obsidian-vault-/Interview Question/1. Hardware Skill (I2C_SPI_UART).md

# **i2C (Inter-Integrated Circuit)**
1. **Общие вопросы и принцип 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. Linux и I²C
		1. 
# **UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)**
1. **Общие вопросы и принцип 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 принцип 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. 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)
	5. 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.
2. Тестирование.

# **SPI**
1. Общие вопросы и принцип работы
2. Тестирование.