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外设知识学习笔记

外设知识学习笔记

  1. 推挽、开漏、高阻

    • GPIO的三种输出状态:image

    • 推挽:(一般情况)

      高电平时,把电流“推”出去。

      低电平时,把电流“挽”回来。

      ”推挽“强调的时电流的动作。

    • 开漏:

      将上面的MOS管Q1视为开路。

      还需接入一个上拉电阻(高阻)来保证电压相同。

      适用场景:

      使用推挽,控制器的电压太高会把芯片烧毁。需要使用开漏保护芯片。

      也支持很多个GPIO对一个芯片的控制

      image

      image

  2. 串口通讯

    • 微控制器连接到电脑需要3根线。TX-RX,RX-TX,GND

    • 数据:10位,除了起始位和停止位之外,剩下的8个是二进制数据

    • 波特率:1秒之内发送 x 位数据,x就为波特率

    • 接收时间:\(\frac{1s}{x}\)

      image

    • 函数:

      Serial.begin(x);//波特率
      Serial.println('C');//数据
      
    • RS232(Recommended Standard推荐标准)

      加入一个MAX232芯片,就能将TTL电平转换为RS232的电平了。

      电压处于3~15V电压,在RS232中都算高电平

      RS232是负逻辑:

      ​ 232芯片收到的电压是5V,它输出-12V。

      ​ 收到0V,它输出+12V。

      抗干扰能力增强,上下相差20V,传输距离也更远

      image

    • RS485标准

      485是在232的基础上又加了一个电平转换芯片

      image

      485可以将TTL信号转化为差分信号,也可以将差分信号转化为TTL信号

      差分信号:用两根信号线的差值来表示逻辑0和1,抗干扰能力强

      485采用双绞线结构,如果受到干扰,则两根信号线一起受到干扰。电压差值基本保持不变

      485可以进行“一主多从”的组网通讯,串口和RS232只能进行点对点的通信。

      image

  3. I2C通讯协议(最简单的总线通讯)

    • I2C一般采用 “一主多从” 模式,单片机是主机,其他设备都是从机

    • 起始位信号的发送:在时钟信号为高电平期间,数据信号完成从高到低的跳变(下降沿)

    • 地址码:发送7为地址码(128种结果)

    • 逻辑1的传输:时钟信号为高的期间,数据信号始终为高

    • 逻辑0的传输:时钟信号为高的期间,数据信号始终为低

      image

    • 读写数据位:

      • 写数据:0
      • 读数据:1
    • 应答信号:

      由从机发送给主机

      • 收到:0
      • 没收到/读取完成:1
    • image

    • 寄存器地址:8位,放入寄存器地址。后面是寄存器返回的应答信号

      image

    • 数据位:8位,断电后仍可保留,发送完成之后再给主机发送应答信号0.

      image

    • 停止信号:

      当时钟信号为高时,数据信号需要完成由低到高的跳变。

    • 读数据帧:

      image

    • I2C总线对与设备的IO口做了一些阉割,去掉了上面的MOS管,这样就不会存在短路的情况。

    • 在总线上加入上拉电阻,总线默认处于高电平状态。(类似于开漏输出)

    • 上拉电阻取值:

      • 取值过大,会出现寄生电容(爬坡,信号失真)
      • 取值太小,下面的MOS管无法到达高电平
    • 其实I2C的抗干扰能力是比较弱的,只适用于同一块电路板上的芯片之间进行通信。不适合超过30cm的电路板之间的通信

  4. SPi通讯协议

    • SPi通讯采用一主多从模式

    • SS(片选信号线,确定给哪个从机通讯,低电平时片选有效)

    • SCK(时钟信号线,主设备产生)

    • MOSI(Master Output主机输出,Slave Input从机输出)

    • MISO (主设备接收数据)

    • 93C46:一个EEPROM存储器,可以经受100次擦写,数据可以保存一百年

    • SPi是串行同步通讯

    • 有几个上升沿,就会传输多少个数据

      image

    • 读写数据的方式:

      image

      image

  5. CAN总线(Controller Area Network控制器局域网)

    • ECU:电子控制单元。

    • CAN协议:ECU之间进行通讯

    • CAN总线 : 连接ECU,大大减少了线束的长度

    • CAN收发器: 将普通信号转化为差分信号,也可以把接收到的差分信号转化为普通电平信号

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    • 识别码:具体发给的是哪个ECU

    • RTR位:

      • 远程请求帧:1
      • 数据帧:0
    • 控制码:控制数据长度

      • LDE位

        • 标准格式:0
        • 扩展格式:1
      • 空闲位:0

      • DLC位:数据长度编码

        DLC是几,后面的数据位就是几个字节.

    • CRC码:循环冗余校验位

      计算出的和收到的CRC不一致,说明数据存在问题,会重新发送一遍数据帧.

    • CRC界定符:1 为了把后面的信息隔开

    • ACK码

      • ACK确认槽,发送1,回复0表示应答
      • ACK界定位,1,隔开数据
    • 7位结束位,都是1

    • image

    • 识别码代表了优先级,当总线出现逻辑1和逻辑0时,总线会被置为逻辑0,有一个数据帧将不再发送了.

  6. 模数转换器(SAR\ADC)

    • AD转换:

      • 取样保持
      • 量化和编码
    • ADC的类型:

      • 逐次逼近型
      • 并联比较型
      • 双积分型
      • \(\Delta\)-\(\sum\)
      • 流水线型
    • 逐次逼近型:

      主次逼近寄存器确定数字量的过程中用到了二分

      image

  7. 定时器

    • 基本定时器:TIM6\TIM7.只有简单的定时功能 ( 以及触发一个DAC )

    • 通用计时器:TIM2\TIM3\TIM4\TIM5, 多了一些功能

    • 高级定时器:TIM1\TIM8, 在通用计时器的基础上,多了刹车信号输入,死区时间互补输出等工业电机的功能.

    • 预分频器: 通过分频将若干个信号合并为一个信号.通过计数时钟脉冲的个数来计时.

      • 影子寄存器: 我们设置的新预分频值,要等到下个技术周期才生效.

      image

    • 自动重装载寄存器.(可以自己选择是否使用影子寄存器)

      将寄存器定时m个脉冲,计数器就会从0数到m-1,然后重置定时并触发中断.

http://www.hskmm.com/?act=detail&tid=27260

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