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：
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浮空输入_IN_FLOATING |
浮空输入，可以做KEY识别。 |
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带上拉输入_IPU |
IO内部上拉电阻输入。 |
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带下拉输入_IPD |
IO内部下拉电阻输入。 |
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模拟输入_AIN |
应用ADC模拟输入，或者低功耗下省电。 |
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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。 |
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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。 |
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复用功能的推挽输出_AF_PP |
片内外设功能（I2C的SCL,SDA）。 |
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复用功能的开漏输出_AF_OD |
片内外设功能（TX1,MOSI,MISO.SCK.SS） |
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总线接口 |
串/并 |
同步/异步 |
工作方式 |
速率 |
线路 |
距离 |
大小端 |
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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 |
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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 |
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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 |
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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 |
（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；
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总线空闲状态 |
SCL和SDA均为高电平，接上拉电阻。 |
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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。 |
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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。 |
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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。 |
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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。 |
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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。 |
3.6 SPI的四种操作时序分别是什么？
SPI的时钟极性CPOL和时钟相位CPHA可以分别为0或1，由此构成了四种组合：
3.7哪种总线方式是全双工类型？哪种总线方式的传输距离较短？
（1）UART、SPI是全双工类型。
（2）IIC、USB的传输距离较短。
（1）判断端口号：首先搜索计算机可用端口，然后逐个打开，分别定时1.5秒，有数据进来则认为是目标端口。
（2）波特率判断：将本机波特率分别设置为2400、4800、9600、19200、38600、57600、115200，每个波特率定时1.5秒，对收到的ASCII码进行分析，将小于等于127的认为是正常的字符，将大于127的认为是乱码，当正常字符数目大于等于10倍乱码数目则认为当前波特率为正确波特率，并终止往后搜索。另外，也可以通过示波器判断。
3.9串口如何发送浮点型数据？
可将多字节的浮点型数据分解成单字节逐个发送，接收后组合还原。
（1）使用共用体来分解
union
{
float f;
unsigned long l;
}data_TX;
data_TX.f = 123.456;
（2）发送时发送4字节（小端模式，低位先发）
TX = (unsigned char)data_TX.l; // 低8位 TX = (unsigned char)(data_TX.l >> 8); TX = (unsigned char)(data_TX.l >> 16); TX = (unsigned char)(data_TX.l >> 24); // 高8位
（3）接收端也定义同样的结构体，并接收4字节数据
union
{
float f;
unsigned long l;
}data_RX;
data_RX.l = RX; // 低8位
data_RX.l |= RX << 8;
data_RX.l |= RX << 16;
data_RX.l |= RX << 24; // 高8位
（4）最后data_RX.f == data_TX.f。
答案：
（1）UART是一种具有协议特征的收发器/接口/总线，也就是说它是一个按照特定协议来收发数据的硬件，它规定了数据按照什么格式和时序来传输。
（2）而TTL、RS-232、RS-485是三种不同的电气协议，是对电气特性的规定，作用于数据传输通路，但它并不包含对数据的处理方式。UART可以使用TTL电平，也可以使用RS-232、RS-485电平。
解读：三种电气协议的区别：
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TTL（晶体管-晶体管逻辑电平） |
规定+5V（或>=2.4V）等于逻辑“1”，0V（或<=0.4V）等于逻辑“0”，噪声容限为0.4V。 |
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RS-232 |
采用负逻辑传输，规定-5V ~ -15V等于逻辑“1”，+5V ~ + 15V为逻辑“0”，噪声容限为2V。 |
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RS-485 |
采用差分传输，规定A线电平比B线电平高200mV以上时为逻辑“1”，A线电平比B线电平低200mV以上时为逻辑“0”。 |
（1）区别：
①抗干扰性：RS-485接口的抗干扰性比RS-232接口强，因为RS-485采用差分传输。
②传输距离：RS-485接口（1200m）的传输距离比RS-232接口（50m）远。
③通信能力：RS485接口在总线上允许连接多达128个收发器，而RS-232接口只允许一对一通信。
④传输速率：RS-485接口的最高传输速率为10Mbps，而RS-232接口为20Kbps。
⑤信号线：RS-485接口组成半双工网络需要两根信号线，组成全双工网络需要四根信号线；RS-232接口一般使用RXD、TXD、GND三根线组成全双工网络。
⑥电气电平值：RS-485接口规定A线电平比B线电平高200mV以上时为逻辑“1”，A线电平比B线电平低200mV以上时为逻辑“0”。RS-232接口规定-5V ~ -15V等于逻辑“1”，+5V ~ + 15V为逻辑“0”，噪声容限为2V。
（2）联系：
①都可通过DB-9连接器连接。
②均可采用屏蔽双绞线传输。
③都是串行通信。
④通信方式都是全双工（一般RS-485是半双工）。
（1）在数据位的两端添加了起始位、奇偶校验位、停止位等用于数据的同步和纠错。
（2）在接收端用16倍波特率对数据进行采样，取中间的采样值，很大程度上确保了采样数据的正确性。
3.13保证数据无串扰，参数设置正确，但是串口A传输float类型给串口B，总是出现错误，请问可能是什么原因？
可能是发送端和接收端的大小端不一致。
（1）MSB(Most Significant Bit)：最高有效位，是指二进制中最高值的比特。
（2）LSB(Least Significant Bit)：最低有效位，是指二进制中最低值的比特。
（1）异步通信（UART）和同步通信（SPI、IIC、USB等）。
（2）串行速度慢但占用资源少、线间干扰小；并行速度快但占用资源多、线间干扰相对大。
3.17 CAN总线接口相对于RS-232接口、RS-485接口的优点是什么？
（1）CAN总线接口相对于RS-232接口的优点是抗干扰能力强、传输距离远。它采用差分传输，内置CRC校验，传输可靠性强。
（2）CAN总线接口相对于RS-485接口的优点是能构成多主系统，同一时刻可以有两个或两个以上的设备处于发送状态，适用于实时性要求高的工控领域。
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