外围设备

在嵌入式系统中，板上通信接口是指用于将各种集成电路与其他外围设备交互连接的通信通路或总线。 以下内容为常用板上通信接口：包括I2C、SPI、UART、1-Wire 1. I2C总线（Inter Integrated Circuit） I2C总线是一种同步、双向、半双工的两线式串行接口总线。这里，半双工的含义 是指在任意给定的时刻，只有一个方向上是可以通信的 。I2C总线最早由Philips半导体公司于20世纪80年代研发面市。I2C最初的设计目标是为微处理器/微控制器系统与电视机外围芯片之间的连接提供简单的方法。 I2C总线由两条总线组成：串行时钟线SCL和串行数据线SDA。 SCL线——负责产生同步时钟脉冲。 SDA线——负责在设备间传输串行数据。 I2C总线是共享的总线系统，因此可以将多个I2C设备连接到该系统上。连接到I2C总线上的设备既可以用作主设备，也可以用作从设备。主设备负责控制通信，通过对数据传输进行初始化/终止化，来发送数据并产生所需的同步时钟脉冲。从设备则是等待来自主设备的命令，并响应命令接收。主设备和从设备都可以作为发送设备或接收设备。无论主设备是作为发送设备还是接收设备，同步时钟信号都只能由主设备产生。在相同的总线上，I2C支持多个主设备的同时存在。图1-1显示了I2C总线上主设备和从设备的连接关系。 图1-1 　　　　　　　　　　　　　　　　　　图1-2

Linux-内核态与用户态 内核态: CPU可以访问内存所有数据, 包括外围设备, 例如硬盘, 网卡. CPU也可以将自己从一个程序切换到另一个程序 用户态: 只能受限的访问内存, 且不允许访问外围设备. 占用CPU的能力被剥夺, CPU资源可以被其他程序获取 为什么要有用户态和内核态 由于需要限制不同的程序之间的访问能力, 防止他们获取别的程序的内存数据, 或者获取外围设备的数据, 并发送到网络, CPU划分出两个权限等级 -- 用户态 和 内核态 用户态与内核态的切换 所有用户程序都是运行在用户态的, 但是有时候程序确实需要做一些内核态的事情, 例如从硬盘读取数据, 或者从键盘获取输入等. 而唯一可以做这些事情的就是操作系统, 所以此时程序就需要先操作系统请求以程序的名义来执行这些操作. 这时需要一个这样的机制: 用户态程序切换到内核态, 但是不能控制在内核态中执行的指令 这种机制叫 系统调用 , 在CPU中的实现称之为 陷阱指令 (Trap Instruction) 他们的工作流程如下: 用户态程序将一些数据值放在寄存器中, 或者使用参数创建一个堆栈(stack frame), 以此表明需要操作系统提供的服务. 用户态程序执行陷阱指令 CPU切换到内核态, 并跳到位于内存指定位置的指令, 这些指令是操作系统的一部分, 他们具有内存保护, 不可被用户态程序访问

内核态: CPU可以访问内存所有数据, 包括外围设备, 例如硬盘, 网卡. CPU也可以将自己从一个程序切换到另一个程序 用户态: 只能受限的访问内存, 且不允许访问外围设备. 占用CPU的能力被剥夺, CPU资源可以被其他程序获取 为什么要有用户态和内核态 由于需要限制不同的程序之间的访问能力, 防止他们获取别的程序的内存数据, 或者获取外围设备的数据, 并发送到网络, CPU划分出两个权限等级 -- 用户态 和 内核态 用户态与内核态的切换 所有用户程序都是运行在用户态的, 但是有时候程序确实需要做一些内核态的事情, 例如从硬盘读取数据, 或者从键盘获取输入等. 而唯一可以做这些事情的就是操作系统, 所以此时程序就需要先操作系统请求以程序的名义来执行这些操作. 这时需要一个这样的机制: 用户态程序切换到内核态, 但是不能控制在内核态中执行的指令 这种机制叫 系统调用 , 在CPU中的实现称之为 陷阱指令 (Trap Instruction) 他们的工作流程如下: 用户态程序将一些数据值放在寄存器中, 或者使用参数创建一个堆栈(stack frame), 以此表明需要操作系统提供的服务. 用户态程序执行陷阱指令 CPU切换到内核态, 并跳到位于内存指定位置的指令, 这些指令是操作系统的一部分, 他们具有内存保护, 不可被用户态程序访问 这些指令称之为陷阱(trap

内核态: CPU可以访问内存所有数据, 包括外围设备, 例如硬盘, 网卡. CPU也可以将自己从一个程序切换到另一个程序 用户态: 只能受限的访问内存, 且不允许访问外围设备. 占用CPU的能力被剥夺, CPU资源可以被其他程序获取 为什么要有用户态和内核态 由于需要限制不同的程序之间的访问能力, 防止他们获取别的程序的内存数据, 或者获取外围设备的数据, 并发送到网络, CPU划分出两个权限等级 -- 用户态 和 内核态 用户态与内核态的切换 所有用户程序都是运行在用户态的, 但是有时候程序确实需要做一些内核态的事情, 例如从硬盘读取数据, 或者从键盘获取输入等. 而唯一可以做这些事情的就是操作系统, 所以此时程序就需要先操作系统请求以程序的名义来执行这些操作. 这时需要一个这样的机制: 用户态程序切换到内核态, 但是不能控制在内核态中执行的指令 这种机制叫 系统调用 , 在CPU中的实现称之为 陷阱指令 (Trap Instruction) 他们的工作流程如下: 用户态程序将一些数据值放在寄存器中, 或者使用参数创建一个堆栈(stack frame), 以此表明需要操作系统提供的服务. 用户态程序执行陷阱指令 CPU切换到内核态, 并跳到位于内存指定位置的指令, 这些指令是操作系统的一部分, 他们具有内存保护, 不可被用户态程序访问 这些指令称之为陷阱(trap

内核态(Kernel Mode)与用户态(User Mode) 原文: http://www.cnblogs.com/zemliu/p/3695503.html 内核态: CPU可以访问内存所有数据, 包括外围设备, 例如硬盘, 网卡. CPU也可以将自己从一个程序切换到另一个程序 用户态: 只能受限的访问内存, 且不允许访问外围设备. 占用CPU的能力被剥夺, CPU资源可以被其他程序获取 为什么要有用户态和内核态 由于需要限制不同的程序之间的访问能力, 防止他们获取别的程序的内存数据, 或者获取外围设备的数据, 并发送到网络, CPU划分出两个权限等级 -- 用户态 和 内核态 用户态与内核态的切换 所有用户程序都是运行在用户态的, 但是有时候程序确实需要做一些内核态的事情, 例如从硬盘读取数据, 或者从键盘获取输入等. 而唯一可以做这些事情的就是操作系统, 所以此时程序就需要先操作系统请求以程序的名义来执行这些操作. 这时需要一个这样的机制: 用户态程序切换到内核态, 但是不能控制在内核态中执行的指令 这种机制叫系统调用, 在CPU中的实现称之为陷阱指令(Trap Instruction) 他们的工作流程如下: 1. 用户态程序将一些数据值放在寄存器中, 或者使用参数创建一个堆栈(stack frame), 以此表明需要操作系统提供的服务. 2. 用户态程序执行陷阱指令 3.

BLE 设备工作的第一步就是向外广播数据。广播数据中带有设备相关的信息。本文主要说一下 BLE 的广播中的数据的规范以及广播包的解析。 广播模式 BLE 中有两种角色 Central 和 Peripheral ，也就是中心设备和外围设备。中心设备可以主动连接外围设备，外围设备发送广播或者被中心设备连接。外围通过广播被中心设备发现，广播中带有外围设备自身的相关信息。 广播包有两种： 广播包 （Advertising Data）和 响应包 （Scan Response），其中广播包是每个设备必须广播的，而响应包是可选的。 数据包的格式如下图所示（图片来自官方 Spec）： 每个包都是 31 字节，数据包中分为有效数据（significant）和无效数据（non-significant）两部分。 有效数据部分 ：包含若干个广播数据单元，称为 AD Structure 。如图中所示，AD Structure 的组成是：第一个字节是长度值 Len ，表示接下来的 Len 个字节是数据部分。数据部分的第一个字节表示数据的类型 AD Type ，剩下的 Len - 1 个字节是真正的数据 AD data 。其中 AD type 非常关键，决定了 AD Data 的数据代表的是什么和怎么解析，这个在后面会详细讲； 无效数据部分 ：因为广播包的长度必须是 31 个 byte，如果有效数据部分不到

HoloLens提供了通过蓝牙使用配件的能力。使用附件两种常见情况是用来点击手势和虚拟键盘。对本文来讲，两个最常见的配件就是HoloLens Clicker（点击器）和蓝牙键盘。HoloLens包含了一个蓝牙4.1射频器，同时支持蓝牙HID和蓝牙GATT配置文件。 配对蓝牙附件 Pairing bluetooth accessories HoloLens配对一个蓝牙外围设备的体验和在Windows 10桌面和移动端配对类似： 从开始菜单，进入设置 前往设备菜单 如果蓝牙是关闭的，则打开蓝牙开关 使你的蓝牙设备进入 配对 模式。不同的设备做法都不一样。大部分蓝牙设备通过长按一个或多个按钮进入配对模式 等待设备名称出现在蓝牙设备列表中。一旦出现，就点击配对按钮。如果你周围有很多设备的话，你需要滑动列表去寻找你的设备，然后尝试配对 当和具有输入能力的蓝牙附件配对时，可能会出现6位或8位数字pin码。确保你输入了正确的pin码，以完成配对 点击器 HoloLens Clicker HoloLens Clicker是第一款为HoloLens特别定制的外围设备，它被包含在HoloLens开发者版套件中。HoloLens Clicker允许用户使用最小的手部移动来实现点击和滑动，以来替换点击手势（Air-tap)/它不是所有手势的替代品。例如，绽开手势（Bloom)和缩放或移动手势使用了手的运动

学习任务： 掌握计算机硬件系统的组成 理解存储程序计算机 理解计算机总线 理解CPU 理解存储器及其层次 理解外围设备及其控制 掌握计算机硬件系统的组成 计算机硬件系统包括了中央存储器，主存储器，外围设备，等有效的组件。 他们通过计算机的系统总线加以连接。 中央存储器包括了运算单元，控制单元 运算单元用以执行具体的机器指令等运算 控制单元则解译机器指令 主存储器用于存储正在执行的程序和数据 外围设备包括 显示器等输出设备 键盘鼠标等输入设备 硬盘等存储设备 网络通信设备 现在的计算机大多是基于 冯*诺依曼模型设计的---存储程序计算机 存储程序计算机在体系结构上的主要特点： 以运算单元为中心，控制流由指令流产生 采取存储程序原理，面向主存组织数据流 主存是按地址访问，线性编址的空间 指令由操作码和地址码组成 数据以二进制编码 存储器是这个魔性的核心部分 cpu的控制器，运算器都面向存储器进行操作 外围设备也针对存储器进行数据的输入输出 计算机的存储器，处理器，和各项输入输出设备，需要通过总线将其连接起来 理解存储程序计算机 理解计算机总线 总线（Bus）是计算机的各种功能部件之间传送信息的公共同通信干线，他是CPU，内存，输入谁出设备传递信息的公用通道 计算机的各个部件通过总线相连接，外围设备通过相应的借口电路再与总线相连接，从而形成了计算机硬件系统 总线按照所传输的信息种类

应用和硬件的关系 我们作为程序员一般很少直接操控硬件，我们一般通过 C、Java 等高级语言编写的程序起到间接控制硬件的作用。所以大家很少直接接触到硬件的指令，硬件的控制是由 Windows 操作系统 全权负责的。 你一定猜到我要说什么了，没错，我会说但是，任何事情没有绝对性，环境的不同会造成结果的偏差。虽然程序员没法直接控制硬件，并且 Windows 屏蔽了控制硬件的细节，但是 Windows 却为你开放了 系统调用 功能来实现对硬件的控制。在 Windows 中，系统调用称为 API ，API 就是应用调用的函数，这些函数的实体被存放在 DLL 文件中。 下面我们来看一个通过系统调用来间接控制硬件的实例 假如要在窗口中显示字符串，就可以使用 Windows API 中的 TextOut 函数。TextOut 函数的语法（C 语言）如下 BOOL TextOut{ HDC hdc, // 设备描述表的句柄 int nXStart, // 显示字符串的 x 坐标 int nYStart, // 显示字符串的 y 坐标 LPCTSTR lpString, // 指向字符串的指针 int cbString // 字符串的文字数 } 那么，在处理 TextOut 函数的内容时，Windows 做了些什么呢？从结果来看，Windows 直接控制了作为硬件的显示器。但 Windows

　　这是一篇杂记，记录了操作系统层面与I/O管理的零散知识点，用于温习使用。由于I/O管理是一个很大的范畴，后续会不断按照自己的生产需求来补充用的到的知识点。计算机系统是人造系统，没有绝对的对错（相对于自然系统的绝对性），只有特定场景下的优劣。我们在理解一块知识时应当从它提出的背景以及要解决的问题出发，去理解机制而不是纠结于如何具体的实现。即使目的相同，不同的公司或开发者在不同场景下的实现也不尽相同，了解几个例子加深自己的理解、帮助自己构建起知识体系即可（个人观点）。 设备控制器 　　设备控制器是计算机中的一个实体，其主要职责是 控制一个或多个I/O设 备，以实现I/O设备和计算机之间的数据交换。它是 CPU与I/O设备之间的接口 ，它接收从CPU发来的命令，并去控制I/O设备工作， 以使处理机从繁杂的设备控制事务中解脱出来 。设备控制器是一个 可编址 的设备，当它仅控制一个设备时，它只有一个唯一的设备地址；若控制可连接多个设备时，则应含有多个设备地址，并使每一个设备地址对应一个设备。设备控制器的复杂性因不同设备而异，相差甚大，于是可把设备控制器分成两类：一类是用于控制 字符设备 的控制器，另一类是用于控制 块设备 的控制器。在微型机和小型机中的控制器，常做成印刷电路卡形式，因而也常称为接口卡，可将它插入计算机。有些控制器还可以处理两个、四个或八个同类设备。 　　控制器由