应用基础笔记_ttl传输距离-优快云博客

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1 、uart

通信模式：串行异步全双工

波特率：每秒钟传输的bit数

传输距离：

TTL电平：0.5m以内采用（短距离,因为一般是5v左右表示高电平，所以不适合长距离)

RS232：0.5m~15m（最大30m左右，有的也说50m，根据具体情况吧），3v-12v表示高电平1，速率一般为20kbps

RS485：速率可达10Mbps，标准情况最大距离1200m，最大也可达3km。

数据格式：最开始电平拉低，维持一段时间，表示起始位，要开始发送数据。然后发送一个字节数据，发送完之后发校验位，再发送停止位，停止位可以是1位或者1.5位等，要继续发送数据就循环这个过程。

发送的数据

起始位

校验位

停止位

内部实现：数据线发送到fifo队列里，发送的时候从队列取数据，通过移位寄存器发出去。接收数据时，数据放到fifo队列，再通过移位寄存器取数据。

如何知道有数据？：可以通过轮询或者中断实现。

2、串口编程实验

tty：终端，分为虚拟终端和真实终端，真实终端比如硬件设备，串口也是一个终端，控制台就是一个虚拟终端。如果不想区分是不是虚拟终端，可以用tty代表当前终端。

在此引入了行规程，他会对数据进行处理。

在终端，键盘输入一个字符时，会发送到串口驱动程序，驱动程序发给行规程，行规程发现只是一个普通的字符，就回环，把数据发送给驱动程序，驱动程序再发给pc终端显示。

当输入回车或者删除键时，行规程判断是特殊的字符，比如回车就会把数据发送给app程序，程序就开始运行。它里面有一个buffer，存放输入的数据，如果是删除，他就会把输入的字符删掉，然后把buff的数据发给驱动程序。

3、iic中的重要结构体

APP 通过 I2C Controller 与 I2C Device 传输数据。一个芯片里可能有多个 I2C Controller，
对于使用者，只要确定是第几个 I2C Controller 即可。

i2c_client:里面存储设备地址，还有adapter结构体指针。

i2c_adapter：表示是第几个I2C Controller，其中有i2c_algorithm结构体

i2c_algorithm，其中有i2c的msg结构体，这个msg结构体表示传输的i2c数据的信息，包含设备地址，数据，读或写，长度等信息。

4、编写驱动程序

当我们open，write文件时，内核会去进行系统调用，调用内核的open，write。

当我们open，write设备时，内核会去调用对应驱动程序的open，write。

所以我们去写驱动程序时，要提供open，write等函数。

流程：

写驱动程序时，提供设备号，file_operation结构体，里面包含驱动程序的open等函数，要把它告诉内核，所以要注册驱动程序。

如何注册呢？需要提供入口函数，安装时会去调用它

想卸载驱动怎么办呢？所以需要提供出口函数。

open，write时，系统会根据设备号打开对应的驱动程序。然后再进行相应的调用。

驱动程序如何访问硬件呢？需要将寄存器地址映射为虚拟地址，通过这个虚拟地址来进行访问。

5、GPIO

高速模式和低速怎么选择呢？

当我们使用高速模式时，速率快，但波形也会更抖，对其他外设的干扰就比较大，当我们想去做电磁兼容测试时，可能就通不过，所以高速和低速要去根据我们的外界设备来进行选择

6、为什么要将物理地址映射为虚拟地址，比如ioremap

程序运行时，它的物理地址是通过pid来进行分配的，cpu看到的地址是MMU映射后的虚拟地址。

而且写代码的人水平有高有低，不能让一窍不通的人直接去访问硬件

地址的映射是由MMU完成的，

mmu有两个作用：地址映射和权限保护(cpu发出的地址要结果mmu的审核才能访问硬件,cpu能不能访问硬件由mmu决定)

7、app读取按键操作

1、查询

2、休眠-唤醒

3、poll方式(定时)

4、异步通知方式

8、中断、异常

中断不能嵌套，中断处理要越快越好

中断控制器可以告诉cpu有需要处理的事情

中断属于一种异常，异常（比如指令错误,数据访问有问题）是不可屏蔽的

中断设置：设置中断源，使能中断

cpu每执行完一条指令，都会检测有无中断产生，这是由硬件决定的

处理流程：

对于不同的异常，cpu跳转到不同的地址（这些只是跳转指令，这些地址一般排在一块，称为异常向量），然后执行不同的处理程序，

比如发生中断异常，就会跳到中断处理的代码，这些代码会执行：保存现场、处理中断（分辨中断源，调用对应的处理函数）、恢复现场这几个过程。

如何保存现场呢？

例子：在执行a=a+b时，cpu会分别从寄存器里读取a和b的值，放入cpu里的寄存器，进行加法操作后数据保存到a寄存器中。

如果此时发生中断，其他程序也要用到这些寄存器，那不就是乱套了？

所以会把寄存器相应的值保存到栈中，恢复现场时，根据这个栈去恢复相应寄存器的值即可。

函数A里面运行函数B的话，A的值就会保存到B的栈中，B才再去执行自己的程序。

（注：虽然进程里的资源线程是共享的，但是线程也有自己的栈）

中断处理的改进

如果某个中断很耗时怎么办呢？我们可以把中断分为上半部和下半部，上半部执行重要的处理，把耗时的放到下半部去执行。也就是硬件中断（不可被打断）和软件中断

在中断处理时，preempt_count会++，上半部会关中断，这时候不可被打断，当上半部执行完， count--,然后开中断，此时才会被打断。如果此时被打断，当另外一个中断的上半部执行完时，会判断count是否为零，如果大于0，中断会马上处理完成，这时候去恢复所有中断的下半部，这些下半部都会得到执行。

但是这些执行很慢，系统会变得卡顿怎么办？此时程序员们想到了，把中断放入线程中去执行，这样系统的程序和中断都会得到调度，就不会那么卡了。

内核会给你创建一个worker线程（内核线程），线程里会有worker queue队列，想让worker执行时，往队列放数据即可。

但是这些线程只会在一个核上运行，效率较低。所以用到了thread_irq，当你传入函数时，会单独创建一个线程，这些单独的线程可以在不同的核上执行。