vault backup: 2026-03-19 17:03:08

!Wikipedia/Hardware Skills.md

@@ -0,0 +1,257 @@
+Аппаратная часть. 
+# **i2C (Inter-Integrated Circuit)**
+1. **Общие вопросы и логика работы** 
+	1. Шина _двухпроводная_: SDA (данные) и SCL (тактовый). OpenDrain линия + pull up резисторы. 
+		1. Что означает Open Drain?  
+		   Устройства могут только тянуть линию вниз (0), а “1” формируется резистором подтяжки.
+		2. Опишите преимущества:
+			1. Арбитраж. Несколько устройств на шине
+			2. Отсутствие конфликтов (драйвер против драйвера)
+		3. Pull up резисторы. Для чего нужны:
+			1. Чтобы линии SDA и SCL могли уходить в состояние логической “1”.
+			2. Типичные значения: **2.2–10 кΩ** (зависит от скорости и ёмкости линии).
+		4. Что будет если pull up слишком большой? 
+			1. Медленный rise-time
+			2. Ошибки на высоких скоростях
+			3. Потери данных 
+	2. Режим работы **master–slave**.
+		1. Мастер генерирует такты. Слайв отвечает
+	3. Скорости. 
+		1. Standart - 100kHz
+		2. Fast mode - 400kHz
+		3. Fast + 1MHz
+	4.  Адресация 7 или 10 бит. 
+		1. Как задается адрес устройства?
+		2. Разница 7 и 10 бит (7 стандартная)
+	5. Транзакции и сигналы:
+		1. Как выполняется передача (пример посылки)
+			1. start → address + R/W → ack → data bytes → stop.
+		2. Что такое Start и Stop в I2C
+			1. START - Переход SDA - в HIGH - LOW  при HIGH SCL 
+			2. STOP -  обратный переход SDA LOW → HIGH при HIGH SCL
+		3. Что такое ACK и NACK (Используется для подтверждения прима каждого байта)
+			1. ACK - slave тянет SDA LOW
+			2. NACK - SDA остаётся HIGH
+	6. Протоколы over I2C
+		1. SMBus - подмножество I²C с более строгими таймингами и дополнительными протоколами (battery management, sensors)
+		2. PMBus - протокол управления питанием поверх SMBus/I²C. Используется в телеком/серверных блоках питания
+2. **Тестирование** 
+	1. Как влияет длина линии (емкость) ?
+		1. Чем больше суммарная ёмкость, тем хуже rise-time (меньше скорость)
+		2. длинные транзакции, шум, ошибки тактирования.
+	2. Что дает использование логического анализатора ?
+		1. Проверить корректность инициализации битрейта (100/400 kHz и выше).
+		2. Детальный анализ SDA и SCL
+		3. Анализ проблемы на уровне таймингов
+		4. Проверять **ACK/NACK**, корректность адресации.
+	3. Что дает использование осциллографа
+		1. Фронты SDA/SCL
+		2. Наводки
+		3. Соответствие rise/fall таймингам
+		4. Уровни напряжений
+	4. Тестирование на практике 
+		1. Проверка адресации (i2cdetect)
+		2. Запись/чтение регистров
+		3. Тест на шум/помехи
+	5. Как проверить I²C в Linux? 
+		1. `/dev/i2c-*`  - представление устройств в системе (файлы устройств)
+		2. Утилиты: `i2cdetect`, `i2cget`, `i2cset`
+# **UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)**
+1. **Общие вопросы и логика работы.** 
+	1. Что такое UART?
+		1. Асинхронный последовательный интерфейс передачи данных “точка-точка"
+		2. Двухпроводная шина (RX, TX, GND)
+		3. Уровни (TTL 3.3 В / TTL 5 В)
+	2. Что значит асинхронный последовательный интерфейс?
+		1. Линии не содержат тактового сигнала. Синхронизация происходит по битам START/STOP.
+	3. UART = RS-232 (отличия) ?
+		1. UART – протокол передачи данных.  RS-232 – электрический стандарт уровней (±3…±15 В).  
+		2.  В чем разница TTL UART и RS - 232
+			1. TTL: 0/3.3 В или 0/5 В / RS-232: –15 В → лог. 1, +15 В → лог. 0 (инверсная логика)
+	4. Какие параметры нужно согласовать между устройствами?
+		1. Скорость (baud rate) - Количество символов (битовых переходов) в секунду. 
+			1. Стандартные скорости 9600, 115200.
+		2. Количество бит данных
+		3. Чётность (parity)
+		4. Количество стоп-битов
+		5. Flow control (RTS/CTS) Контроль потока.
+	5. Как устроен формат UART кадра?
+		1. 1 стартовый бит (0)
+		2. 5–9 бит данных
+		3. необязательный бит чётности
+		4. 1 или 2 стоп-бита (1)
+	6. Как определяется начало передачи?
+		1. По переходу TX с HIGH → LOW (start бит).
+	7. Что происходит, если неверно настроен baud rate?
+		1. Искажённый битовый поток
+		2. Ошибки приёма
+		3. “кракозябры” в терминале
+	8. Зачем используются стоп-биты?
+		1. Для восстановления синхронизации при асинхронной передаче.
+	9. Что такое XON/XOFF?
+		1. Программный flow-control.  
+		2. `XOFF` посылается для остановки передачи, `XON` — для возобновления.
+	10. Что такое аппаратный flow-control (RTS/CTS)?
+		1. RTS (Ready To Send) — устройство готово принимать данные
+		2. CTS (Clear To Send) — разрешение на передачу. Используется для предотвращения переполнения буфера.
+	11. Что будет, если не использовать flow-control при высоких скоростях?
+		1. Переполнение FIFO /  Потеря данных / Framing errors
+2. **Тестирование.**
+	1. Способы тестирования UART?
+		1. Проверить сигнал осциллографом
+		2. Запустить loopback тест
+		3. Отправить известную последовательность и сравнить (проверка UART - USB конвертором)
+		4. Проверить стресс/нагрузку
+	2. Что такое loopback тест
+		1. Соединение TX → RX, чтобы проверять передачу/приём на одном устройстве.
+	3. Как обнаружить линии с шумом?
+		1. Нестабильные фронты
+		2. Framing errors (Стоп-бит не обнаружен в ожидаемое время → нарушение кадра.)
+		3. Анализ сигнала на осциллографе
+	4. На что влияет длина UART кабеля?
+		1. Ослабление сигнала
+		2. Шум
+		3. Перекрёстные помехи
+		4. Максимальная длина зависит от скорости (обычно 1–2 м )
+	5. Как уменьшить шум в UART?
+		1. Экранированный кабель + скрутка
+		2. Переход на RS - 485 (дифференциальный сигнал)
+		3. Разнести питание и сигнал
+	6. Как проверить UART в Linux?
+		1. `stty -F /dev/ttyS0`
+		2. `echo "test" > /dev/ttyS0`
+		3. `cat /dev/ttyS0`
+		4. `minicom / picocom` 
+		5. `dmesg | grep tty`
+	7. Как работать с USB-UART адаптерами в Linux?
+		1. `/dev/ttyUSB0` (ch341, cp2102)
+		2. `lsusb`
+		3. `dmesg | grep tty
+# **RS-485**
+1. **Общие вопросы и логика работы**
+	1. Что такое RS485 и для чего применяется?
+		1. Дифференциальный последовательный интерфейс.
+		2. Предназначенный для связи на большие расстояния (до 1200 м) и многоточечной топологии (до 32 устройств). 
+		3. Обеспечивает высокую помехоустойчивость и может работать на скоростях до 10 Мбит/с на коротких дистанциях.
+	2. Что значит дифференциальный интерфейс и в чём преимущества?
+		1. Сигнал передаётся по двум линиям  A и B. Информация кодируется **разностью напряжений**, а не абсолютными уровнями. 
+		2. Высокая помехоустойчивость.
+		3. Возможность работы на больших расстояниях.
+		4. Устойчивость к земляным петлям и снижение влияния электромагнитных наводок.
+	3. Чем RS-485 отличается от RS-232?
+		1. Тип сигнала: 
+		   RS-232 - однотактный. RS-485 - дифференциальный
+		2. Расстояние:
+		   RS-232 - до 15м. RS-485 - 1200м
+		3. Скорость
+		   RS-232 - до ~115 кбит/с. RS-485 - до 10 Мбит/с
+		4. Топология
+		   RS-232 - точка - точка. RS-485 - многоточка
+		5. Устойчивость к помехам
+		   RS-232 - низкая. RS-485 - высокая
+	4. От чего зависит максимальная скорость RS-485?
+		1. Длина линии. (ёмкости кабеля) 
+		2. Количество узлов (слейвов)
+		3. Крутизны фронтов драйвера
+		4. Типовые параметры (10 Мбит/с → до 10–20 м /  1 Мбит/с → до 300 м / 100 кбит/с → до 1200 м)
+	5. Какие уровни сигналов определены в RS-485?
+		1. Логическая 1: **(V_B – V_A) ≥ +200 mV**
+		2. Логический 0: **(V_B – V_A) ≤ –200 mV**
+		3. Максимальный дифференциальный сигнал: до ±6 В
+		4. Максимальное напряжение между линиями относительно земли: ±12…±15 В (зависит от драйвера)
+	6. Что такое терминатор и зачем он нужен?
+		1. **Резистор 120 Ω**, подключённый на каждом конце линии. 
+		2. Устраняет отражения. 
+		3. Стабилизирует линию. Снижает ошибки передачи.
+	7. Можно ли ставить терминатор в середине линии?
+		1. Он должен быть только на **двух концах** шины.  
+		2. Дополнительные терминаторы приводят к перегрузке драйвера и ухудшению сигнала.
+	8. Что такое bias-резисторы (fail-safe biasing)
+		1. Это пара резисторов (Pull-up на B, Pull-down на A), которые формируют устойчивый логический уровень, когда линия неактивна.  
+		2. Типовые значения (Pull-up(down): 680-1k) Без них приемник может «дрожать» между 0 и 1 из-за шумов.
+	9. Что будет, если bias-резисторы установлены на каждом узле RS-485?
+		1. Получится слишком сильный ток смещения → возможный перегрев или некорректный уровень idle.  
+		2. Bias ставится только **на одном узле** (обычно master).
+	10. Как устройства определяют, кто говорит в RS-485?
+		1. Не определено протоколом. Регламентируется протоколом верхнего уровня (Modbus RTU и т.д.)
+	11. Что будет, если два устройства одновременно начнут передавать?
+		1. Возникнет коллизия: сигнал искажается
+		2. CRC/паритетные ошибки.
+2. **Тестирование.**
+	1. Способы тестирования линии:
+		1. Проверить осциллографом
+		2. Логическим анализатором.
+	2. Как тестировать RS-485 линию осциллографом?
+		1. Дифференциальную форму сигнала (AB)
+		2. фронты/спады (slew rate)
+		3. отражения (ringing)
+		4. уровни idle и biasing
+		5. помехоустойчивость при подключённых нагрузках
+	3. Как проверить работу на длинной линии?
+		1. Проверка работы терминаторов.
+		2. измерение ошибок CRC при передаче
+		3. шумовое воздействие (индуктор, электромотор и т.п.)
+	4. Как проверить устойчивость при нескольких узлах?
+		1. подключение 5–32 узлов
+		2. тест работы на разных расстояниях
+		3. нагрузочное тестирование
+		4. тест потери питания одного узла (не должен тянуть линию вниз)
+# **SPI (Serial Peripheral Interface)**
+1. **Общие вопросы и логика работы**
+	1. Что такое SPI и где используется?
+		1. Serial Peripheral Interface - синхронный последовательный интерфейс Master-Slave.
+		2. DAC, ADC, Sensors, Display, EEPROM.
+		3. Высокоскоростные периферийные устройства
+		4. Главные преимущества: высокая скорость (до десятков МГц) и простота протокола.
+	2. Какие сигналы содержит классический SPI?
+		1. **SCLK** - тактовая линия
+		2. **MOSI** - Master Out Slave In
+		3. **MISO** - Master In Slave Out 
+		4. **CS/SS** - выбор ведомого (активный низкий)
+	3. Какая максимальная частота SPI?
+		1. Зависит от: конкретного устройства (обычно 4–60 МГц)
+		2. длины трасс/кабеля
+	4. Можно ли подключить несколько slave к одному SPI?
+		1. Да - с общими MOSI/MISO/SCLK и индивидуальными CS.
+	5. Что такое 3-wire и 4-wire SPI?
+		1. **3-wire:** SCLK + SDIO + CS (двунаправленный канал данных)
+		2. **4-wire:** SCLK + MOSI + MISO + CS
+	6. Может ли SPI выполнять чтение и запись одновременно?
+		1. Да, SPI - full duplex интерфейс:
+	7. Что такое setup time и hold time для SPI?
+		1. **Setup time** - время, за которое данные становятся стабильными до активного фронта SCLK
+		2. **Hold time** - время, после которого данные должны оставаться стабильными после фронта
+	8. Что такое QSPI и чем отличается от SPI?
+		1. передаёт данные по 4 линиям вместо 1
+		2. скорость выше в 4 раза
+		3. используется для флэш-памяти и дисплеев
+		4. требует другую инициализацию
+	9. Что такое Dual SPI?
+		1. Использует **две** линии данных (как половина QSPI).
+2. **Тестирование.**
+	1. Что важно проверить при тестировании SPI устройства?
+		1. частоту SCLK
+		2. стабильность фронтов
+		3. корректность работы CS
+		4. правильность данных MISO/MOSI
+		5. реакцию на нарушения таймингов
+	2. Как тестировать SPI при помощи логического анализатора?
+		1. Подключить MOSI/MISO/SCLK/CS
+		2. Декодировать SPI
+		3. Отследить значения регистров
+		4. Проверить синхронизацию с фронтами
+		5. Проверить, что CS не дребезжит
+	3. Что делать, если устройство читает 0xFF или 0x00 вместо реальных данных?
+		1. неверный CS
+		2. неправильный CPHA/CPOL
+		3. недостаточное время ответа slave
+		4. слишком высокая частота SCLK
+	4. Что произойдёт при слишком высокой частоте SPI?
+		1. искажённые фронты
+		2. пропадание отдельных бит
+		3. CRC/verify ошибки в протоколе устройства
+		4. «шумящие» осциллограммы на MISO
+	5. Можно ли моделировать SPI трафик без железа?
+		1. да, с использованием Python + spidev mock
+		2. или с помощью FPGA/Pattern Generator
+		3. или LA в режиме pattern generation