ARM裸机开发 笔记

• 处理器中断处理的过程：中断请求 -> 中断响应 -> 保护现场 -> 中断服务 -> 恢复现场 -> 中断返回。
• 外部中断请求（IRQ）和快速中断请求（FIQ）的异常向量地址分别为？0x00000018、0x0000001C
• ARM的31个通用寄存器R0~R15中，程序计数器PC为R15、程序链接寄存器LR为R14、堆栈指针寄存器SP为R13
  • R13（SP，栈指针）：R13是栈指针寄存器，用于存储当前栈的地址。它指向当前栈帧的顶部，用于管理函数调用过程中的局部变量和返回地址。
  • R14（LR，链接寄存器）：R14是链接寄存器，用于存储函数调用的返回地址。当一个函数调用另一个函数时，R14保存了调用者函数的返回地址，以便在被调用函数执行完毕后返回到正确的位置。
  • R15（PC，程序计数器）：R15是程序计数器寄存器，用于存储下一条要执行的指令的地址。它指示了当前正在执行的指令的位置，并在每个指令执行后自动递增，以指向下一条要执行的指令。
• GPIO（通用输入/输出）口一般具有以下三个寄存器：
  1. 数据寄存器（Data Register）：该寄存器用于读取或写入GPIO口的数据。通过读取数据寄存器，可以获取GPIO口当前的输入状态；通过写入数据寄存器，可以控制GPIO口输出的电平状态。
  2. 方向寄存器（Direction Register）：该寄存器用于配置GPIO口的方向，即输入还是输出。通过设置方向寄存器的位，可以将相应的GPIO口配置为输入或输出模式。输入模式表示GPIO口用于接收外部信号；输出模式表示GPIO口用于输出信号控制外部设备。
  3. 中断使能寄存器（Interrupt Enable Register）：该寄存器用于配置GPIO口的中断使能。通过设置中断使能寄存器的位，可以启用或禁用GPIO口的中断功能。当GPIO口的输入状态发生变化时，如果中断使能位被设置，则会触发相应的中断事件。
• GPIO的输入输出模式： https://www.eet-china.com/mp/a151867.htmlSTM32的8种GPIO输入输出模式_stm32 gpio输入输出模式及对应的c语言宏-CSDN博客
  输入模式：浮空输入、上拉输入、下拉输入、模拟输入。
  输出模式：开漏输出、推挽输出、开漏复用输出、推挽复用输出。
• UART、USB、SPI、IIC：

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UART（通用异步收发传输器）、USB（通用串行总线）、SPI（串行外设接口）和 I2C（Inter-Integrated Circuit，又称为IIC）是常见的总线接口标准，用于不同设备之间的数据通信。它们在工作原理、传输速率、通信协议和应用领域上有一些异同点，具体如下：
工作原理：
UART：UART是一种异步串行通信接口，使用单个数据线（TX、RX）进行数据传输。数据通过起始位、数据位、校验位和停止位的组合来表示。
USB：USB是一种同步串行通信接口，使用多个数据线进行数据传输，包括数据线、电源线和地线。USB采用主从设备模式，通过控制传输和批量传输来进行数据交互。
SPI：SPI是一种同步串行通信接口，使用多个数据线进行数据传输，包括一个主设备和一个或多个从设备。SPI通过主设备发起数据传输，并通过时钟信号同步数据传输。
I2C：I2C是一种同步串行通信接口，使用两条数据线（SDA、SCL）进行数据传输。I2C使用开漏极性方式来实现多个设备在同一总线上的通信。
传输速率：
UART：UART的传输速率相对较低，一般在几百位每秒（bps）到数十兆位每秒（Mbps）之间。
USB：USB的传输速率较高，可达到几百 Mbps 或几 Gbps，具体速率取决于USB版本和设备的性能。
SPI：SPI的传输速率相对较高，一般可以达到几百 Kbps 到几十 Mbps 的范围。
I2C：I2C的传输速率较低，一般在几百 Kbps 的范围内。
通信协议：
UART：UART通常使用异步串行通信协议，其中包括数据的起始位、数据位、校验位和停止位。
USB：USB通信采用分组化的同步通信协议，包括控制传输、批量传输、中断传输和等时传输等不同类型。
SPI：SPI通信使用全双工同步传输，通过主设备和从设备之间的数据交互来实现通信。
I2C：I2C通信使用主从模式，通过地址识别和数据交换来实现设备之间的通信。
应用领域：
UART：UART常用于串行通信领域，如串口通信、调试串口、传感器接口等。
USB：USB广泛应用于计算机和外部设备之间的连接，如打印机、键盘、鼠标、存储设备等。
SPI：SPI常用于与外设进行通信，如存储器、显示屏、传感器、芯片等。
I2C：I2C常用于连接集成电路和外部设备，如传感器、实时时钟、存储器等。

SPI Serial Peripheral Interface: 串行，主从关系，有clock，
• Pros: 通信简单, higher transfer rate (I2C), sent receive at the same time
• Cons: use 4 wires, no acknowledgement of data received, no error checking, single master
UART universal asynchronous receiver-transmitter：来自CPU的并行信号转成串行UART进行传输
• Pros: simple (two wires), no clock signal, error checking (parity), structure of the data packet can be changed.
• Cons: size of data frame limited to max. 9 bits, does not support multiple slaves
I2C Inter-Integrated Circuit：
connect multiple slaves to multiple masters, 2 wires，data is transferred in messages, messages are broken up into frames of data，The message also includes start and stop conditions, read/write bits, and ACK/NACK bits between each data frame
• Pros: 2 wires, multiple masters and slaves, transfer confirmation, well used
• Cons: slower data transfer than SPI, limited data frame size (8 bits), more complicated than SPI

• 什么是异步串行？什么是同步串行？
  异步串行和同步串行是串行通信中的两种传输方式，其主要区别在于数据传输的时钟信号的同步方式。

  • 异步串行（Asynchronous Serial）是一种串行通信方式，其中数据传输不依赖于预先定义的时钟信号。在异步串行通信中，每个数据帧的开始和结束由起始位和停止位标识，数据位之间的时间间隔是可变的。发送端和接收端之间的数据传输通过启动和停止位的检测来同步。
    异步串行通信常用于较低速率的数据传输，如串口通信。它的优点是简单、灵活，并且对时钟的稳定性要求较低。但由于数据的同步需要依赖起始位和停止位的检测，因此在高速传输和长距离传输的情况下，可能会受到噪声和时钟漂移的影响。
  • 同步串行（Synchronous Serial）是一种串行通信方式，其中数据传输依赖于预先定义的时钟信号。在同步串行通信中，数据位的传输和时钟信号是相互关联的，发送端和接收端根据共享的时钟信号来进行数据的传输和接收。
    同步串行通信常用于较高速率的数据传输，如SPI和I2C。它的优点是在高速传输和长距离传输时具有较好的稳定性和可靠性，因为数据的传输和接收是在事先确定的时钟信号的同步下进行的。然而，同步串行通信在硬件上要求更复杂，发送端和接收端之间需要共享时钟信号，并且要求时钟信号的频率和相位保持一致。

• UART一帧可以传5/6/7/8位，IIC必须是8位，SPI可以8/16位。

• DMA（Direct Memory Access，直接内存访问）是一种计算机系统中用于实现高速数据传输的技术。它允许外部设备（如网络适配器、硬盘控制器等）直接访问主存储器，而不需要CPU的干预，从而提高数据传输的效率和性能。