IO Flashcards
Illustrieren und beschreiben Sie eine typische I/O-Schaltung.
GPIO = General purpose Input/Output: ist in jedes Pad einer digitalen integrierten Schaltung integriert.
Ein Bonddraht verbindet jedes Pad mit dem jeweiligen Pin. Die Pins sind auf eine Leiterplatte gelötet und bilden somit eine Schnittstelle zu den externen Schaltungen.
Die Schaltung besteht im Wesentlichen aus einem Ausgangsregister PORTx (einem D-Flip-Flop (DFF) mit SET und RESET Funktion).
Veranschaulichen und beschreiben Sie die Funktionsweise eines Push/Pull- und Open-Drain-Pins.
Open-Drain-Ausgang besteht aus einem einzelnen Mos-FET, der benötigt entweder ein interner oder ein externer Pull-up-Widerstand.
Erklären Sie typische Betriebsbedingungen für einen Mikrocontroller (Betriebsspannungen, Frequenz, Leistungsaufnahme, Stromquellenfähigkeiten pro I/O, Temperaturbereiche).
Betriebsspannung: +3.13V … +3.63V
Temperaturbereich: -40°C … +85°C
IO-Anzahl: 55 digital & 18 analog
Stromverbrauch:122mA
Was sind typische Parameter für Taster/Schalter?
● Temperaturbereich (z.B. -10°C bis 85°C)
● Geschützt gegen… (Staub, Spritzwasser, …)
● Lebensdauer (Anzahl Schaltzyklen, z.B. 2 Mio)
● Prelldauer (z.B. maximal 5ms)
● Widerstand geschlossen/offen (z.B. max . 100Ω / min. 50MΩ)
● Maximale Spannung/Strom (z.B. max. 24V / 50mA)
● Betätigungskraft
[Betont] Was bedeutet Prellen in Verbindung mit Knöpfen?
Context: Beim drücken des Buttons können daher mehrere Drucke wahrgenommen werden –> Fehlverhalten
Prellen:
Schalter befindet sich nicht direkt nach dem Schaltvorgang im gewählten Zustand, sondern schwingt vorher noch ein paarmal um die Schwelle.
Was ist ein Ringpuffer? Wofür wird es verwendet? Welche Funktionen werden benötigt, um einen solchen Puffer zu betreiben?
Ein Ringspeicher speichert Daten kontinuierlich in einem gewissen Zeitraum und überschreibt diese nach dem Ablaufen einer vorgegebenen Zeit wieder, um den Speicherplatz für neue Daten wieder freizugeben.
Funktionen: Init, put und get.
Welche Arten von LCDs (Liquid-Crystal-Display) werden häufig in Produkten für embedded systems verwendet?
● Numerische LCDs (16x1, 1-4 Zeilen)
● Graphische LCDs (Matrix 128x64, 256x64, … 640x480)
[Betont] Wie erkennt man die Kathode einer LED? Was passiert, wenn das Potential der Kathode (um einen Faktor größer als Uf) höher ist als das der Anode? Was passiert umgekehrt?
Bei bedrahteten Bauelementen ist meistens der Kathoden-Anschluss kürzer ausgeführt als der Anodenanschluss (Eselsbrücke: Kathode Kurz) oder die Fahne innerhalb der LED ist bei der Kathode die dickere/größere.
Kathodenpotenzial > Anodenpotenzial:
o bei kleinen Spannungen 🡪 Sperrbetrieb
o bei großen Spannungen 🡪 Durchbruch der LED
Anodenpotenzial > Kathodenpotenzial: LED befindet sich im Durchlassbereich sobald die Flussspannung Uf überschritten wird.
[Betont] Wie kann man die Helligkeit einer LED steuern?
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Wie kann man mit der Sprache C einen Logikpegel an einem Pin eines Mikrocontrollers ausgeben?
Output Data Register: GPIO -> ODR (Pegel kann direkt gesetzt werden)
GPIO -> BSRR, GPIO -> RSR (Diese 2 Register lassen uns die Bits setzen und löschen)
HAL_GPIO_WritePin(Register, PIN, SET/RESET);
HAL_GPIO_TogglePin(Register, PIN);
Wo finde ich symbolische Definitionen und Adressen eines I/O-Ports? Wie können diese genutzt werden?
Datenblatt bzw. Reference manual / programmer’s manual.
