裸机开发和单片机的区别：
|--------------|-------------------------------------------------------------------------|----------------------------------------------------------|
| 对比维度 | ARM 裸机开发（以 IMX6ULL 等 Cortex-A 系列为例） | 单片机开发（以 51/STM32 等 Cortex-M 系列为例） |
| 核心架构 | 基于 Cortex-A 系列，带MMU（内存管理单元）、Cache 缓存，支持虚拟内存，复杂多核 / 多总线架构 | 基于 Cortex-M/8051 等，无 MMU、无 Cache，单总线极简架构，纯实时控制 |
| 启动流程 | 必须手动编写启动文件（start.S），完成关看门狗、时钟树配置、栈初始化、重定位数据段、清 BSS 段后，才能跳转到 main 函数 | 上电直接执行，无需手动写启动文件，复位后直接进入 main 函数，流程极简 |
| 时钟配置 | 必须手动配置PLL、总线分频、时钟树，所有外设时钟需单独使能，否则外设无法工作 | 多数外设默认时钟已配置，仅需简单分频 / 使能，时钟树结构简单 |
| 开发方式 | 几乎无官方标准库，全程寄存器操作，所有驱动（UART/GPIO/ 定时器等）需从零编写 | 官方提供完善 HAL/LL 库 / 标准库，直接调用库函数开发，无需手动操作寄存器 |
| 工具链与编译 | 必须使用交叉编译工具链（如 arm-linux-gnueabihf-gcc），生成 bin 文件，通过 SD 卡 / USB 下载 | 直接使用 IDE（Keil/STM32CubeIDE）本地编译，通过 ST-Link/J-Link 一键下载调试 |
| 资源与寻址 | 4GB 完整寻址空间，片上资源丰富（大 Flash/RAM、多外设），外设地址分散，需复杂地址映射 | 小地址空间，Flash/RAM 容量小，外设直接挂内核，地址映射简单 |
| 应用场景 | 底层原理学习、Linux 驱动开发前置、高端嵌入式产品裸机开发 | 工业控制、物联网终端、小家电等实时控制类小项目 |
| 学习门槛 | 门槛高，需掌握 ARM 架构、汇编、时钟原理、链接脚本等底层知识 | 门槛低，上手快，专注应用层控制，无需深入架构原理 |
| 调试方式 | 多为离线调试，依赖串口打印、JTAG/SWD 调试成本高 | 支持在线实时调试，断点、变量查看等功能完善，调试便捷 |
| 可扩展性 | 可直接移植 Linux 系统，为上层系统开发打基础 | 仅支持裸机 / RTOS，无法移植完整 Linux 系统 |
DAY1
1 .RISC和CISC 是什么？
RISC（精简指令集）
指令少，简单，长度固定·
执行快，功耗低
常见代表：ARM，RISC-V
比如imx6ull /ARM9/Cortex-A都是RISC
CISC（复杂指令集）
指令多，复杂，长度不固定
功能强，但慢，费电
代表：x86(Intel / AMD )
总结ARM = RISC CPU = CISC
- pc lr sp cpsr spsr 寄存器的作用
pc 存下一条指令的地址。
lr 函数调用的时候，存返回地址----函数跑完，回通过他回到原来的位置
sp 栈顶指针，指向栈的顶部-----存临时变量，函数现场
cpsr 当前程序状态寄存器 -------存标志位（正负，进错位），工作模式，中断开关
spcr 进入异常时，备份程序的当前运行状态
3 .什么是MMU?
作用 ：
管理虚拟内存到物理内存的映射
裸机必须关闭
linux驱动必须打开
4 . 什么是cache icache dcache ?
cache: CPU内部高速缓存
解决：CPU很快，内存很慢-----用cache 缓冲
icache :存指令
dcahe:存数据
cache 就是CPU的临时小书桌，比内存快几十倍
5 .单总线 VS多总线
单总线：
所有设备用一根总线
简单，便宜，慢，会堵塞
多总线;
高速设备一条，低速设备一条
快，不堵，结构复杂
总结：一个不堵，一个堵
6，AHB总线 VS APB总线
AHB：高速总线
给CPU RAM LCD 网卡
APB：低速总线
给 串口，定时器，GPIO, SPI, 12C
7 .编译程序需要哪几个步骤？
预处理：头文件，宏的展开
编译：生成汇编代码.s
汇编；生成机器码.o
链接：生成可执行程序
8 . imx6ull 内核与指令集
内核：cortex-A7
指令集：ARMv7-A
- ARM有几种工作模式？
User:用户工作模式
FIQ：紧急中断
IRQ：外部中断
SVC; 复位或软中断
abort：存储异常
undef 执行未被定义的指令
system 系统模式----用户模式的特权模式
Linux 内核跑在 SVC
应用程序跑在 User
- ARM的异常处理流程
备份cpsr到spsr
lr保存返回地址
关闭中断（视为异常类型）
跳去异常向量表
执行异常处理
恢复spcr到cpsr---跳回lr继续执行
11 . ARM9 和 Cortex-A 各有多少寄存器？
ARM9: 37个
Cortex-A : 40个
DAY2
- 立即数如何判断？
数值范围在0-0xFF之间的8位基础数，并且最右边含有偶数个0.
- b / bl / bx 指令的区别？
b 无条件跳转，不保存lr.正负32MB，用于死循环，长跳转（不返回）
bl 带链接跳转，保存下一条指令地址存入正负32MB，用于函数调用（需要返回）
bx 带状态切换跳转（blx:可保存lr）,任意32位地址，用于切换ARM状态，跳转绝对地址。
- 栈的分类及特性？
满递减栈：由高到低存储，sp指向最后一个有效数据 ARM默认 *--psr,先减再写数据。
空递减栈：由高到低存储，sp指向下一个空闲的位置 少见
满递增栈：由低到高存储 sp指向最后一个有效数据 x86常用
空递增栈：由低到高存储 sp指向下一个空闲位置 少见 先写数据，再挪动指针
- ARM汇编调用C函数，C函数调用汇编函数有什么规则？
ARM汇编调用C函数时：
import main
bl main
规则1：传参
前4个参数：用r0-r3（超过的话使用栈来传递）
返回值：用r0返回
规则2：栈操作规范
调用前：压栈保护现场：stmfd sp!,{r1-r12,lr}
掉用后：出栈恢复现场: ldmfd sp!,{r1-r2,lr}
C函数调用汇编里面的函数的时候
在main.c中的声明：
extern int asm_max(int a,int b);
_as,max(10,20)
在汇编程序中：
export asm_max
规则1：寄存器使用规范
参数接收：r0-r3接收C传递的前4个参数
返回值：用 r0 返回
返回指令：用bx lr返回，恢复C程序的执行
SOC：
核心定位：核心板的【大脑+主控】，相当于电脑的CPU
·本质：是把CPU,GPU，总线控制器，外设接口（UART,SPI,GPIO,I2C）等全部集结在一颗芯片里面的【超级芯片】
·我们所写的汇编启动代码，C语言程序，Linux系统，全部都在SOC中运行，他是整个系统的绝对核心。
·我们所写的代码里：中断向量表，复位函数，栈初始化，时钟配置，都是给soc写的，用来初始化这颗主控芯片。
RAM / DDR3 512MB (运行内存)
·核心定位：核心板的（运行内存），相当于内存条------读写速度快，掉电数据丢失
·SOC可以直接从内存上面读取数据
·用来存放程序的临时变量，栈空间，堆空间（代码里面的 ldr sp, =0x84000000）,栈就放在DDR3里面
·Linux在运行的时候 ，所有进程，内存数据都存在这里。
EMMC / NAND FLASH 8GB(存储芯片 )
核心定位：核心板的【硬盘】，相当于电脑的SSD/机械硬盘
·本质：掉电数据不丢失，永久存储数据，文件，系统。
核心作用：
·用来存放我的裸机程序，uboot,linux内核，设备树，根文件系统
·相当于系统的仓库，芯片上电后，从EMMC里把程序加载到DDR3中运行
·8GB 容量用来存系统，文件，数据。
关键特性：
·属于NAND FLASH中的一种（EMMC是封装好的NAND Flash ，带主控）
·读/ 写速度比DDR3慢，掉电数据不丢失
核心板接口（邮票孔/ 插针接口）
本质：·把SOC的所有外设引脚（GPIO , UART , SPI , I2C , LCD , 网口）引出来，用来接底板或外设。
开始进行代码操作：
·配制异常向量表
·所有时钟初始化R0-R6-----打开所有的外设，相当于提前开
初始化led的模式
置电平，来控制led
复位入口：
SOC 通过读取控制灯的寄存器来点灯
DAY3
|------------------------------------------|-------------------------------|-----------------------------------------------|
| 工具 | 定义 | 核心作用 |
| gcc（arm-linux-gnueabihf-gcc） | GNU 交叉编译器，用于将 C / 汇编源码编译为目标文件 | 对.c/.S源码执行语法检查、代码生成，输出.o目标文件，仅编译不链接 |
| ld（arm-linux-gnueabihf-ld） | GNU 链接器，用于整合多个目标文件 | 按照链接脚本规则，将多个.o文件链接为 ELF 格式可执行文件，分配内存地址、解决函数引用 |
| objcopy（arm-linux-gnueabihf-objcopy） | GNU 格式转换器，用于 ELF 与二进制互转 | 将带符号 / 调试信息的 ELF 文件，转为裸机可烧录的纯二进制.bin文件，去除冗余信息 |
| objdump（arm-linux-gnueabihf-objdump） | GNU 反汇编器，用于代码分析调试 | 将 ELF 文件反汇编为汇编代码，用于查看代码逻辑、验证链接地址、排查错误 |
- 链接脚本 imx6ull.lds的核心配置
·程序入口：ENTRY_(_start),指定芯片上电第一行执行的代码（汇编启动文件的_start标签）
·代码段地址：-Ttext 0x87800000,指定代码在 IMX6ULL DDR 中的运行地址。
·段分配：定义 . text(代码段)分为：
rodata(只读数据段)
data(数据段)，
bss（未初始化的数据）
·链接顺序：指定 start.o 优先链接，保证复位入口在代码最前端。
·栈地址：配置C语言运行所需的栈的空间地址，为C语言执行提供基础
- beep和led 实验
·led实验：配置GPIO_IO03的MUX(复用功能)，PAD(电气属性)，再通过GPIOS输出高低电平来控制。
·beep实验：配置对应的GPIO的MUX,PAD,再通过GPIO输出低电平，导通PNP三极管，驱动蜂鸣器发声。
完整的流程：编译（gcc）----->链接（ld）------->格式转换(objcopy)------>烧录到SD卡上，上电后程序运行，灯亮，器响。
DAY4:
上电复位
↓
进入 start.S 的 _start 中断向量表入口
↓
跳转到 _reset_handler 复位初始化
↓
【1. 配置 CP15 协处理器】
关闭 ICache、配置内存相关
→ 目的：保证中断向量表不被缓存干扰
↓
【2. 设置 IRQ 模式栈】
cps #0x12
ldr sp, =0x86000000
↓
【3. 设置 System 模式栈（C语言用）】
cps #0x1F
ldr sp, =0x84000000
↓
【4. 开启 CPU 总中断】
cpsie i
↓
【5. 清空 bss 段（全局变量清0）】
bl _bss_clear
↓
【6. 进入 C 语言 main 函数】
b main
↓
=====================================
进入 main
↓
【1. 中断系统初始化】
system_interrupt_init
↓
├─ 设置中断向量表基地址 VBAR = 0x87800000
└─ 初始化 GIC 中断控制器
↓
【2. 打开所有外设时钟】
enable_clocks
↓
【3. 初始化 LED、蜂鸣器】
led_init、beep_init
↓
【4. 按键中断初始化（核心配置）】
key_init
↓
├─ 配置 GPIO1_IO18 复用为 GPIO
├─ 配置引脚电气属性
├─ 设置为输入模式 GDIR
├─ 设置中断触发方式 ICR2
├─ 打开 GPIO 中断屏蔽 IMR
├─ 设置 GIC 中断优先级
└─ 使能 GIC 对应中断号
↓
【5. 主循环等待中断】
while(1) { delay(); }
=====================================
↓
【外部事件：按键按下】
↓
GPIO1_IO18 产生中断信号
↓
中断发送到 GIC 中断控制器
↓
GIC 仲裁优先级 → 发给 CPU
↓
CPU 检测到 IRQ 中断请求
↓
硬件自动跳转到 start.S 的 _irq_handler
↓
=====================================
【中断响应流程】
↓
- 修正返回地址
sub lr, lr, #4
↓
- 保护现场（压栈 R0~R12, LR）
stmfd sp!, {r0-r12, lr}
↓
- 从 GIC 读取当前中断号
↓
- 进入 System 模式，方便调用 C 函数
↓
- 保存 LR，调用 C 语言中断处理函数
bl system_interrupt_handler
↓
=====================================
【C 语言中断服务流程】
↓
- 判断中断号是否为 GPIO1 组中断
↓
- 判断是否是 GPIO1_IO18 触发的中断
↓
- 执行中断动作：led_on()
↓
- 清除中断标志位 ISR
（必须，否则会重复进中断）
↓
中断函数执行完毕，返回汇编
=====================================
↓
【中断返回流程】
↓
- 通知 GIC 中断处理完成
↓
- 恢复现场（出栈 R0~R12, PC）
ldmfd sp!, {r0-r12, pc}
↓
- CPU 自动恢复 CPSR、返回主程序断点
↓
回到 main 的 while(1) 继续等待下一次中断
DAY5:
- 什么时PPL， Prescaler, FPD,他们各自的用途是什么？
·PPL：锁相环电路-----倍频
·Prescaler: 预分频器------分频
·PFD：相位频率检测器----也可以分频也可以倍频
- IMX6ULL中有几个锁相环，几个相位分数分配器？
·7个独立的PPL:PPL1--PPL7
·PLL2和PLL3各含有4个相位频率检测器（PFD）
- 简述ARM PLL的配置
- IMX6ULL 中的EPIT和GPT的工作原理是什么？
|-------------|------------------------------------------------------------------------------------------------|---------------------------------------------------------------------------|
| 对比项 | EPIT 定时器 | GPT 定时器 |
| 全称 | Event Periodic Interrupt Timer事件周期性中断定时器 | General Purpose Timer通用定时器 |
| 计数方式 | 固定向下计数从装载值开始，减到 0 触发事件 | 可向上 / 向下计数更灵活，支持自由运行模式 |
| 核心工作原理 | 1. 选择时钟源（通常为 IPG_CLK） 2. 经过预分频得到计数时钟 3. 从 LR 寄存器加载初值并向下计数 4. 计到 0 时自动触发中断5. 自动重载 LR 值，循环定时 | 1. 可选多种时钟源 2. 经预分频后开始计数 3. 可配置为自由运行或比较匹配 4. 支持输入捕获、输出比较 5. 溢出或匹配时触发中断 |
| 主要功能 | 专注做周期性定时中断简单、稳定、适合系统节拍 | 功能更全：定时、输入捕获、PWM、脉冲测量 |
| 自动重载 | 支持，计到 0 自动重装 | 可自由配置是否重载 |
| 低功耗特性 | 支持停止模式下运行 | 一般不支持低功耗独立运行 |
| 典型用途 | 周期性任务、系统滴答、延时 | 测频率、测脉宽、输出方波 / PWM |
| 与你代码关系 | 依赖配置好的 IPG_CLK_ROOT | 同样使用 AHB/IPG 时钟，依赖时钟初始化 |
|--------------|----------------------------------------------------|----------------------------|
| 对比项目 | 同步通信 | 异步通信 |
| 是否有时钟线 | 有独立时钟线（SCLK、SCK、SCL） | 无时钟线，只有数据线 ± 地线 |
| 时钟来源 | 主机统一提供时钟，收发共用同一时钟 | 收发双方各自使用内部时钟，相互独立 |
| 时钟使用方式 | 以时钟边沿为基准，时钟一跳传一位 | 按约定波特率，用内部定时器定时采样 |
| 同步机制 | 时钟线同步：时钟决定何时采样、何时发送 | 帧格式同步：靠起始位对齐，之后按时间间隔采样 |
| 时钟线的作用 | 1. 统一收发时序，保证步调一致2. 明确告诉对方 "此刻数据有效"3. 从根本上避免数据错位、误码 | 无时钟线，依靠事先约定的波特率代替时钟功能 |
| 对时钟精度要求 | 极高，必须严格同源或高度同步 | 较低，只要频率接近、误差在容忍范围即可 |
| 数据传输特点 | 连续传输，效率高，适合高速通信 | 按帧传输，每帧带起始位 / 停止位，有额外开销 |
| 优点 | 速度快、协议简单、抗干扰强、不易出错 | 线路少、实现简单、适合远距离、布线方便 |
| 缺点 | 多一根线，布线复杂，远距离时钟易畸变 | 速度相对较低，帧结构占用额外带宽 |
| 典型硬件接口 | SPI、I2C、同步 UART、CAN (量化同步)、各类总线 | 标准 UART（串口）、蓝牙、USB (含特殊同步) |
1，单工：固定了通信的发送方和接收方。
半双工：通信双方都可以发送和接收数据，但不能同一时刻进行发送和接收。
全双工：通信双方可以同时进行数据的接手和发送。本质是收发分离。
2.串口通信：用一条线进行数据的传输，单次接收一长串的bit。
并行通信：用多条线进行数据的传输，多条线同时发送一个bit。
3，异步通信：通信双方按照起始位和约定好的波特率，利用各自时钟进行通信，不需要时钟线。
同步通信：通信双按照一条时钟线的频率，来进行特定周期通信。
4，串口通信属于异步串行全双工通信。
5，串口通信的电器表达：
电平标准：
TTL电平
RS-232电平
接口形式：
UART：仅需TX,RX,GND 三根线。
波特率的范围常见：115200,9600 频率越高抗干扰能力越差。
I2C时序传输：
问题 1：描述 IIC 通信的时序
IIC 是双线同步通信，核心时序有四个：起始是 SCL 高时 SDA 高变低，停止是 SCL 高时 SDA 低变高；数据在 SCL 低时变化、高时采样，高位在前；每字节后紧跟应答位，ACK 为低表示继续，NACK 为高表示停止。通信分为写操作（发地址 + 数据）和读操作（先写地址定位，再发重复起始读数据），通过 ACK 保证传输可靠。
问题 2：AT24C02 实验代码调试要点
首先完成硬件调试，检查上拉电阻、接线和电源，用逻辑分析仪验证 100kHz 时钟和时序正常；然后调试代码，实现 I2C 基础时序函数和 AT24C02 的字节写、页写、随机读、连续读驱动，添加 ACK 校验和写周期延时；最后验证读写功能，确保数据掉电不丢失，页写不溢出，连续读逻辑正确。
流程细节：
总线空闲时：
时钟线SCL和数据线SDA都为高电平，谁先在数据线上产生一个低电平0，谁就赢得了总线的控制权（总线抢占），即认为发送了一个start信号，通信开始，作为主机（发送方）；
主机发送数据时：
遵循MSB优先原则
在SCL为低电平时，只能发送方改变SDA，接收方不能采样SDA
SCL为高电平时，只能接收方采样SDA，发送方需保证SDA稳定
每一次通信都是先发送从机地址（7位）+数据流向位（0：主发从接；1：从发主接）
发送完8位数据时，在第9个时钟周期必须发送应答类型（ACK/NACK）
数据传输：（都先要主机发送从机地址+数据流向位（0：主发从接）+要写、读的寄存器地址）
写时序（主机发送，从机应答）：主机发送一字节数据，从机回复一个应答类型，从机接收到ACK就继续向从机发送数据，直到收到NACK应答类型
读时序（从机发送，主机应答）：重新发送start信号；再次发送从机地址，主机切换数据流向位（1：从发主接），开始连续读取数据（先应答，再读取数据，发ACK告诉从机我开始读了，你发送数据），直到主机读到倒数第二个数据时，发给从机NACK，告诉从机，下一个数据是最后一个了，你不用再发送数据了），读取结束发送stop
stop停止：SCL保持高电平时，SDA从低到高，并保持稳定，视为通信停止
- 什么是ADC？
把模拟信号转换成数字信号的转换器。
- 什么是ADC的基准电压？
是ADC进行模数转换时的参考电压，他决定了ADC输入电压的量程范围。
- ADC的工作原理是什么？
·采样：在特定的时间点对于模拟信号进行采取，获取该时刻的电压值。
·保持：把采集到的电压保持一段时间，便于后续处理。
·量化：根据参考电压的值和保持的电压进行比较，并且把他转换成离散的数字等级。
·编码：把量化后的等级转换为对应的二进制数字输出。
逐次逼近法：
核心是把连续变化的电压或电流，转换成离散的二进制代码。
- 什么是ADC的分辨率？常见的分辨率有哪些？
ADC的分辨率指的是ADC能够分辨的最小模电压变化量,分辨率越高对于，量化的误差越小，转换结果越接近真实的模拟电压值。
常见的分辨率有：8位，10位，12位，14位，16位，24位等。
·8位：可以区分 2^8 = 256 个不同的电压等级。
- 假设采用12位分辨率，基准电压为3.3v，量化结果为n时的实际电压应该如何计算？
n * 3.3 / 2^12 = n/4096 *3.3