【技术点】嵌入式技术考点八：单片机STM32

1.上拉电阻和下拉电阻的作用是什么？上拉二极管和下拉二极管作用是什么？

上拉电阻是设置默认的电平是高电平。下拉电阻是设置默认电平是低电平。
上拉和下拉二极管都是起到保护作用，防止输入电压过高或过低造成芯片烧毁。

2.推挽输出和开漏输出的原理是什么？

推挽输出：p-mos管和n-mos管正常工作，当输出高电平时，p-mos管导通，n-mos管不导通，输出高电平；当输出低电平时，p-mos管不导通，n-mos管导通，输出低电平；

开漏输出：n-mos管正常工作，当输出高电平或者低电平，只有n-mos管导通，输出低电平。

3.位操作设置为1或设置成0？

4.请简述对DMA操作的认识和理解。

DMA:全称Direct Memory Access（直接存储器访问），把一个地址空间的值“复制”到另一个地址空间，使用DMA传输方式无需CPU直接控制传输，通过硬件为RAM和IO设备开辟一条直接传输数据的通道，使得CPU的效率大大提高。

作用：为CPU减负。

5.启动文件做了什么事情？

• 栈的初始化，提供函数调用的时候进行现场保护和现场恢复
• 堆的初始化，为申请内存提供空间，调用malloc
• 初始化中断服务函数入口
• 执行Reset_Handler，意思说上电复位后执行的动作
• 执行SystemInit函数
• 跳转到main函数

6.模数转换的过程？

抽样：周期性的选择对应的点
量化：测量抽样点的电压
编码：输出为二进制，并保存在寄存器中

7.介绍一下STM32 GPIO？

STM32中，GPIO可以用于实现数字输入输出、中断、事件捕捉等功能，同时还能够与其他外设进行复杂的联合应用，如SPI、I2C、UART等。

GPIO的引脚复用功能，可以通过选择不同的复用功能，将GPIO引脚作为其他外设的输入输出端口，如ADC、TIM、USART等

GPIO的工作模式，包括输入模式和输出模式。
GPIO的输出类型，包括推挽输出和开漏输出。
GPIO的中断模式，可以通过配置GPIO的中断模式来实现外部中断、事件捕捉等功能。

8.请画出SPI的四种通信时序图？IIC的通信时序图

SPI时序图：
CPOL(Clock Polarity)：时钟极性选择；
（1）CPOL=0 SPI总线空闲时(片选引脚为高电平)，时钟线为低电平
（2）CPOL=1 SPI总线空闲时(片选引脚为高电平)，时钟线为高电平

CPHA(Clock Phase)：时钟相位选择
（1）CPHA=0 在SCLK第一个跳变沿，主机对MISO引脚电平采样；主机的数据发送则在第二个跳变沿
（2）CPHA=1 在SCLK第二个跳变沿，主机对MISO引脚电平采样。主机的数据发送则在第一个跳变沿

（1）CPHA=0、CPOL=0：此时空闲态时，SCLK处于低电平，数据采样是在第1个边沿，就是SCLK由低电平到高电平的跳变，所以数据采样是在上升沿(准备数据），（发送数据）数据发送是在下降沿。

（2）CPHA=0、CPOL=1：此时空闲态时，SCLK处于高电平，数据采集是在第1个边沿，即SCLK由高电平到低电平的跳变，所以数据采集是在下降沿，数据发送是在上升沿。

（3）CPHA=1、CPOL=0：此时空闲态时，SCLK处于低电平，数据发送是在第1个边沿，即SCLK由低电平到高电平的跳变，所以数据采样是在下降沿，数据发送是在上升沿。

（4）CPHA=1、CPOL=1：此时空闲态时，SCLK处于高电平，数据发送是在第1个边沿，即SCLK由高电平到低电平的跳变，所以数据采集是在上升沿，数据发送是在下降沿。

IIC时序图

数据的有效性：

起始和停止条件：

应答信号：

9.typedef和#define有什么区别

（1）作用范围：typedef是在编译时对类型进行别名定义，而#define是在预处理阶段对文本进行替换。
（2）使用方式：typedef用于创建类型别名，使用方法为typedef <原类型> <别名>;#define用于定义符号常量或带参数的宏，使用方法为#define <符号> <替换值>
（3）类型安全性：typedef在进行类型别名定义时会保留原类型的所有语义和类型检查，#define进行文本替换，不进行类型检查

10.USART/UART的通信过程，数据包格式？

usart:是一种广泛应用于串行通信的接口标准，同步/异步收发器。
uart：常见的串行通信接口标准，通用异步收发器

基本过程：
（1）配置参数：配置USART的工作模式和通信参数，如波特率（通信速度）、数据位数、校验位和停止位等。
（2）发送数据：将要发送的数据按数据位数进行分割，并将每一位依次发送。
（3）接收数据：等待接收端发送的数据。
（4）错误检测和处理：USART会进行校验位的验证，以检测传输过程中是否存在错误。
（5）中断处理：USART通常支持中断机制，可以在数据发送或接收完成时生成中断请求，通知主控制器进行相应的处理。
（6）重复发送和接收：可以重复执行发送和接收的步骤，以实现连续的数据传输。

数据包格式：起始位（一个低电平信号） + 数据位（通常为8位） + 校验位（偶校验和奇校验） + 停止位（一个或多个高电平信号）

11.SPI的通信过程，数据包格式？

SPI：串行通信接口标准

通信过程：
（1）主设备选择从设备：主设备通过选择特定的片选引脚，选择要与之通信的从设备。
（2）数据传输：主设备向从设备发送数据，并同时接收从设备返回的数据。
（3）时钟信号同步：主设备通过提供时钟信号来同步数据传输。
（4）数据帧传输：数据被分成一系列的数据帧进行传输。

数据包格式：
没有固定的数据包格式。

12.IIC的通信过程，数据包格式？

I2C：串行通信接口标准，串行总线

通信过程：
a.主设备发起通信：主设备发送一个起始信号，表明它要与从设备进行通信。
b.地址传输：主设备发送从设备的地址，并指定是读取数据还是写入数据。
c.数据传输：主设备发送或接收数据到 从设备。在每个数据字节之后，从设备反馈一个应答信号。
d.终止通信：主设备发送一个停止信号，表示通信结束。

数据包格式：
（1）起始信号：一个低电平到高电平的转变，表示通信开始。
（2）从设备地址和读/写位：主设备发送从设备的地址，并指定是要读取数据还是写入数据。
（3）数据字节：主设备发送或接收的数据字节。
（4）应答信号：从设备在每个数据字节之后发送一个应答信号。
（5）停止信号：一个高电平到低电平的转变，表示通信结束。

13.详细描述SPI接口与IIC（I2C）接口通信的异同点。IIC上拉电阻的作用？

相同点：
IIC总线和SPI总线时钟都是由主设备产生，并且只在数据传输时发出时钟。

IIC上拉电阻的作用：让空闲的设备保持在高电平状态，增强抗干扰能力。

14.TTL RS232 RS485的接口电平是多少？

15.关键字volatile有何含义？请举3个例子。

volatile：确保本条指令不会因编译器的优化而省略，且要求每次直接读值，即不是从寄存器里取备份值，而是去该地址内存储的值.

举例：
（1）并行设备的硬件寄存器（如：状态寄存器）
（2）一个中断服务子程序中会访问到的非自动变量(Non-automatic variables)
（3）多线程应用中被几个任务共享的变量

16.参数既可以是const还可以是volatile吗？指针可以是volatile 吗？

可以，只读的状态寄存器，它是volatile因为它可能被意想不到地改变。也可以是const因为程序不应该试图去修改它。

可以，当一个中服务子程序修该一个指向一个buffer的指针时。

17.简述STM32中断抢占优先级与响应优先级。

抢占优先级和响应优先级，其实是一个中断所包含的两个优先级。

• 抢占优先级：对抢占优先级的级别划分。
• 响应优先级：相同抢占优先级的优先级别的划分。

比如：
中断A抢占优先级比B高，那么A的中断可以在B里面触发，忽略响应优先级。
A和B抢占优先级相同，则A、B的响应优先级决定谁先响应。

18.硬实时任务和软实时任务的概念理解。

（1）硬实时对满足时限的要求比软实时严格，通常硬实时的系统响应时间在ms或μs级，而软实时对其响应时间的要求没有那么严格。
（2）硬实时工作通常指超过时限要求就会造成严重损害的工作，而软实时即使超过时限也不会带来严重后果。

19.看门狗的作用。

作用：用来防止万一单片机程序出错造成重大损失的。
原理：它在硬件上就是一个定时器，当它溢出的时候就会让单片机强制复位使程序重新开始执行。

20.三极管与CMOS管的作用与区别。

三极管：

• 作用：可用于放大、开关控制等应用。
• 原理：通常由发射极、基极和集电极组成。它根据基极电流的变化来控制集电极电流，从而实现信号放大和开关控制功能。常见的三极管包括NPN和PNP两种类型。
  CMOS管：
• 作用：CMOS是一种逻辑门电路的基本构建块，用于数字电路应用。
• 原理：CMOS管是由P型和N型MOS管组成的互补结构。它根据栅极电压的变化来控制通道的导电性。

21.M4芯片有哪些外设?

GPIO、定时器（Timer）、UART（通用异步收发器）、SPI（串行外围设备接口）、I2C（串行总线接口）、模数转换器、脉冲宽度调制、中断控制器、以太网接口、USB接口