需要安装以下工具： Go 语言环境：确保 Go 已正确安装，并配置好 GOPATH 和 GOROOT。1go version Protobuf 编译器 (protoc)：用于将 .proto 文件编译成 Go 代码。 下载地址：Protocol Buffers GitHub Releases 根据操作系统下载对应版本，解压后将 bin 目录添加到系统 PATH 环境变量中。 验证安装：1protoc --version Go gRPC 插件：用于 protoc 生成 Go 语言的 gRPC ...

Python 的 yield 关键字 是构建生成器 (Generators) 和协程 (Coroutines) 的核心。它将一个普通的函数转化成一个可以在多次调用之间“暂停”和“恢复”执行的特殊函数，从而实现惰性计算和并发编程的强大能力。理解 yield 的工作原理对于编写高性能、内存高效和并发的 Python 代码至关重要。 核心思想：yield 使得函数不是一次性计算并返回所有结果，而是在每次被请求时（通过 next() 或 for 循环）“生产”一个结果并暂停，保存其状态，直到下一次被请求时从上次暂停的地方继续执行。这在处理大量数据流或需要非阻塞I/O时非常有优势。 一、为什么需要 yield？迭代器与内存效率的痛点在处理序列数据时，我们通常会使用列表 (List)。然而，当数据量变得非常庞大时，将所有数据一次性加载到内存中会带来严重的问题： 内存溢出 (Memory Exhaustion)：如果数据量超过可用内存，程序会崩溃。 性能下降：即使内存足够，一次性处理大量数据也会导致程序启动缓慢，响应延迟。 考虑一个场景：需要处理一个包含数十亿行数据的日志...

Go 语言在设计上刻意避开了传统面向对象编程 (OOP) 语言中的类继承机制，转而推崇组合 (Composition) 和接口 (Interfaces) 的方式来实现代码复用和多态。这与 Java、C++ 等语言中常见的类继承体系形成了鲜明对比。理解 Go 语言的这一设计哲学，对于编写符合 Go 风格、高效且可维护的代码至关重要。 核心思想：Go 语言通过结构体嵌入 (Struct Embedding) 实现组合，通过接口 (Interfaces) 实现多态，从而避免了传统类继承带来的紧耦合和复杂性，鼓励构建更灵活、可维护的系统。 一、传统面向对象中的继承 (Inheritance) 简介及局限性在许多面向对象语言中，继承是一种允许一个类 (子类/派生类) 从另一个类 (父类/基类) 继承属性和方法，从而实现代码复用和建立“is-a”关系（例如，“狗是一种动物”）的机制。 1.1 继承的优点 代码复用：子类无需重新实现父类已有的方法和属性。 多态：通过父类引用可以操作子类对象，实现统一的接口。 层次结构：有利于构建清晰的类型体系。 1.2 继承的局限...

Go 语言在设计之初就摒弃了传统面向对象编程 (OOP) 语言中的类继承机制。相反，它提供了一套独特且强大的机制来实现代码复用、扩展性和多态性：组合 (Composition) 通过结构体嵌入 (Struct Embedding)，以及多态通过接口 (Interfaces)。理解并熟练运用这两者，是编写地道 (idiomatic) 和高效 Go 代码的关键。 核心思想：Go 语言通过组合构建“has-a”关系来复用代码和数据结构，通过接口定义“behaves-like-a”关系来实现多态和松耦合。 一、Go 语言的设计哲学：组合优于继承传统 OOP 语言中的继承机制，尽管在代码复用和构建类型层次方面有所优势，但也常常导致紧耦合、僵化的类结构和“脆弱的基类问题”。Go 语言的设计者意识到了这些局限性，并选择了一条不同的道路： 避免继承的复杂性：Go 没有类，也没有继承，从而避免了多重继承带来的菱形问题和复杂的类层次结构。 强调行为而非类型：通过接口，Go 更关注“一个对象能做什么”，而不是“一个对象是什么类型”。 鼓励松耦合：组合和接口共同促进了组件之间的解耦，使得系统更...

RSA 是一种非对称加密算法，由 Ron Rivest、Adi Shamir 和 Leonard Adleman 于 1977 年提出，并以他们姓氏的首字母命名。它是目前应用最广泛的公钥密码算法之一，广泛用于数据加密、数字签名以及密钥交换等领域。RSA 的安全性基于大整数分解的困难性，即给定两个大素数 p 和 q，计算它们的乘积 n = p * q 是容易的，但给定 n 却很难反向分解出 p 和 q。 一、引言：公钥密码学的基石在密码学领域，我们通常将加密算法分为两大类：对称加密和非对称加密。 对称加密 (Symmetric Encryption)：使用相同的密钥进行加密和解密。优点是速度快，但密钥分发和管理是其主要挑战。 非对称加密 (Asymmetric Encryption / Public-key Cryptography)：使用一对密钥，即一个公钥 (Public Key) 和一个私钥 (Private Key)。公钥可以公开，用于加密或验证签名；私钥必须严格保密，用于解密或生成签名。 RSA 算法是公钥密码学的代表，解决了对称加密中密钥分发的难题。其...

ChaCha20 是一种高性能、高安全性的对称流密码算法，由 Google 的 Dan Bernstein 于 2008 年设计。它是 Salsa20 算法的改进版本，旨在提供比其前辈更高的抗攻击能力和更简洁的实现。ChaCha20 因其卓越的性能和安全性，已成为 TLS 协议中的重要组成部分，特别是在移动设备和低功耗环境中，替代了传统的 AES-GCM。 核心思想：通过一个密钥 (Key) 和一个随机数 (Nonce) 生成一个无限长的伪随机密钥流，然后将密钥流与明文进行异或 (XOR) 操作得到密文。解密时，使用相同的密钥和随机数生成相同的密钥流，再与密文异或即可还原明文。 一、流密码 (Stream Cipher) 简介流密码是一种对称加密算法，它将明文的每个比特或每个字节与一个伪随机密钥流的对应比特或字节进行组合（通常是异或）来生成密文。 1.1 与分组密码 (Block Cipher) 的区别 特性 流密码 (Stream Cipher) 分组密码 (Block Cipher) 工作方式 逐位/逐字节加密 将明文分成固定大小的块，逐块加密 ...

AES (Advanced Encryption Standard)，即高级加密标准，是目前应用最广泛的对称密钥分组加密算法。它于 2001 年由美国国家标准与技术研究院 (NIST) 发布，取代了 DES (Data Encryption Standard) 成为联邦政府推荐的加密标准。AES 的设计基于替代-置换网络 (Substitution-Permutation Network, SPN) 结构，具有高效、安全和易于实现的特点，被广泛应用于网络通信、数据存储、文件加密等各种场景。 一、引言：对称加密的王者在现代密码学中，对称加密算法因其加解密速度快而常用于对大量数据进行加密。AES 是其中的翘楚，被认为是当今最安全的对称加密算法之一。 对称加密 (Symmetric Encryption)：使用相同的密钥进行加密和解密。优点是效率高，适合加密大量数据；缺点是密钥分发和管理复杂。 分组密码 (Block Cipher)：将明文数据分成固定大小的块（例如 AES 是 128 位），对每个块独立进行加密。 AES 具有以下关键特性： 块大小 (Block Size)...

Vue.js 的核心特性之一是其响应式系统 (Reactivity System)。在 Vue 3 中，响应式系统经历了重大革新，从 Vue 2 基于 Object.defineProperty 的实现全面升级为基于 JavaScript Proxy。这一转变解决了 Vue 2 中存在的诸多限制，如无法检测对象属性的添加/删除、无法有效监听数组变动等，并为 Composition API (组合式 API) 提供了坚实的基础。深入理解 Vue 3 的响应式原理，对于编写高效、可维护的 Vue 应用至关重要。 核心思想：Vue 3 的响应式系统借助 Proxy 对象劫持数据对象的读取 (get) 和修改 (set) 操作，并在副作用函数 (Effect Function，如组件渲染函数、计算属性、侦听器) 执行时收集其依赖 (track)。当响应式数据发生变化时，系统会通知所有依赖于该数据的副作用函数重新执行 (trigger)，从而实现数据的自动更新到 UI。 一、响应式系统概述响应式系统是一个能够自动追踪数据变化并作出相应更新的机制。在 Vue 中，当数据变...

TypeScript 泛型约束 (Generic Constraints) 是泛型机制中一个至关重要的概念。它允许我们限制泛型类型参数可以表示的类型范围。通过泛型约束，我们可以在泛型代码内部安全地访问泛型类型参数的特定属性或方法，从而编写出既通用又具备类型安全性的代码。 核心思想：泛型约束的本质是使用 extends 关键字来声明一个类型参数必须是某个特定类型或实现某个接口的子类型。这为编译器提供了足够的类型信息，使其能够在泛型函数、类或接口内部进行更精确的类型检查。 一、为什么需要泛型约束？在上一篇泛型详解中，我们了解到泛型允许我们编写处理任何类型的代码。但有时，我们希望泛型处理的类型具有某种共同的特性。 考虑一个场景：我们想编写一个函数，它接受一个列表，并返回列表中元素的长度之和。 问题示例： 12345678910111213function sumLengths<T>(items: T[]): number { let totalLength = 0; for (let item of items) { // 报错: Pr...

TypeScript 高级类型 提供了强大的工具，允许开发者以更灵活、更精确的方式定义和操作类型。这些高级类型不仅增强了代码的类型安全性，还提升了开发体验，使得复杂的数据结构和业务逻辑能够更清晰地表达和维护。掌握 TypeScript 的这些高级特性，是成为一名高效 TypeScript 开发者的关键。 核心思想：高级类型允许我们基于现有类型进行转换、组合、提取，以及根据不同条件生成新类型，从而构建出更健壮、更具表达力的类型系统。 一、联合类型 (Union Types)联合类型表示一个值可以是多种类型中的任意一种。使用 | 符号连接不同的类型。 1.1 定义与使用1234567891011121314// 定义一个联合类型，表示一个变量可以是 string 或 numbertype StringOrNumber = string | number;let id: StringOrNumber;id = "123"; // OKid = 123; // OK// id = true; // Error: Type 'boolean...

在 Go 语言中，[]byte 是一个非常基础且核心的类型，它代表一个字节切片 (byte slice)。它是 Go 处理二进制数据、与操作系统进行 I/O 交互、以及在底层操作字符串的基石。理解 []byte 的特性和用法对于编写高效、健壮的 Go 程序至关重要。 核心思想：[]byte 是 Go 语言中用于表示可变字节序列的数据结构，广泛应用于文件读写、网络通信、加密解密、字符串编解码等场景。 一、[]byte 的基础概念1.1 byte 类型在 Go 语言中，byte 是 uint8 的类型别名 (alias)。这意味着 byte 本质上是一个 8 位无符号整数，可以表示 0 到 255 之间的数值。一个 byte 刚好可以存储一个 ASCII 字符。对于 UTF-8 编码的字符，一个字符可能由一个或多个 byte 组成。 1.2 []byte：字节切片[]byte 是 byte 类型的一个切片。根据 Go 切片的定义，[]byte 具有以下特性： 可变长度：可以在运行时动态增加或减少其长度（通过 append 操作）。 引用类型：切片本身是一个包含指向...

U8g2lib 是一个用于单色图形显示器 (monochrome graphics displays) 的开源嵌入式图形库。它支持各种 OLED 和 LCD 显示器，例如经典的 128x64 SSD1306 OLED 显示器。U8g2lib 以其广泛的硬件支持、丰富的字体集、高效的内存使用以及强大的图形绘制功能而闻名。它是 U8glib 的继任者，相比 U8glib，U8g2lib 在内存效率和功能上进行了优化和扩展，支持帧缓冲模式 (full buffer) 和页缓冲模式 (page buffer)。 核心思想：提供一个统一的 API 接口，驱动各种单色图形显示器，并提供一套完整的图形绘制和字体渲染功能，同时兼顾嵌入式设备的资源限制。 开发者无需关心底层显示器的驱动细节，专注于界面设计。 一、为什么需要 U8g2lib？嵌入式显示器的痛点在嵌入式系统中集成单色图形显示器时，开发者常常面临以下挑战： 硬件驱动复杂：不同的显示器控制器 (如 SSD1306, SH1106, ST7920) 有不同的初始化序列、命令集和数据传输协议（SPI, I2C, 并行）。手动编写驱动...

Go 语言的“多重赋值”（Multiple Assignment）是其语言特性中一个非常简洁且强大的功能。它允许你在一个语句中同时给多个变量赋值。这不仅仅是一种语法糖，更是 Go 语言在设计上强调简洁性和实用性的体现，尤其在错误处理、函数返回多个值等方面发挥着核心作用。 核心思想：Go 语言的多重赋值允许在单条语句中同时为多个变量赋值，其核心机制是先评估右侧所有表达式，然后按顺序赋给左侧变量，常用于函数多返回值（尤其是错误处理）、交换变量、接收通道值等场景。 一、多重赋值的基本语法多重赋值的通用格式如下： 1var1, var2, ..., varN = expr1, expr2, ..., exprN 或者使用短变量声明： 1var1, var2, ..., varN := expr1, expr2, ..., exprN 关键点： 左侧 (LHS)：一系列变量名，用逗号 , 分隔。 右侧 (RHS)：一系列表达式，用逗号 , 分隔。 数量匹配：左侧变量的数量必须与右侧表达式值的数量严格匹配。 类型匹配：每个变量的类型必须与对应表达式的值的类型兼容。 求值顺序：右...

Electron (原名 Atom Shell) 是一个由 GitHub 开发的开源框架，它允许你使用 Web 技术 (HTML, CSS, JavaScript) 来构建跨平台的桌面应用程序。通过将 Chromium 渲染引擎和 Node.js 运行时集成到一个单一的项目中，Electron 使得前端开发者只需掌握一套技术栈，就能创建出功能强大、拥有原生外观和感觉的桌面应用，并能够访问操作系统底层功能。 核心思想：借助 Chromium (渲染视图) 和 Node.js (处理操作系统交互) 的能力，Electron 让 Web 技术栈能够构建全功能的跨平台桌面应用。 一、Electron 简介与优势1.1 什么是 Electron？Electron 可以被简单理解为一个微型浏览器套壳，它包含了： Chromium：提供渲染用户界面的能力，这意味着你可以使用 HTML、CSS 和 JavaScript 来构建应用的 UI。 Node.js：提供访问操作系统底层 API 的能力，例如文件系统、网络、进程管理等。 原生 API 集成：Electron 提供了一套 API，...

Solr 是 Apache Lucene 项目的开源搜索平台，它基于 Java 构建，提供强大的全文检索功能、分布式搜索、高亮显示、分面搜索、实时索引等功能。作为一个独立的、企业级的搜索服务器，Solr 允许开发者通过 RESTful HTTP/XML/JSON 接口来索引、查询数据，使其成为构建高性能搜索应用的理想选择。 核心思想：Solr 是一个基于 Lucene 的企业级搜索服务器，提供 RESTful API，支持全文检索、分布式、高亮、分面、实时索引等功能，通过配置 Schema 和数据源，实现高效、灵活的搜索服务。 一、Solr 简介1.1 什么是 Solr？Solr 是 Apache Lucene 项目的一个子项目。Lucene 是一个高性能的全文检索库，而 Solr 则是在 Lucene 的基础上，提供了一个生产级的搜索服务器，它解决了 Lucene 本身只是一个库，需要大量开发工作包一层才能对外提供服务的问题。Solr 提供了更完整、更易用的搜索解决方案，包括： RESTful API：通过 HTTP 提供 JSON、XML、CSV...

SHA-256 (Secure Hash Algorithm 256) 是 SHA-2 (Secure Hash Algorithm 2) 系列中最常用和最广为人知的加密散列函数之一。它由美国国家标准与技术研究院 (NIST) 于 2001 年发布，作为 MD5 和 SHA-1 的替代品，旨在提供更高的安全强度。SHA-256 能够将任意长度的输入数据（消息）通过哈希运算转换成一个固定长度的 256 位（32 字节）散列值，通常以 64 位十六进制字符串表示。它广泛应用于数字签名、数据完整性校验、密码存储以及区块链技术等领域，是目前主流且被认为安全的哈希算法。 一、加密哈希函数的基本特性在深入 SHA-256 之前，理解一个安全的加密哈希函数应具备的关键特性至关重要： 确定性 (Deterministic)：相同的输入消息总是产生相同的哈希值。 计算效率 (Computational Efficiency)：对于任意输入消息，计算其哈希值是高效的。 抗原像性 / 单向性 (Preimage Resistance / One-Way)：给定一个哈希值，从计...

SHA (Secure Hash Algorithm) 是一系列由美国国家安全局 (NSA) 设计，并由美国国家标准与技术研究院 (NIST) 发布的安全散列算法。与 MD5 类似，SHA 算法家族将任意长度的输入数据（消息）转换为固定长度的小型字节串，即消息摘要 (Message Digest) 或 哈希值 (Hash Value)。SHA 系列算法在密码学和信息安全领域扮演着至关重要的角色，广泛应用于数字签名、数据完整性校验、密码存储和区块链等场景。 核心思想：通过设计精密的数学和逻辑运算，确保输入数据的微小改变会导致输出哈希值的巨大、不可预测的变化（雪崩效应），并使其具有单向性和抗碰撞性，从而提供数据的完整性和认证功能。 一、SHA 算法家族概述SHA 家族包括以下主要算法版本： SHA-0：1993 年发布，很快发现安全漏洞，被 SHA-1 取代。 SHA-1：1995 年发布，输出 160 位哈希值。曾被广泛使用，但现在已被认为不安全。 SHA-2：2001 年发布，是一个包含多个变体的家族，包括 SHA-224, SHA-256, SHA-384, SHA-...