嵌入式八股 - ARM体系结构三

21、在编写IIC时，如果不能达到效果，应该怎么做？

可以考虑以下方面：

1. 检查硬件线路是否正确，比如连线是否对应
2. 查看数据手册，看看代码逻辑是否符合传感器数据读写序列
3. 检查软件代码，主要是确认IIC时序等是否正确，比如各个部分延迟时间，起始信号之类

22、串口接收中断代码应该怎么开发？

通常遵循以下步骤：

• 初始化串口硬件（波特率、数据位、停止位等）
• 配置接收中断（使能中断源）
• 编写中断服务程序 (ISR)（处理接收到的数据）
• 实现数据缓冲机制（通常使用环形缓冲区）
• 在主程序中处理接收到的数据

23、串口接收如果一个读一个写会有什么问题？

在串口通信中，如果一个任务负责写数据到缓冲区，另一个任务负责从缓冲区读数据，如果没有做好同步和缓冲设计，会出现写脏问题以及数据不一致的问题。

解决写脏问题可以使用环形缓冲区、进行临界区保护等方法。

24、SPI速率

SPI全双工同步传输，速度约有50Mbps，即约5.9MB/s，比I2C快。

25、UART速率

无限制，速度取决于波特率，常用9600bps（1.2KB/s）和115200bps（14.4KB/s）

26、RS232、RS485速率

RS232传输速率一般不超过20Kbps，最大距离不超过15m。

RS485最高传输速率10Mbps，抗干扰能力强，可以传距离可达千米。

27、什么是IIC死锁

IIC设备可能因为看门狗、手动按钮复位等异常复位导致IIC总线死锁产生。

IIC 死锁：数据线（SDA）被持续拉低为低电平，而时钟线（SCL）保持为高电平。由于IIC总线在空闲时要求SDA和SCL均为高电平，这种状态会让主设备误认为总线正被占用，从而无限期地等待总线释放，导致通信完全停滞。

发生原因：在主设备等待ACK时，如果这个时候主设备异常复位，SCL 就会被释放为高电平。此时，如果从设备没有复位，就会继续IIC的应答，将SDA一直拉为低电平，直到SCL变为低电平，才会结束应答信号。（如果SCL 为高，根据原理，SDA不能变化）

如何解决IIC死锁？

主要是软件恢复法和硬件恢复法

28、RS232 与 RS485介绍与区别

1）RS232

RS232 是现在常用的串行通信接口之一，其接口使用一根信号线和一根信号返回线而构成共地的传输形式。在使用时需要通过电平转换电路方能与TTL电路连接。

RS232最常见的物理接口是DB-9连接器，一个DB-9接口包含9个引脚，每个引脚都有特定的功能。但在许多简单的应用场景中，通常只需要连接三根线即可实现基本通信：

• RXD: 接收数据
• TXD: 发送数据
• GND: 信号地

2）RS485

RS485是一种定义数字电路电气特性的串行通信标准，其规定了信号如何通过电线传输。它使用一对双绞线（A线和B线），通过测量两线之间的电压差来判断逻辑电平，这也使得它具有较强的抗干扰性。采用 RS485 进行传输时，同样需要增加电平转换电路。

RS232 和 RS485 的区别

• 工作模式：RS232 为全双工，RS485 为半双工。
• 传输方式：RS485是差分传输方式，RS232是单端传输方式。
• 信号线：RS485接口一般只需二根信号线。RS-232 接口需要使用 RXD、TXD、GND 三条线 。
• 抗干扰性：RS485接口是差分传输方式，抗噪声干扰性好。RS232接口使用一根信号线和一根信号返回线而构成共地的传输形式，这种共地传输容易产生共模干扰。
• 传输距离：RS485接口传输距离相对远些，最大传输距离标准值为 1200 米。RS232传输距离有限，实际上最大传输距离 15 米左右。
• 通信能力：RS485支持在一条总线上并联多个设备，标准规定最多可连接32个设备。RS232只允许一对一通信。
• 传输速率：RS232传输速率较低，在异步传输时，波特率为 20Kbps。RS485 的数据最高传输速率为 10Mbps 。
• 电气电平值：RS485的逻辑"1"以两线间的电压差为+(2-6) V 表示;逻辑"0"以两线间的电压差为-(2-6)V 表 示 。 RS-232 中逻辑“1”为 -3V 至 -15V，逻辑“0”为 +3V 至 +15V。

29、IIC和SPI

1）IIC

IIC是一种两线式串行总线，包含数据线（SDA）和时钟线（SCL），属于半双工通信，主要用于近距离、低速的芯片之间的通信。在使用IIC通信时，每个连接到总线上的设备都一个设备地址，用于后续设备之间通信选择。设备地址主要有7bit、10bit。需要注意的是IIC是一种多主机总线，每个连接总线的设备都可以作为主机和从机，只是同一时刻只能有一个主机。

关键通信机制

IIC的通信过程遵循严格的时序规则，由主机发起和控制。

1. 空闲状态

时钟线和数据线皆为高电平。

2. 起始与停止条件

• 起始条件 ：在SCL保持高电平期间，SDA线从高电平跳变为低电平。这标志着一次通信事务的开始，总线进入忙状态。
• 停止条件：在SCL保持高电平期间，SDA线从低电平跳变为高电平。这标志着通信结束，总线释放，返回空闲状态。

3. 数据传输

为了保证数据被正确采样，协议规定：只有当SCL为低电平时，SDA线上的数据才允许改变。当SCL为高电平时，SDA线必须保持稳定，接收器在此期间读取数据。

4. 寻址与读写

IIC总线上的每个从设备都有一个唯一的地址。主机通过发送一个地址字节来呼叫特定的从设备。这个字节包含7位地址和1位读/写（R/W）位：

• R/W = 0：表示主机将向从设备写入数据。
• R/W = 1：表示主机将从从设备读取数据。

5. 应答机制 (ACK/NACK)

IIC协议内置了可靠的握手机制。每传输完一个字节，接收方必须在第9个时钟周期内发送一个应答信号。

• 应答 (ACK)：接收方将SDA线拉低，表示已成功接收该字节。
• 非应答 (NACK)：接收方保持SDA线为高电平，通常表示接收失败、设备忙或主机希望结束读取操作。

2）SPI

SPI 是一种高速的全双工、同步的通信总线，并且在芯片的引脚上只占用四根线，包括SS(从器件选择线)、MOSI (串行数据输出线)、MISO (串行数据输入线)和 SCK(同步串行时钟线)。SPI 是一主多从的总线，通常有一个主设备和一个或多个从设备。

四种工作模式

SPI协议没有规定统一的时钟行为，而是通过时钟极性（CPOL）和时钟相位（CPHA）两个参数来定义数据的采样时机。这两个参数的组合形成了四种工作模式，通信双方必须配置为相同的模式才能正常通信。

• CPOL：决定时钟线在空闲时是高电平还是低电平。
• CPHA：决定是在时钟的第一个边沿（前沿）还是第二个边沿（后沿）采样数据。

30、IIC和SPI对比

相同点

• 均采用串行同步的方式
• 均采用TTL电平、传输距离和应用场景类似
• 均采用主从方式工作

不同点

• IIC为半双工、SPI为全双工
• IIC有应答机制，SPI没有应答机制
• IIC通过向总线广播从机地址来寻址，SPI通过向对应从机发送使能信号来寻址
• IIC的时钟极性和时钟相位相对固定，SPI时钟极性和时钟相位可调