嵌入式常用知识点

概念集

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嵌入式工程师需要非常扎实的C语言功底，
能基本看懂PCB硬件原理图，怎么也得知道哪些引脚是相接的吧
基本的驱动需要知道，比如PWM、串口、iic、SPI、DMA等，这些其实都不难需要了解
基本的网络协议，比如TCP三次握手，ARP协议、DHCP协议、ICMP协议、静态IP和动态IP的区别等
代码管理工具比如git或者svn

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对于通讯协议，最基本的是把它分为物理层和协议层。
物理层规定通讯系统中具有机械、电子功能部分的特性，确保原始数据在物理媒体的传输。
协议层主要规定通讯逻辑，统一收发双方的数据打包、解包标准。
简单来说物理层规定我们用嘴巴还是用肢体来交流，
协议层则规定我们用中文还是英文来交流。

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“总线”指多个外设共用的信号线。外设 与 处理器核 的通信道路。

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全双工、半双工、单工：
举个半双工例子，一条马路只够一辆车通过，当有两辆车对开，这种情况下就只能一辆先过，另一辆再开，这说明了半双工的原理。

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1、一般而言，嵌入式系统的构架可以分为4个部分：分别是（处理器）、存储器、输入/输出和软件，一般软件亦分为操作系统相关和（应用软件）两个主要部分。 
2、根据嵌入式系统使用的微处理器，可以将嵌入式系统分为嵌入式微控制器，（嵌入式DSP处理器），（嵌入式微处理器）以及片上系统。 
3、操作系统是联接硬件与应用程序的系统程序，其基本功能有（进程管理）、进程间通信、（内存管理）、I/O资源管理。 
4、从嵌入式操作系统特点可以将嵌入式操作系统分为（实时操作系统）和分时操作系统，其中实时系统亦可分为（硬实时系统）和软实时系统。 
5、内核负责管理各个任务，或者为每个任务分配CPU时间，并且负责任务之间的（通信），内核的基本服务是（任务切换）。 
6、嵌入式开发一般采用（宿主机/目标机方式）方式，其中宿主机一般是指（PC机或者台式机）。 
7、哈佛体系结构数据空间和地址空间（分开），ARM7TDMI采用（冯诺依曼体系）的内核架构。  
8. ARM7TDMI采用（3）级流水线结构，ARM920TDMI采用（5 ）级流水线。 
9 .按操作系统的分类可知，Dos操作系统属于顺序执行操作系统，Unix操作系统属于（分时）操作系统，VxWorks属于（实时嵌入式）操作系统。 
10、ARM7TDMI中，T表示支持16位Thumb指令集，D表示（在片可调试），M表示内嵌乘法器Multiplier，I表示（嵌入式ICE），支持在线断点和调试。

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抢占式和非抢占式的区别：
执行的过程中对中断处理方式不一样，抢先式：某一中断执行完成后，如果有更高优先级的任务处于就绪状态，将执行更高优先级任务，而非抢占式不一样，一个任务只有主动放弃CPU的控制权，其它任务才能够获得CPU的控制权。

需求分析–方案设计–方案评审–方案实施–集成测试、性能测试、可靠性测试–评审总结

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ARM是32位的单片机，具有比较强的事务管理功能，可以用来跑界面、操作系统以及应用程序等；
DSP主要是用来计算的，比如进行加密解密、调制解调等，优势是强大的数据处理能力和较高的运行速度；
FPGA可以用VHDL或verilog HDL来编程，灵活性强，由于能够进行编程、除错、再编程和重复操作，因此可以充分地进行设计开发和验证。当电路有少量改动时，更能显示出FPGA的优势，其现场编程能力可以延长产品在市场上的寿命，而这种能力可以用来进行系统升级或除错。

DSP是通用的信号处理器，用软件实现数据处理；FPGA用硬件实现数据处理

51单片机是MCU；
ARM型号：M0到A8、A9越来越高端；
ARM架构：V1到V7、V8越来越高端。

ARM系列CPU说明
1、ARM7系列
该系列主要针对某些简单的32位设备，作为目前较旧的一个系列，ARM7处理器已经不建议继续在新品中使用。主要包括ARM7TDMI-S（ARMv4T架构）和ARM7EJ-S（ARMv5TEJ架构）。
2、ARM9系列
主要针对嵌入式实时应用，主要包括ARM926EJ-S、ARM946E-S和 ARM968E-S。
3、ARM11系列
主要应用在高可靠性和实时嵌入式应用领域，主要包括ARM11MPCore、ARM1176、ARM1156、ARM1136。
4、Cortex-R系列
Cortex-R，代表实时的意义（Real-Time），目标是实时任务处理，主要应用领域包括汽车、相机、工业、医学等。该系列处理器主要包括Cortex-R4、Cortex-R5、Cortex-R7、Cortex-R8、Cortex-R52、Cortex-A17。
5、Cortex-M系列
Cortex-M，代表微处理器的意义（Microcontrollers），目标是最节能的嵌入式设备，主要应用领域包括汽车、能源网、医学、嵌入式、智能卡、智能设备。传感器融合、穿戴设备等。该系列处理器主要包括Cortex-M0、Cortex-M0+、Cortex-M3、Cortex-M4、Cortex-M7、Cortex-M23、Cortex-M33、Cortex-M35P。
6、Cortex-A系列
Cortex-A，代表的是先进意义（Advanced），目标是以最佳功耗实现最高性能，主要应用领域包括汽车、工业、医学、调制解调器、存储等。Cortex-A也是目前应用最广的处理器版本。

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CPU 力气大啥P事都能干，还要协调。
GPU 上面那家伙的小弟，老大让他处理图形，这方面处理简单，但是量大，老大虽然能处理，可是老大只有那么几个兄弟，所以不如交给小弟处理了，小弟兄弟多，有数百至数千个，而且是专门只干这行和只能干这行。

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有源与无源元件：
简单地讲就是需能（电）源的器件叫有源器件，无需能（电）源的器件就是无源器件。有源器件一般用来信号放大、变换等，无源器件用来进行信号传输，或者通过方向性进行“信号放大”。容、阻、感都是无源器件，IC、模块等都是有源器件。（通俗的说就是需要电源才能显示其特性的就是有源元件，如三极管。而不用电源就能显示其特性的就叫无源元件）

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嵌入式系统的硬件核心部件是嵌入式处理器，嵌入式处理器有四种类型
第一种 微处理器（MPU）Motorola的68K系列和Intel的X86系列
第二种 微控制器（MCU、单片机）
第三种 数字信号处理器（DSP）
第四种 片上系统（SOC）

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这里以偏重嵌入式Linux(ARM)驱动开发为例，给出一条入门的路线。

1、买一款使用广泛、资料多的ARM开发板。因为使用的人多，你遇到的问题别人可能早就遇到并解决了，这样能省很多时间，并且提高自信心。可以到某宝上看看板子。因为是学习使用，最好便宜又适用的。
2、使用vmware安装一个ubuntu系统。在vmware软件中设置物理桥接方式上网。在ubuntu设置好samba服务、nfs服务、tftp服务。
3、首先自己动手亲自编译u-boot、kernel，烧写到板子上(注：有可能rootfs不提供源码，而是提供img镜像文件)。
4、自己修改kernel，并编译busybox，烧写到板子，在板子挂载NFS，在虚拟机交叉编译一个Helloworld程序，并在板子上运行。
5、根据兴趣，开始捣鼓：u-boot、kernel、应用层开发、QT开发。
6、选择自己重点关注方面，继续研究。
这个路线不一定要严格遵守时间轴。

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Bootloader

BootLoader是在嵌入式系统复位启动时，操作系统内核运行前，执行的一段程序。
通过BootLoader，初始化硬件设备，建立内存和I/O空间映射图，为最终加载操作系统内核调整好适当的系统软硬件环境。

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ZYNQ资源和使用接线：

1、JTAG插座指针，接7020的TCK_0 、TMS_0、 TDO_0、 TDI_0、 INIT_B

2、PS_MIO48 、PS_MIO_49接电平转换（1.3–1.8）再引出UART1_TX、UART1_RX
（需在vivado进行TX、RX 的MIO口配置）

3、QSPI接6个MIO 接FLASH芯片128Mbit = 16 MB

4、SDIO接6个IO口（4data），其中SDIO1_D3还要一分为二；如果有CD、WP还需接两个口

5、DDR : MT41K256M16HA-125。两个DDR除了data口和部分控制口，很多口都接的一样的7020上的接口。

6、PL端接以太网

7、网络口12个MIO，接6个TX（1时钟 1控制 4data）、6个RX （1时钟 1控制 4data）。 88E1518芯片，RGMII0

8、USB 12个MIO（8data）

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ZYNQ OCM和DDR配置（都是RAM）

CPU0：
ram0：包含3块64KB的OCM
ddr：CPU0的启动地址，以及DDR占用大小
ram1：包含64KB的OCM

CPU1：
ram0：包含3块64KB的OCM
ddr：CPU1的启动地址，以及DDR占用大小
ram1：包含64KB的OCM

由资源图可知，OCM是共享的，CPU0和1可以操作同一个地址的OCM；
DDR是独占的，采用把总DDR分成合适的两块，分配给CPU0和1 。

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ZYNQ MIO和EMIO

ZYNQ GPIO 接口信号被分成四组，分别是从 BANK0 到 BANK3。
BANK0 和 BANK1 中共计 54个信号通过 MIO 连接到 ZYNQ 器件的引脚上，这些引脚属于 PS 端；
BANK2 和 BANK3 中共计 64 个信号则通过 EMIO 连接到了 ZYNQ 器件的 PL 端。

GPIO_MIO 可连接到外设 LED 和 KEY 上，这些 GPIO_MIO 当作 GPIO 使用来驱动
外设 LED 和 KEY。由于这些引脚都是 PS 的引脚，不需要在 PL 中进行引脚位置约束。
而GPIO_EMIO需要管脚约束，例如PL的L20脚接一个按键，L20位于bank3，电压为3.3V，需配置如下，再保存。即完成了管脚约束。

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处理器与处理器核：

STM32 系列处理器中使用 ARM Cortex M0/3/4/7 核作为处理器核。
在 ARM 提供的处理器核 IP（Processor IP） 基础上，ST 为其添加了一系列外设，包括串口，定时器，DMA等，以及 SRAM 和片上 FLASH 这样的 Memory ，一起流片做成了一颗 STM32。
STM32这样一个微处理器，其实也是一个 SoC （System on Chip）片上系统。

接着断言：Zynq 与其说是 FPGA ，不如说 Zynq 就是 SoC。而其处理器核为 ARM A9。
那么 Zynq 的 FPGA 逻辑部分怎么说，实际上 PL （Programable Logic 指 FPGA 中的可编程逻辑资源）需要听 ARM 核的指挥，某种程度上 PL 是 ARM 核的一项外设，或者说协处理器。

处理器外设：

外设在处理器系统中指的是 GPIO，UART，DMA 这些处理器的组件，他们听从处理器核的指挥，干他们自己的活儿，比如打印串口信息。对于 STM32 这样的单片机来说，外设只有一种，那就是固化的硬件电路，这和处理器核是一样的，都是不能修改的 ASIC （专用硬件电路）。

但 Zynq 的情况就有所不同，拥有两类不同的外设。

一类是和 STM32 单片机相同的PS上硬件电路外设，这部分硬件电路和处理器核一起组成了 Zynq 的处理器系统（Processor System）。

另一类外设由 FPGA 部分的可编程逻辑（PL）构成，它们最大的特点在于可编程，无论是外设的数量还是类型。某个部分的逻辑资源可以在先前作为串口使用，过会儿就可以作为 SPI 接口，这种变化甚至能够动态进行。在 Zynq 上，我们可以使用PL硬件资源部署 N个硬件串口等等。。。

PL 外设相比 PS 外设的缺点在于速度要慢一些，稳定性也可能稍差。

所以，Zynq 拥有两类外设：PS 或者 PL。其中 PL 外设又可以分为两类：标准 IP 和自定义 IP。标准 IP，包括 FIFO，RAM，AXI-Uart，AXI-Jtag 等等。

总线：

SoC 还有一个很重要的组成部分是总线。总线将处理器核和外设连接到一起。
处理器核的指令就通过总线传输到各个外设。

Zynq 中主要的总线是 AXI4 总线，这是一种由 ARM 提出的标准化 IP 间总线。

Zynq 中不只存在 AXI4 系列总线，在 PS 中 ARM 核和片上外设之间的连接通过 APB，AHB 总线进行，和 STM32 使用相同的总线。APB，AHB 总线和 AXI4 类似，实际上他们都属于 ARM AMBA 协议族。

在软件编程的过程中，总线操作由底层 IO 驱动负责，所以并不需要加以关注。但在编写硬件 IP 的过程中，需要对总线的接口加以了解。

PL、PS以太网：

use_axieth_on_zynq 设为0：将使用PS端以太网，
XPAR_XEMACPS_0_BASEADDR （0XE000B000）
use_axieth_on_zynq 设为1：将使用PL端以太网，
XPAR_AXIETHERNET_0_BASEADDR(0x41000000)

ZYNQ外设驱动过程：

https://zhuanlan.zhihu.com/p/58737537

驱动函数 实质是 对外设寄存器的读写操作。

BSP设置中勾选驱动，会从安装目录把驱动程序拷贝到项目下的bsp中。
硬件配置好后，外设会自动生成配置table，包括ID和绝对地址等等。

外设初始化套路：
1、定义外设信息结构体，利用ID获取外设信息，信息来自底层硬件；

XScuTimer_Config *ConfigPtr;
ConfigPtr = XScuTimer_LookupConfig(TIMER_DEVICE_ID);

2、定义外设实例结构体，调用初始化函数。作为全局变量供上层使用。

static XScuTimer TimerInstance;
Status = XScuTimer_CfgInitialize(&TimerInstance, ConfigPtr,
			ConfigPtr->BaseAddr);

3、对外设的启动、停止等操作皆是读写寄存器。而读写最底层又皆是Xil_In32/ Xil_Out32 函数

void XScuTimer_Start(XScuTimer *InstancePtr)
{
    
    
	u32 Register;
	Xil_AssertVoid(InstancePtr != NULL);
	Xil_AssertVoid(InstancePtr->IsReady == XIL_COMPONENT_IS_READY);

	Register = XScuTimer_ReadReg(InstancePtr->Config.BaseAddr,
				  XSCUTIMER_CONTROL_OFFSET);
	Register |= XSCUTIMER_CONTROL_ENABLE_MASK;
	XScuTimer_WriteReg(InstancePtr->Config.BaseAddr,
			XSCUTIMER_CONTROL_OFFSET, Register);
	InstancePtr->IsStarted = XIL_COMPONENT_IS_STARTED;
}

串口驱动过程：

1、系统时钟配置初始化
2、UART0初始化
a)引脚的配置
b)FIFO缓冲器的使用
c)波特率的配置和数据帧格式的设置
3、串口收发程序：字节收发、字符串发送

MII、GMII、RGMII 接口

一般用于MAC和PHY的通信。
MII支持速率：10/100 Mbps
GMII支持速率：10M/100M/1000Mb/s
RGMII是Reduced GMII（吉比特介质独立接口），降低电路成本，使实现这种接口的器件的引脚数从22个减少到12个。

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常见存储器

RAM、ROM和FLASH三大类。

RAM包括：SRAM、DRAM、SDRAM、DDR SDRAM、DDR2 SDRAM和DDR3 SDRAM

ROM包括：PROM、EPROM和EEPROM

FLASH包括：NOR FLASH和NAND FLASH，结合了RAM和ROM长处：
eMMC=NAND flash+controller+standard interface、
SD属于FLASH、
TF卡是（t-flash）又称micro SD、
SSD。

存储器的分级策略， 从快到慢分别是:
寄存器、
L1 cache（CPU缓存）、
L2 cache（CPU缓存）、
L3 cache（CPU缓存）、
内存、
硬盘/固态硬盘SSD。

固态硬盘的存储介质分为两种：
基于闪存的固态硬盘：采用FLASH芯片作为存储介质，这也是通常所说的SSD。
基于DRAM的固态硬盘：采用DRAM作为存储介质，应用范围较窄。

机械硬盘的原理：电磁存储

堆栈：

CPU干的活就是初始化MMU和TLB等等，其中比较关键的就是初始化堆栈（SP寄存器指向栈顶），前面也提及过，在链接的时候分配了堆栈空间，而堆栈对C语言函数是非常重要的。

栈的作用：一般来说函数调用或者中断，都会涉及到现场保护和现场恢复，被保护的现场实际上就是CPU的几个专用的reg，以及正在执行的函数的局部变量等数据，这些数据会被推进栈内，其相应的SP寄存器也会加上入栈数据的长度，在函数执行返回挥着中断返回时，栈内的数据按顺序再次出来，总体来说就是先进后出。

而堆的作用一般就是给系统动态分配存储空间的，包括用户经常调用的malloc说分配的空间，就是在堆里。简而言之，堆栈的完成初始化是为了c语言函数提供了环境。否则C语言是无法正确被执行的。

zynq启动需要OCM和DDR（也有只利用OCM启动的教程），如图可以看到堆栈都是占用的DDR内存：

STM32 ：

一般我们说STM32内部FLASH的时候，都是指主存储器区域，它是存储用户应用程序的空间，芯片型号说明中的1M FLASH、2M FLASH都是指这个区域的大小。
主存储器分为两块，共2MB，每块内分12个扇区，其中包含4个16KB扇区、1个64KB扇区和7个128KB的扇区。
如我们实验板中使用的STM32F429IGT6型号芯片，它的主存储区域大小为1MB，所以它只包含有表中的扇区0-扇区11。

系统存储区是用户不能访问的区域，它在芯片出厂时已经固化了启动代码，它负责实现串口、USB以及CAN等ISP烧录功能。

STM32不可以跑Linux,
不过uclinux貌似可以,得外加nor flash和sram才可以,所以实用价值不高。

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EEPROM 存储器

EEPROM 是一种掉电后数据不丢失的存储器，常用来存储一些配置信息，以便系统重新上电的时候加载之。EEPOM芯片最常用的通讯方式就是I2C协议

本实验板中的 EEPROM 芯片(型号：AT24C02)的 SCL及 SDA 引脚连接到了 STM32 对应的I2C引脚中，结合上拉电阻，构成了I2C通讯总线，它们通过I2C总线交互。EEPROM芯片的设备地址一共有 7 位，其中高 4 位固定为：1010 b，低 3 位则由 A0/A1/A2 信号线的电平决定，图中的 R/W是读写方向位，与地址无关。

1、编程要点
为了使工程更加有条理，我们把读写 EEPROM 相关的代码独立分开存储，方便以后移植。在“工程模板”之上新建“bsp_i2c_ee.c”及“bsp_i2c_ee.h”文件，这些文件也可根据您的喜好命名，它们不属于 STM32 标准库的内容，是由我们自己根据应用需要编写的。
(1) 配置通讯使用的目标引脚为开漏模式；
(2) 使能 I2C外设的时钟；
(3) 配置 I2C外设的模式、地址、速率等参数并使能 I2C外设；
(4) 编写基本 I2C按字节收发的函数；
(5) 编写读写 EEPROM 存储内容的函数；
(6) 编写测试程序，对读写数据进行校验。

引脚配置
根据硬件封装引脚为宏定义—利用宏初始化I2C GPIO引脚—使能I2C外设的时钟—使能I2C使用的GPIO的端口时钟—向GPIO初始化结构体赋值，把引脚初始化成复用开漏模式，要注意I2C的引脚必须使用这种模式—向寄存器写入参数，完成 GPIO 的初始化
模式配置
把 I2C 外设通讯时钟SCL的低/高电平比设置为 2，使能响应功能，使用 7 位地址 I2C_OWN_ADDRESS7 以及速率配置为 I2C_Speed(前面在 bsp_i2c_ee.h 定义的宏)。最后调用库函数 I2C_Init 把这些配置写入寄存器，并调用 I2C_Cmd 函数使能外设。
为方便调用，我们把 I2C的 GPIO 及模式配置都用 I2C_EE_Init 函数封装起来。

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I2C总线

I2C总线是一种同步、双向、半双工的两线式串行接口总线。
SCL+SDA 两条总线

它的物理层有如下特点：
(1) 它是一个支持设备的总线。在一个 I2C 通讯总线中，可连接多个 I2C 通讯设备，支持多个通讯主机及多个通讯从机。
(2) 一个 I2C 总线只使用两条总线线路，一条双向串行数据线(SDA) ，一条串行时钟线(SCL)。数据线即用来表示数据，时钟线用于数据收发同步。
(3) 每个连接到总线的设备都有一个独立的地址，主机可以利用这个地址进行不同设备之间的访问。
(4) 总线通过上拉电阻接到电源。当 I2C 设备空闲时，会输出高阻态，而当所有设备都空闲，都输出高阻态时，由上拉电阻把总线拉成高电平。
(5) 多个主机同时使用总线时，为了防止数据冲突，会利用仲裁方式决定由哪个设备占用总线。
(6) 具有三种传输模式：标准模式传输速率为 100kbit/s ，快速模式为 400kbit/s ，高速模式下可达 3.4Mbit/s，但目前大多 I2C 设备尚不支持高速模式。
(7) 连接到相同总线的 IC 数量受到总线的最大电容 400pF 限制 。

协议层：
主机发数据会带SLAVE_ADDRESS，当主机广播的地址与某个设备地址相同时，这个设备就被选中了，没被选中的设备将会忽略之后的数据信号。
从机接收到匹配的地址后，会返回一个应答(ACK)或非应答(NACK)信号，只有接收到应答信号后，主机才能继续发送或接收数据。
写数据
若配置的方向传输位为“写数据”方向，即第一幅图，广播完地址，接收到应答信号后，主机开始正式向从机传输数据(DATA)，数据包的大小为 8 位，主机每发送完一个字节数据，都要等待从机的应答信号(ACK)，重复，可以向从机传输 N 个数据，这个 N 没有大小限制。当数据传输结束时，主机向从机发送一个停止传输信号§，表示不再传输数据。
读数据
若配置的方向传输位为“读数据”方向，即第二幅图，广播完地址，接收到应答信号后，从机开始向主机返回数据(DATA)，数据包大小也为 8 位，从机每发送完一个数据，都会等待主机的应答信号(ACK)，重复这个过程，可以返回 N 个数据，这个 N 也没有大小限制。当主机希望停止接收数据时，就向从机返回一个非应答信号(NACK)，则从机自动停止数据传输。

如果我们直接控制 STM32的两个GPIO引脚，分别用作 SCL及 SDA，按照上述信号的时序要求，直接像控制 LED 灯那样控制引脚的输出(若是接收数据时则读取 SDA 电平)，就可以实现 I2C 通讯。
由于直接控制 GPIO 引脚电平产生通讯时序时，需要由 CPU 控制每个时刻的引脚状态，所以称之为“软件模拟协议”方式。
相对地，还有“硬件协议”方式，STM32 的 I2C 片上外设专门负责实现 I2C 通讯协议，只要配置好该外设，它就会自动根据协议要求产生通讯信号，收发数据并缓存起来，CPU只要检测该外设的状态和访问数据寄存器，就能完成数据收发。这种由硬件外设处理 I2C协议的方式减轻了 CPU 的工作。

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UART 传输器/RS232接口 /RS485接口

RS-232、RS-422、RS-485：是电气协议，接口标准。是对电气特性以及物理特性的规定。
UART：是设备。异步收发传输器。

下图中我们可以看出ZYNQ中，硬件使能MIO(可连接LED或者输入等)和使能UART、SPI、I2C是相同的方式。

个人理解：
UART是设备，将并行数据转为串行（一位一位的）数据在线路上发送。
RSXXX是接口标准，它将线路上的电压信号驱动为232或485规定的电平逻辑。
网友理解：
UART可以这样理解：每个SOC芯片，内部都会有UART控制器。但是通常说的UART指的是异步串行通信。规定了数据帧格式，波特率等。
RS232和RS485：是规定了数据通信的电气特性。是物理层的概念，对应的物理器件有RS232或者RS485驱动芯片，将CPU经过UART传送过来的电压信号驱动成RS232或者RS485电平逻辑。

常说的Uart串口指的是TTL电平的串口；RS232串口指的是RS232电平的串口。
Uart串口的RXD、TXD等一般直接与处理器芯片的引脚相连，而RS232串口的RXD、TXD等一般需要经过电平转换（通常由Max232等芯片进行电平转换）才能接到处理器芯片的引脚上，否则这么高的电压很可能会把芯片烧坏。

UART是通用异步收发传输器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)，通常称作UART，是一种异步收发传输器,是设备间进行异步通信的关键模块。
既然是“器”，显然，它就是个设备而已，要完成一个特定的功能的硬件，它本身并不是协议。
它的最基本功能，是串行数据和并行数据之间的转换。
我们知道，计算机中的数据以Byte为基本单位，对一个Byte的存取是并行的，即同时取得/写入8个bit。
而串行通信，需要把这个Byte“打碎”，按照时间顺序来收、发以实现串行。
进一步的，比如确认一个Byte的这8个bit是什么时候开始的，又是什么时候结束的，两个byte之间至少要隔多长时间等等。这一部分，也具有协议的特征。但是与数据传输上的协议，是相对独立的。

若加入一个合适的电平转换器，如SP3232E、SP3485，UART 还能用于RS-232、RS-485 通信，或与计算机的端口连接。

RS-232是美国电子工业协会EIA制定的一种串行物理接口标准。RS是英文“推荐标准”的缩写，232为标识号。
RS-232是对电气特性以及物理特性的规定，只作用于数据的传输通路上，它并不内含对数据的处理方式。
需要说明一下,很多人经常把RS-232、RS-422、RS-485 误称为通讯协议,这是很不应该的，其实它们仅是关于UART通讯的一个机械和电气 接口标准（顶多是网络协议中的物理层面）。

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SPI总线和QSPI

SPI总线是同步、双向、全双工的4线式串行接口总线。SPI是由“单个主设备+多个从设备”构成的系统。需要说明的是：在系统中，只要任意时刻只有一个主设备是处于激活状态的，就可以存在多个SPI主设备。常运用于EEPROM、FLASH、实时时钟、AD转换器、数字信号处理器和数字信号解码器之间实现通信。为了实现通信，SPI共有4条信号线，分别是：

（1）主设备出、从设备入（Master Out Slave In，MOSI）：由主设备向从设备传输数据的信号线，也称为从设备输入（Slave Input/Slave Data In，SI/SDI）。

（2）主设备入、从设备出（Master In Slave Out，MISO）：由从设备向主设备传输数据的信号线，也称为从设备输出（Slave Output/Slave Data Out，SO/SDO）。

（3）串行时钟（Serial Clock，SCLK）：传输时钟信号的信号线。

（4）从设备选择（Slave Select，SS）：用于选择从设备的信号线，低电平有效。

上图所示芯片有2 个SPI 控制器，SPI 控制器对应SPI 主设备，每个SPI 控制器可以连接多个SPI从设备dev。挂载在同一个SPI 控制器上的从设备共享3 个信号引脚：SCK、MISO、MOSI，但每个从设备的CS 引脚是独立的.

QSPI

QSPI是Queued SPI的简写，是Motorola公司推出的SPI接口的扩展，比SPI应用更加广泛。在SPI协议的基础上，Motorola公司对其功能进行了增强，增加了队列传输机制，推出了队列串行外围接口协议（即QSPI协议）。QSPI 是一种专用的通信接口，连接单、双或四（条数据线） SPI Flash 存储介质。共有SNCS,SCLK,BK0,BK1,BK2,BK3共6根接线，可以实现多种通信模式。
主设备通过控制CS 引脚对从设备进行片选，一般为低电平有效。任何时刻，一个SPI 主设备上只有一个CS 引脚处于有效状态，与该有效CS 引脚连接的从设备此时可以与主设备通信。所以，SPI通信方式可以使用“一主多从”的结构进行通信。每个连接到总线上的器件都有唯一的地址，同一时刻只允许有一个主设备。

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SPI、I2C、UART三者关系

I2C：半双工，串行同步通信；
SPI：全双工，串行同步通信；
UART：串行异步通信

总线：物理层，相当于马路。例如I2C总线；
协议：协议层，相当于交通规则。例如I2C协议；
数据：相当于车辆，在指定马路上，按照其交通规则，才能正确传输。

CAN通信

CAN总线ID是包含在报文帧中的。
1、主要用作CAN总线的仲裁使用，ID值越低，报文优先级越高，在两组不同ID报文同时上线时候，仲裁机制使得ID值低的占用总线，ID值高的退出。

2、ID域可以是11位和29位，其值和含义可以由用户自定义，例如0x0CE2505F（可定义为：优先级+功能码+DA+SA）。

数据包如下：包括帧ID、配置位、数据

		TxBuf.TxCANID.Bits.ID = ((uint32)0x0C << 24) + ((uint32)0xE200 << 8) + ((uint16)0x50 << 8) + 0x5f;
		TxBuf.TxFrameInfo.Bits.RTR = 0; //0数据帧、1远程帧        			
		TxBuf.TxFrameInfo.Bits.FF  = 1; //0标准帧、1扩展帧    				
		TxBuf.TxFrameInfo.Bits.DLC = 8; //发送数据字节数
		TxBuf.TDA.Bits.Data1 = 0x01 ;         			
		TxBuf.TDA.Bits.Data2 = State ;
		TxBuf.TDA.Bits.Data3 = State >> 8;
		TxBuf.TDA.Bits.Data4 = State >> 16;
		TxBuf.TDB.Bits.Data1 = State >> 24;
		TxBuf.TDB.Bits.Data2 = 0;
		TxBuf.TDB.Bits.Data3 = 0;
		TxBuf.TDB.Bits.Data4 = 0;
		CAN2Tx_OSQPostFront(CAN2Send, (void *)&TxBuf);

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GPIO

GPIO初始化，如果是多功能IO口先进行功能选择IO功能，
配置为输入或者输出；
初始化值；
读取、或者写1写0

DMA控制器

(Direct Memory Access：直接内存存取)是一种可以大大减轻CPU工作量的数据转移方式。

当CPU初始化传输动作后，CPU把总线控制权交给DMA控制器，传输动作实际是由DMA控制器来实行和完成的。结束DMA传输后，DMA控制器应立即把总线控制权交回给CPU。

请求
CPU对DMA控制器初始化，并向I/O接口发出操作命令，I/O接口提出DMA请求。
响应
DMA控制器，向总线裁决逻辑提出总线请求。当CPU执行完当前总线周期即可释放总线控制权。此时，总线裁决逻辑输出总线应答，表示DMA已经响应，通过DMA控制器通知I/O接口开始DMA传输。
传输
DMA控制器获得总线控制权后，CPU即刻挂起或只执行内部操作，由DMA控制器输出读写命令，直接控制RAM与I/O接口进行DMA传输。
在传送过开始时需提供要传送的数据的起始位置和数据长度。
结束
当完成数据传送后，DMA控制器即释放总线控制权，并向I/O接口发出结束信号。当I/O接口收到结束信号后，一方面停 止I/O设备的工作，另一方面向CPU提出中断请求，使CPU从不介入的状态解脱，并执行一段检查本次DMA传输操作正确性的代码。最后，带着本次操作结果及状态继续执行原来的程序。

由此可见，DMA传输方式无需CPU直接控制传输，也没有中断处理方式那样保留现场和恢复现场的过程，通过硬件为RAM与I/O设备开辟一条直接传送数据的通路，使CPU的效率大为提高。

寄存器

1、什么是寄存器？
给有特定功能的内存单元取一个别名，这个别名就是我们经常
说的寄存器，这个给已经分配好地址的有特定功能的内存单元
取别名的过程就叫寄存器映射。

2、什么是存储器映射？
给存储器分配地址的过程叫存储器映射，再分配一个地址叫重
映射。

FAT32、exFAT、NTFS之间的区别

FAT32：相比以前的技术，可以减少磁盘的浪费，提高磁盘利用率。
exFAT：支持存储单个超过4G的文件。可以视为FAT32的升级。
NTFS：多见于硬盘。可以说NTFS是目前最好的磁盘文件系统。

但NTFS要经常读写存储介质，所以理论上NTFS格式的U盘比较容易损坏。
并且由于U盘带宽有限，NTFS频繁读写占据通道会让磁盘性能降低。

PS：
硬盘默认使用NTFS，也可格式化为exFAT；
U盘、TF卡、SD卡等闪存推荐使用exFAT；
windows XP 不能用 exFAT的U盘，除非打个补丁 WindowsXP-KB955704-x86-CHS(exfat补丁）；
mac电脑不能用NTFS U盘；
switch使用 TF卡、SD卡、U盘、移动硬盘或者机械硬盘需要格式化为exFAT。

SD、TF卡速度等级

还有最新速度等级：A1、A2，约为10MB/S。
A1、A2速度也不算最快，但它强调的是频繁读写的稳定性，并且该标准的TF卡可当安卓手机内部空间使用。总之，稳定。

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TCP/IP协议栈

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UART – FIFO缓冲区：

FIFO是先进先出缓冲区的意思，即串口接收到的数据可以先进入FIFO，不必马上进入中断服务程序接收，这样可节省CPU时间。对于发送数据也一样，可以把要发送的数据一起写入FIFO，串口控制器可按写入顺序依次发送出去。

只要开启了uart的FIFO功能，uart收到数据就会进入FIFO缓冲区。
如果不用FIFO或者缓冲区长度只有1，那么意味着uart每接收一个字节就要进一次中断，这样频繁进中断会占用CPU资源。
使用FIFO可以在连续接收若干个数据后才产生一次中断，然后一起进行处理，避免频繁进入中断。
而如果接收的数据没有达到FIFO的缓冲长度怎么办？超时中断，即在一定时间内没有接收到数据会进入接收中断，可以利用这个中断把不足FIFO长度的数据最后都读取完。

所以说使用FIFO好处是：
1）避免频繁进中断，提高吞吐率
2）避免数据因没有及时处理而丢失。
不好的地方是：
实时性受影响。比如接收到一个数据后要立刻反应，这种情况FIFO不适合。

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领航者ZYNQ开发板：

接口资源特别丰富，核心板与接口板独立设计：

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