嵌入式面经单片机篇

3.I/O接口（17道）

3.1 GPIO 口一般有哪三个寄存器？

以S3C2410为例，有控制寄存器、数据寄存器、上拉寄存器。

3.2 GPIO 的输入输出模式有哪些？

答案：

（1）输入模式：浮空输入、带上拉输入、带下拉输入、模拟输入。

（2）输出模式：开漏输出、推挽输出、开漏复用输出、推挽复用输出。

解读：

浮空输入 _IN_FLOATING	浮空输入，可以做 KEY识别。
带上拉输入 _IPU	IO 内部上拉电阻输入。
带下拉输入 _IPD	IO 内部下拉电阻输入。
模拟输入 _AIN	应用 ADC模拟输入，或者低功耗下省电。
开漏输出 _OUT_OD	IO 输出0 接GND ，IO 输出1 则悬空，需要外接上拉电阻才能输出高电平。当输出为 1 时，IO 口的状态由上拉电阻拉高，但同时IO 口也可由外部电路拉低，可以通过输入数据寄存器读取电平变化，实现 C51的 IO双向功能。
推挽输出 _OUT_PP	IO 输出0 接GND ， IO 输出1 接 VCC ，读输入值是未知的。
复用功能的推挽输出 _AF_PP	片内外设功能（ I2C的 SCL,SDA）。
复用功能的开漏输出 _AF_OD	片内外设功能（ TX1,MOSI,MISO.SCK.SS）

3.3 请说明总线接口 UART 、 USB 、 SPI 、 IIC 的异同点。

总线接口	串 /并	同步 /异步	工作方式	速率	线路	距离	大小端
UART	串行	异步	全双工	慢，最快只有 1.5Mbps	3 线：RX 、TX 、GND	远， RS-485可达 1200m	小端模式
USB	串行	同步	半双工	快， USB3.0可达 5Gbps	4 线：Vbus 、GND 、D+ 、D-	近，不超过 5m	小端模式
SPI	串行	同步	全双工	快，可达 50Mbps	3 线或4 线：SCLK 、SIMO 、SOMI 、 SS	远，可达 10m	大端模式
IIC	串行	同步	半双工	慢，最快只有 3.4Mbps	2 线：SCL 、SDA	近，不超过 30cm	大端模式

3.4 什么是异步串行？什么是同步串行？

（1）异步串行方式的特点：

①以字符为单位传送信息，相邻两个字符间的间隔是任意长；即字符内部各位同步，字符间异步；

②因为一个字符中的比特位长度有限，所以接收时钟和发送时钟只要相近就可以了。

（2）同步串行方式的特点：

①以数据块为单位传送信息，在一个数据块内，字符与字符之间无间隔；即字符内部各位同步，字符间也同步；

②因为一次传输的数据块中包含的数据较多，所以接收时钟与发送时钟需要严格同步。

3.5 IIC 总线时序图？

（1）时序总结：

总线空闲状态	SCL 和SDA 均为高电平，接上拉电阻。
启动信号（ START）	在 SCL保持高电平期间， SDA由高电平被拉低。由主控器发出。
数据位传送（ DATA）	在 SCL保持高电平期间， SDA上的电平保持稳定，低电平为数据 0、高电平为数据 1。用法：主控器和被控器都可发出。
应答信号（ ACK）	在 SCL保持高电平期间， SDA保持低电平。 IIC总线上所有数据都是以 8位字节传送的，发送器每发送一个字节，就在第 9个时钟脉冲期间释放 SDA（高电平），由接收器反馈一个 ACK。
非应答信号（ NACK）	在 SCL保持高电平期间， SDA保持高电平。如果接收器是主控器，则它在收到最后一个字节后，发送一个 NACK，通知被控器结束数据发送，并释放 SDA（高电平），以便主控器发送一个 STOP。
停止信号（ STOP）	在 SCL保持高电平时间， SDA由低电平被释放（拉高）。由主控器发出。

（2）写数据步骤：

①主机发起一个启动信号（START）。

②主机发送7bit从机地址+1bit读写选择位，1表示读、0表示写。

③从机产生应答信号（ACK）。

④主机发送8bit从机寄存器地址。

⑤从机产生应答信号（ACK）。

⑥主机发送一个字节数据。

⑦从机产生应答信号（ACK）。

⑧主机发送一个停止信号（STOP）。

（3）读数据步骤

①主机发送一个启动信号（START）。

②主机发送7bit从机地址+1bit读写选择位，1表示读、0表示写。

③从机产生一个应答信号（ACK）。

④主机发送8bit从机寄存器地址。

⑤从机产生一个应答信号。

⑥主机再次发送一个启动信号（START）。

⑦主机再次发送7bit从机地址+1bit读写选择位，1表示读、0表示写。

⑧从机产生一个应答信号（ ACK）。

⑨主机读取一个字节数据。

⑩主机产生一个非应答信号（NACK）。之后产生一个停止信号（STOP）。

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