1，UART，SPI，IIC的详解

对比项	UART	SPI	IIC
信号线数目	UART一般由TXD、RXD、GND三根线组成，是一种异步传输协议	SPI是四根线，分别是CS（片选）、MOSI（主发从收）、MISO（从发主收）、CLK（时钟），是一种同步传输协议。	I2C是两根线，SDA（数据）和SCL（时钟），也是一种同步传输协议
设备从属关系	/	存在主从设备。SPI用片选信号选择从机	存在主从设备。IIC用地址选择从机。
通信方式	全双工通信	全双工通信	半双工通信
通信速率	无限制，速度取决于波特率，常用9600bps（1.2KB/s）和115200bps（14.4KB/s）	全双工同步传输，速度约有50Mbps，即约5.9MB/s	S(标准模式)：100Kbps，即 100/8 = 12.5KB/s F(快速模式)：400Kbps，即400/8 = 50KB/s HS(高速模式)：3.4Mbps，即3.4M/8 = 435KB/s 超高速模式：5Mbit/s，即5M/8 = 525KB/s
应用领域	领域 1、UART常用于控制计算机与串行设备的芯片 2、就是我们经常所说的串口，基本都用于调试。	主要应用在EEPROM，FLASH，实时时钟，AD转换器，还有数字信号处理器和数字信号解码器之间	I2C一般是用在同一个板子上的2个IC之间的通信 ，它可以替代标准的并行总线，连接各种集成电路和功能模块。
传输距离	/	/	I2C需要有双向IO的支持，而且使用上拉电阻，抗干扰能力较弱，一般用于同一板卡上芯片之间的通信，较少用于远距离通信
通信特征	异步，一帧可以传5/6/7/8位	同步，SPI允许数据一位一位的传送，甚至允许暂停。从最高位开始传。	同步，电平信号，一次连续8bit。从最高位开始传

SPI和UART可以实现全双工，但I2C不行；

UART与USART的区别

UART（通用异步接收发送器）：也就是我们经常所说的串口，基本都用于调试。

主机和从机至少要接三根线，RX，TX和GND.TX用于发送数据，RX用于接受数据（收发不是一根线，所以是全双工方式）。注意甲和乙通信A.TX要接B.RX，A.RX要接B.TX（A用TX发乙当然要用RX来收了！）

如果甲是PC机，B是单片机，A和乙还要之间接一块 电平转换芯片 ，用于将TTL / CMOS（单片机电平）转换为RS232（PC机电平）。因为TTL / CMOS电平范围是0〜1.8 / 2.5 / 3.3 / 5V（不同单片机范围不同），高电压表示1，低电压表示0而RS232逻辑电平范围-12V〜12V，-5〜-12表示高电平，+ 5〜+ 12V表示低电平（对你没有听错！）为什么这么设置这就要追溯到调制解调器出生时代了，有兴趣自己去查资料。？！

UART（universal asynchronous receiver and transmitter）通用异步收发器，信号包含 TX , RX
USART（universal synchronous asynchronous receiver and transmitter）通用同步异步收发器 ，信号包含  TX, RX, CK    
区别：USART 同时支持同步模式/异步模式，支持同步模式时 需要同步时钟信号USART_CK。              UART 只支持异步模式。
相同：在USART不使用同步模式时，UART和USART使用方式是一样的，都为异步模式。
 

uart发数据

数据协议：以PC机一给单片机乙发数据为例（1为高电平，0为低电平）：A.TX to B.RX.刚开始B.RX的端口保持1，当A.TX发来 个0作为起始位告诉乙我要发数据了！然后就开始发数据，发多少呢？通常一次是5位，6位，7位，8位，这个双方事先要用软件设置好.PC机一般会用串口助手设置，单片机会在UART的驱动中设置。一小帧数据发送完了以后，A.TX给个高电平告诉B.RX我发完了一帧。如果还有数据，就再给个0然后重复上一步。如果双方约定由校验位，还要在发停止位1之前发送个校验位，不过现在一般都不需要校验位了，因为出错的概率太小了，而且一般用于调试。

一般在串口助手上还有个RTS / CTS流控选项，也叫握手，我从来没用过搬一段我能理解的介绍：。RTS（请求发送），CTS（清除发送）如果要用这两个功能，那就至少要接5根线：RX + TX + GND + RTS + CTS当甲要发送数据时，置RTS有效（可能是置1），告诉乙我要发送数据了当乙准备。好接受数据后，置CTS有效，告诉一个你可以发了。然后他们就实现了两次握手！挺耽误时间是不是？这个RTS还可以当电源使用，如果你不用它的握手功能，且电源电流在50毫安以下时，就可以把它置为高电平可以当电源用喔〜！
 

SPI

SPI需要几根线？
SPI 接口一般使用 4 条线通信：
MISO 主设备数据输入，从设备数据输出。
MOSI 主设备数据输出，从设备数据输入。
SCLK 时钟信号，由主设备产生。
CS 从设备片选信号，由主设备控制。

12.SPI通信的四种模式？

        SPI 有四种工作模式，各个工作模式的不同在于 SCLK 不同, 具体工作由 CPOL，CPHA 决定。
（1）CPOL: (Clock Polarity)，时钟极性：

SPI的CPOL，表示当SCLK空闲idle的时候，其电平的值是低电平0还是高电平1：
CPOL=0，时钟空闲idle时候的电平是低电平，所以当SCLK有效的时候，就是高电平，就是所谓的active-high；
CPOL=1，时钟空闲idle时候的电平是高电平，所以当SCLK有效的时候，就是低电平，就是所谓的active-low；

 （2）CPHA:(Clock Phase)，时钟相位：
        相位，对应着数据采样是在第几个边沿（edge），是第一个边沿还是第二个边沿，0对应着第一个边沿，1对应着第二个边沿。

对于：CPHA=0，表示第一个边沿：
对于CPOL=0，idle时候的是低电平，第一个边沿就是从低变到高，所以是上升沿；
对于CPOL=1，idle时候的是高电平，第一个边沿就是从高变到低，所以是下降沿；

CPHA=1，表示第二个边沿：
对于CPOL=0，idle时候的是低电平，第二个边沿就是从高变到低，所以是下降沿；
对于CPOL=1，idle时候的是高电平，第一个边沿就是从低变到高，所以是上升沿；
 13.该如何确定使用哪种模式？
先确认从机需求的 SCLK 极性，不工作时是在低电位还是高电位，由此确认 CPOL 为 0 或 1。看原理图，我们设置串行同步时钟的空闲状态为高电平所以我们选择 SPI_CPOL_High。也就是CPOL为1
再由slave芯片 datasheet 中的时序图确认 slave 芯片是在 SCLK 的下降沿采集数据，还是在SCLK的上升沿。
 

SPI数据通信的流程可以分为以下几步：

1、主设备发起信号，将CS/SS拉低，启动通信。

2、主设备通过发送时钟信号，来告诉从设备进行写数据或者读数据操作（采集时机可能是时钟信号的上升沿（从低到高）或下降沿（从高到低），因为SPI有四种模式，后面会讲到），它将立即读取数据线上的信号，这样就得到了一位数据（1bit）。

3、主机（Master）将要发送的数据写到发送数据缓存区（Menory），缓存区经过移位寄存器（缓存长度不一定，看单片机配置），串行移位寄存器通过MOSI信号线将字节一位一位的移出去传送给从机，同时MISO接口接收到的数据经过移位寄存器一位一位的移到接收缓存区。

4、从机（Slave）也将自己的串行移位寄存器（缓存长度不一定，看单片机配置）中的内容通过MISO信号线返回给主机。同时通过MOSI信号线接收主机发送的数据，这样，两个移位寄存器中的内容就被交换。

例如，下图示例中简单模拟SPI通信流程，主机拉低NSS片选信号，启动通信，并且产生时钟信号，上升沿触发边沿信号，主机在MOSI线路一位一位发送数据0X53，在MISO线路一位一位接收数据0X46，如下图所示：

这里有一点需要着重说明一下：SPI只有主模式和从模式之分，没有读和写的说法，外设的写操作和读操作是同步完成的。若只进行写操作，主机只需忽略接收到的字节（虚拟数据）；反之，若主机要读取从机的一个字节，就必须发送一个空字节来引发从机的传输。也就是说，你发一个数据必然会收到一个数据；你要收一个数据必须也要先发一个数据。 
 

IIC

I2C仲裁机制？

        遵循“低电平优先”的原则，即谁先发送低电平谁就会掌握对总线的控制权

IIC总线的起始信号与终止信号：

        IIC 总线在传送数据过程中一共有三种类型的信号，它们分别是：开始信号（S）、结束信号（P）和应答信号。
        开始信号：在SCL 串行时钟线为高电平期间，SDA 线由高电平向低电平的变化表示起始信号，只有在起始信号以后，其他命令才有效。

        结束信号：在SCL 串行时钟线为高电平期间，SDA 线由低电平向高电平的变化表示终止信号，随着终止信号的出现，所有外部操作就结束。

IIC总线上数据传送的应答信号：
        应答信号：IIC总线进行数据传送时，传送的字节数并没有限制，但是每个字节长必须为8位长。数据传送过程中，先传送最高位（MSB），每一个被传送的字节后面都必须跟随着1位应答位（即一帧共有9位长）。

        1、应答信号为低电平时，规定为有效应答位（ACK，简称应答位），表示接收器已经成功地接收了该字节；

        2、应答信号为高电平时，规定为非应答位（NACK），一般表示接收器接收该字节没有成功。

        对于反馈有效应答位ACK的要求是：接收器在第9个时钟脉冲之前的低电平期间将数据线SDA拉低，并且确保在该时钟的高电平期间为稳定的低电平。 如果接收器是主控器，则在它收到最后一个字节后，发送一个NACK信号，以通知被控发送器结束数据发送，并释放数据线SDA，以便主控接收器发送一个停止信号P。

IIC总线上数据有效性：
        IIC总线进行数据传送时，时钟信号为高电平期间，数据线上的数据必须保持稳定；只有在时钟线上的信号为低电平期间，数据线上的高电平或低电平状态才允许变化。 

        即：SDA线上的数据在SCL时钟“高”期间必须是稳定的，只有当SCL线上的时钟信号为低时，数据线上的“高”或“低”状态才可以改变。

 IIC总线上数据帧格式：

IIC总线上传送的数据信号不仅包括真正的数据信号，并且包括地址信号。

       IIC总线规定，在起始信号后面必须传送一个从器件的地址（7位），第8位是数据传送的方向位（R/`W），用“0”来表示主器件发送（`W），“1”表示主器件接受数据（R）。每次数据传送总是由主器件产生终止信号而结束。但是，如果主器件希望继续占用总线进行新的数据传送，则可以不产生终止信号，而马上再次发出起始信号对另一从器件进行寻址操作。因此，在总线一次数据传送过程中，可以由以下几种组合方式。

      IIC （1）、主器件向从器件发送N个字节的数据。

        数据传送方向在整个传送的方向过程并没有变化，数据传送的格式如图所示。

       其中N个字节是由主机写入从器件的N个字节的数据。淡蓝色部分表示数据由主机向从机传送，粉红色部分则表示数据由从机向主机传送。

        上述的从设备地址为7位，紧接其后的读/写标志位决定了主器件的读写方向。写用“0” （低电平）来表示，读用“1” （高电平）来表示。

        1、主机首先产生START信号；
        2、然后紧跟着发送一个从机地址，这个地址共有7位，紧接着的第8位是数据方向位(R/`W)，“0”表示主机发送数据(写)，“1”表示主机接收数据(读)；

        3、主机发送地址时，总线上的每个从机都将这7位地址码与自己的地址进行比较，若相同，则认为自己正在被主机寻址，根据R/T位将自己确定为发送器和接收器；

        4、这时候主机等待从机的应答信号(A)；

        5、当主机收到应答信号时，发送要访问从机的那个地址， 继续等待从机的应答信号；

        6、当主机收到应答信号时，发送N个字节的数据，继续等待从机的N次应答信号；

        7、主机产生停止信号，结束传送过程。

       （2）、主器件读来自从机的N字节。

        除第一个寻址字节由主机发送，N个字节都是由从器件发送，主器件接收，数据传送的格式如图所示。

        在从机产生响应时，主机从发送变成接收，从机从接收变成发送。之后，数据由从机发送，主机接收，每个应答由主机产生，时钟信号仍由主机产生。若主机要终止本次传输，则发送一个非应答信号，紧接着主机产生停止条件。

        1、主机首先产生START信号；

        2、然后紧跟着发送一个从机地址，注意此时该地址的第8位为0，表明是向从机写命令；

        3、这时候主机等待从机的应答信号(ACK)；

        4、当主机收到应答信号时，发送要访问的地址，继续等待从机的应答信号；

        5、当主机收到应答信号后，主机要改变通信模式(主机将由发送变为接收，从机将由接收变为发送)所以主机重新发送一个开始start信号，然后紧跟着发送一个从机地址，注意此时该地址的第8位为1，表明将主机设置成接收模式开始读取数据；

        6、这时候主机等待从机的应答信号，当主机收到应答信号时，就可以接收1个字节的数据，当接收完成后，主机发送非应答信号，表示不再接收数据；

        7、主机进而产生停止信号，结束传送过程。

（3）、主器件的读、写操作。

        在一次数据传送过程中，主器件先发送一个字节的数据，然后再接收一个字节的数据，此时起始信号和从器件地址都要被重新产生一次，但两次读写的方向位刚好相反，数据传送的格式如图所示。

        图中的“RS”表示重新产生的起始信号，后面一个从设备地址表示重新产生的从器件地址。

        由上可知，无论哪种形式，起始信号、终止信号和从器件地址均由主器件发送，数据字节的传送方向则由主器件发出的寻址字节中的方向位决定，每个字节的传送都必须有应答位（A或者`A）相随。
 

c++static关键字的作用
 

c/c++共有

           1）：修饰全局变量时，表明一个全局变量只对定义在同一文件中的函数可见。                         

           2）：修饰局部变量时，表明该变量的值不会因为函数终止而丢失。              

           3）：修饰函数时，表明该函数只在同一文件中调用。

c++独有：

           4）：修饰类的数据成员，表明对该类所有对象这个数据成员都只有一个实例。即该实例归 所有对象共有。

           5）：用static修饰不访问非静态数据成员的类成员函数。这意味着一个静态成员函数只能访问它的参数、类的静态数据成员和全局变量

答：

Static的用途主要有两个，一是用于修饰存储类型使之成为静态存储类型，二是用于修饰链接属性使之成为内部链接属性。

1静态存储类型：

在函数内定义的静态局部变量，该变量存在内存的静态区，所以即使该函数运行结束，静态变量的值不会被销毁，函数下次运行时能仍用到这个值。

在函数外定义的静态变量——静态全局变量，该变量的作用域只能在定义该变量的文件中，不能被其他文件通过extern引用。

2 内部链接属性

       静态函数只能在声明它的源文件中使用。
 

const关键字的作用？

const使用：定义常量、修饰函数参数、修饰函数返回值
const 修饰类的成员变量，表示成员变量，不能被修改
如果const构成函数重载，const对象只能调用const函数，非const对象优先调用非const函数
const 函数只能调用const函数，非const函数可以调用const函数
类体外定义的const成员函数，在定义和声明处都需要const修饰符
1.5.2 const 作用
作用    说明
可以定义const常量    
便于进行类型检查    const常量有数据类型，而宏常量没有数据类型。编译器可以对前者进行类型安全检查，而对后者只进行字符替换，没有类型安全检查，并且在字符替换时可能会产生意料不到的错误
可以保护被修饰的东西    防止意外的修改，增强程序的健壮性。
可以很方便地进行参数的调整和修改    同宏定义一样，可以做到不变则已，一变都变
为函数重载提供了一个参考    void f(int i) {…} //一个函数 void f(int i) const {…} //上一个函数的重载
可以节省空间，避免不必要的内存分配    const定义常量从汇编的角度来看，只是给出了对应的内存地址，而不是象#define一样给出的是立即数，所以，const定义的常量在程序运行过程中只有一份拷贝，而#define定义的常量在内存中有若干个拷贝
提高了效率    编译器通常不为普通const常量分配存储空间，而是将它们保存在符号表中，这使得它成为一个编译期间的常量，没有了存储与读内存的操作，使得它的效率也很高

答：

1声明常变量，使得指定的变量不能被修改。

const int a = 5;/*a的值一直为5，不能被改变*/

const int b; b = 10;/*b的值被赋值为10后，不能被改变*/

const int *ptr; /*ptr为指向整型常量的指针，ptr的值可以修改，但不能修改其所指向的值*/

int *const ptr;/*ptr为指向整型的常量指针，ptr的值不能修改，但可以修改其所指向的值*/

const int *const ptr;/*ptr为指向整型常量的常量指针，ptr及其指向的值都不能修改*/

2修饰函数形参，使得形参在函数内不能被修改，表示输入参数。

如int fun(const int a);或int fun(const char *str);

3修饰函数返回值，使得函数的返回值不能被修改。

const char *getstr(void);使用：const *str= getstr();

const int getint(void);  使用：const int a =getint();

volatile关键字的作用？

volatile指定的关键字可能被系统、硬件、进程/线程改变，强制编译器每次从内存中取得该变量的值，而不是从被优化后的寄存器中读取。例子:硬件时钟;多线程中被多个任务共享的变量等。

问题4：extern关键字的作用？

答：

1用于修饰变量或函数，表明该变量或函数都是在别的文件中定义的，提示编译器在其他文件中寻找定义。

extern int a;

extern int *p;

extern int array[];

extern void fun(void);

其中，在函数的声明带有关键字extern，仅仅是暗示这个函数可能在别的源文件中定义，没有其他作用。如：

头文件A：A_MODULE.h中包含

extern int func(int a, int b);

源文件A: A_MODULE.c中

#include “A_MODULE.h”

int func(int a, int b)

{

         returna+b;

}

此时，展开头文件A_MODULE.h后，为

extern int func(int a, int b);/*虽然暗示可能在别的源文件中定义，但又在本文件中定义，所以extern并没有起到什么作用，但也不会产生错误*/

int func(int a, int b)

{

         returna+b;

}

new/delete 与 malloc/free 区别

开辟位置
严格来说，malloc动态开辟的内存在堆区，new开辟的叫做自用存储区
若不重载new操作符，c++编译器一般默认使用堆来实现自用存储，此时等价于堆区
特别：new可以不为对象分配内存
重载
new 、delete 是操作符，可以重载，只能在C++ 中使用。 malloc、free 是函数，可以覆盖，C、C++ 中都可以使用。
是否调用构造与析构函数
new 可以调用对象的构造函数，对应的delete 调用相应的析构函数。malloc 仅仅分配内存，free 仅仅回收内存，并不执行构造和析构函数
是否需要指定内存大小
malloc 需要显式指出开辟内存的大小，new 无需指定，编译器会自动计算
返回值类型
new返回的是某种数据类型指针，malloc返回的是void 指针，new比malloc更安全
new内存分配失败时，会抛出bac_alloc异常，不会返回NULL；malloc开辟内存失败会返回NULL指针，所以需要判断
 

头文件问题

#include < >：只搜索系统目录，不会搜索本地目录
#include " "：首先搜索本地目录，若找不到才会搜索系统目录

#includ typedef 和define 有什么区别

用法不同：typedef 用来定义一种数据类型的别名，增强程序的可读性。define 主要用来定义 常量，以及书写复杂使用频繁的宏。
执行时间不同：typedef 是编译过程的一部分，有类型检查的功能。define 是宏定义，是预编译的部分，其发生在编译之前，只是简单的进行字符串的替换，不进行类型的检查。
作用域不同：typedef 有作用域限定。define 不受作用域约束，只要是在define 声明后的引用 都是正确的。
对指针的操作不同：typedef 和define 定义的指针时有很大的区别。
注意：typedef 定义是语句， 因为句尾要加上分号。 而define不是语句，千万不
能在句尾加分号

 
指针数组数组指针

指针数组：int *a[10];
是一个数组，a[ ]里面存的是地址
数组指针：int (*a)[10];
是一个指针，指向整个数组

 函数传参

函数传参的三种方式：值传递，地址传递，引用传递
//值传递:就是函数调用时实参将数值传入给形参
//值传递时，如果形参发生，并不会影响实参
void swap01(int a,int b){
    int temp = a;
    a = b;
    b = temp;
}
//地址传递：利用指针作函数参数，可以修改实参的值
void swap02(int* a,int* b){
    int temp = *a;
    *a = *b;
    *b = temp;
}
//引用传递
//通过引用参数产生的效果同按地址传递是一样的。引用的语法更清楚简单
void swap03(int& a;int& b){
    int temp = a;
    a = b;
    b = temp;
}

指针与引用的区别

指针有自己的一块空间，而引用只是一个别名,所以不能创建引用的引用，引用必须初始化，而指针可用为空；
使用sizeof看一个指针的大小是4，而引用的大小则是被引用对象的大小；
指针和引用使用++运算符的意义不一样；引用自增自减时，是引用所代表的空间的值发生变化，而指针自增自减时是指针指向的位置发生变化
作为参数传递时，指针需要被解引用才可以对对象进行操作，而直接对引用的修改都会改变引用所指向的对象；
可以有const指针，但是没有const引用；
指针在使用中可以指向其它对象，但是引用只能是一个对象的引用，不能被改变；
指针可以有多级指针（**p），而引用止于一级；
如果返回动态内存分配的对象或者内存，必须使用指针，引用可能引起内存泄露。
引用本身不是一种数据类型，因此引用本身并不占存储单元，系统也不给引用分配存储单元，不能建立数组的引用
 

如何避免“野指针”

指针变量声明时没有被初始化。解决办法：指针声明时初始化，可以是具体的地址值，也可让它指向NULL。
指针p被free或者delete之后，没有置为NULL。解决办法：指针指向的内存空间被释放后指针应该指向NULL。
指针操作超越了变量的作用范围。解决办法：在变量的作用域结束前释放掉变量的地址空间并且让指针指向NULL。
 

sizeof 和strlen 的区别

sizeof是一个操作符，strlen是库函数。
sizeof的参数可以是数据的类型，也可以是变量、函数；而strlen只能用char*做参数且且以结尾为‘\0’的字符串。
编译器在编译时就计算出了sizeof的结果，而strlen函数必须在运行时才能计算出来。并且sizeof计算的是数据类型占内存的大小，而strlen计算的是字符串实际的长度。
数组做sizeof的参数不退化，传递给strlen就退化为指针了
sizeof不能返回被动态分配的数组或外部的数组的尺寸
sizeof不能作用于函数类型，不完全类型或位字段，不完全类型是指具有未知存储大小数据的类型，如未知存储大小的数组类型、未知内容的结构或联合类型、void类型等