一、电阻

1.电阻的工作原理

电阻内部晶格原子持续小幅热振动，通电后定向移动的自由电子与原子碰撞，电子损失动能减速，晶格原子获得动能加剧震动，电子的定向运动动终转化为热能释放。

二、电容

1.电容的组成构造

两个导电强的金属板夹一个绝缘层边缘有两个引脚组成，电源正极把正电荷推到上级板，负极把负电荷拉到下极板，两块板分别堆满相反电荷，极板之间形成电场，电能以电场形式存储。

2.电容的工作原理

滤波稳压

当电压突然变大时，此时电容两端电压低于输入电压，多余电流给电容充电， 电荷存入电容极板，把多余电能存起来。

当电压突然变小时， 电容两端电压高于线路电压，电容立刻对外放电，释放储存的电荷补充电流； 补上瞬间缺失的电能，阻止电压大幅下跌。

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耦合隔直

交流电不停的变化，电容不停的充电放电，一侧的电压波动会通过电场感应传到另一个级板从而形成交流电的传递，而直流电的方向不变，在电容充电时，电路电流不断衰减在充满电后完全隔直，因此直流电无法传递。

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旁路去耦

电容并联在元件的两端，使高频干扰只通过电容而不通过主路进入到芯片，只让直流走主线，干扰从电容流回到地。

在芯片和地之间就近并联小电容，芯片内高速通断会产生很大的瞬时电流会导致供电电压降低，而小电容会放电来稳定电压。

三、电感的工作原理

1.电感的组成构造

由一根带绝缘层的导线绕成线圈，可搭配磁芯来增强磁场，两端引出接线引脚，通电线圈会产生磁场，能量以磁场能储存。

2.电感的工作原理

滤波

当电感串联时，直流稳定通过几乎无阻力，而交流电通过时电感会产生反向电压来抵消交流电压，对交流电形成阻碍。

当电感串联加电容并联接地时，交流电先通过电感抵挡大部分交流波纹，剩余的少量杂波被并联电容导入地，使电压非常的平滑干净。

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振荡

电容和电感接在一起，先给电容充满电，储存电场能，电容开始放电，电流流过电感，电能全部变成电感的磁场能，电感不想电流消失，感应反向电压，反过来给电容反向充电，磁场能变回电场能，一直循环电压、电流周期性上下波动，生成正弦交流信号。

四、二极管

二极管是只允许电流单向导通、反向截止的二端半导体器件，由P型半导体和N型半导体组成，两者紧密合在一起的接触面形成PN 结。

正向偏置（导通）

阳极电压＞阴极电压时，电子、空穴顺利穿过 PN 结，电流流通。 

反向偏置（截止）

阴极电压＞阳极电压时，几乎无电流通过，相当于断路。 电压过高会击穿 PN 结，永久损坏二极管。

五、三极管

三极管全称双极型晶体管（BJT），是三端半导体控制元件，依靠微小输入电流控制大电流，属于电流控制器件。

分两类：NPN 型、PNP 型。

NPN：N（发射区）— P（基区）— N（集电区）

PNP：P（发射区）— N（基区）— P（集电区）

三极管有三种状态：

截止状态：发射结零偏 / 反偏，集电结反偏，相当于开关断开。

饱和状态：发射结正偏，集电结正偏，相当于通路。

放大状态：发射结正偏，集电结反偏，具有电流放大功能。

六、MOS管

增强型MOS管分N 沟道增强型 NMOS、P 沟道增强型 PMOS，两者都有四个电极：

G 栅极：控制导通，输入电压控制导电；

S 源极：载流子发源端；

D 漏极：载流子流出端；

B 衬底：基底电极，多数电路中衬底和源极短接。

无栅极电压时，源极和漏极之间绝缘、几乎无电流，必须给栅极加开启电压 VGS (th) 才能生成导电沟道。

NMOS 增强：当GS的电压大于GS的开启电压大于零时才导通。

PMOS 增强：当GS的电压小于GS的开启电压小于零时才导通。

七、BUCK、BOOST、BUCK-BOOST电路

1.BUCK

开关管高速通断，把输入高压直流斩成断续高压脉冲；电感、电容配合储能滤波，抹平脉冲波动，当导通时间小于整体周期时，输出平均电压就一定低于输入电压，实现降压。

导通阶段

开关 MOS 导通，通路：Vin → 开关S → 电感L → 电容C → 地。

电感电流线性上升，电感储存磁场能量；同时给电容充电、给负载供电。

关断阶段

开关断开，电感电流不能突变，会产生反向感应电动势维持电流流动：电感L → 电容+负载 → 二极管D → 回到 电感L。

电感释放储存的磁场能量，继续给负载和电容供电，电流线性下降。

2.BOOST

电感串在输入侧，二极管隔开电感与输出电容，导通时，电感把电能存成磁场，断开瞬间，电感变出一个反向电压，和输入电压串联相加，叠加后的高压给输出电容充电，电容维持更高的输出直流。

导通阶段

通路：Vin → L → MOS → GND，二极管反向截止，和输出完全断开，电感两端电压 = Vin，左正右负，电感电流线性上升，储存磁场能量，此时负载只靠输出电容 C 放电维持电压。

关断阶段

断开时电感电流不能突变，产生反向感应电动势，电感极性翻转：右正左负 此时电感电压 + 输入电压叠加在一起，通路：Vin → L → D → C / 负载 → GND ，电感释放之前储存的能量，叠加输入电压一起给电容充电、给负载供电。

3.BUCK-BOOST

电感 L 在开关与二极管中间，输入和输出地不共地，输出电压极性与输入相反，当导通时间比关断时间短(D < 0.5)时实现降压，当导通时间比关断时间长(D > 0.5)时实现升压。

导通阶段

通路：Vin → MOS → 电感 L → GND ，电感左正右负，电流上升，储存磁能；二极管截止，输出电容独自放电带负载。

关断阶段

电感极性反转，二极管导通；电感把上阶段存的所有能量释放给输出电容与负载。 整个输出能量，完全来自电感储存的磁场。

八、DC-DC和LDO的区别

1.LDO

LDO本质是串联可变电阻：输入电压高于输出，多余电压全部以热量损耗掉，电流全程连续流过功率管，无开关动作，并且只能降压，不能升压。

2.DC-DC

DC-DC靠高速开关 + 电感储能能量转换，不靠发热分压，开关高频通断，电感储存 / 释放能量传递功率从而实现升降压。

九、STM32启动过程

1.上电 / 复位

供电上电，电源稳定后产生复位信号，内核、外设全部清零。

复位释放瞬间，硬件读取 BOOT0、BOOT1 引脚电平，选择启动地址

启动模式	BOOT0	BOOT1	启动介质	主要用途
主闪存存储器	0	X（任意）	主Flash	正常运行用户程序
系统存储器	1	0	系统存储器	串口下载程序（ISP），芯片出厂预置
内置SRAM	1	1	内置SRAM	调试用，程序掉电丢失，适合快速验证

CPU跳转到选中的启动基地址，一次读取两个数据：

CPU先从启动地址读取数据然后赋值给主栈指针(MSP)，初始化完栈指针后CPU开始访问启动基地址+4，读取里面存的地址，这个地址是复位中断服务函数 Reset_Handler 的入口，也就是 startup.s 里的汇编启动代码。

硬件直接跳转到这个地址开始执行汇编指令，从此进入软件初始化流程。

2.startup.s 汇编启动文件执行

Reset_Handler 是复位入口函数，所有初始化操作都写在这个函数里

第一步：栈堆初始化

启动文件首先会分配一段连续内存作为栈（Stack），栈顶指针（SP）复位后指向该区域起始地。程序运行中，局部变量、函数调用返回地址等暂存于此区域。

启动文件还会分配一段连续内存作为堆（Heap），用于程序动态内存申请 malloc/free 等操作

第二步：初始化数据段.data

将Flash中初始化变量拷贝到SRAM中，.data里存放的是全局/静态变量（int a = 5）

第三步：清零未初始化数据段.bss

.bss存放的是未初始化的全局/静态变量（int b），把这些变量默认值为0，防止随机值导致程序异常。

第四步：调用 SystemInit () 时钟初始化

首先启动内部高速时钟(HSL)，然后切换到外部高速时钟(HSE),并配置PLL倍频、配置 AHB/APB 总线分频

第五步：跳转到 C 语言的 main 函数

十、GPIO工作原理

1.TTL施密特触发器

TTL施密特触发器是一种整形电路，将输入信号整形为方波信号，当输入很低时慢慢上升，输出是高电平，当电压超过触发点时输出立即变成低电平，当输入很高时慢慢下降，输出是低电平，当电压低于触发点是输出变回高电平。

TTL施密特触发器上触发点2.31V：0.7*VDD（1.7V≤VDD≤3.6V）
TTL施密特触发器下触发点0.99V：0.3*VDD（1.7V≤VDD≤3.6V）
5V容忍输入电压范围：-0.3V~5.5V（2V≤VDD≤3.6V）

2.输入模式

上拉输入

开启内部上拉电阻，引脚的默认电平为高电平，常用于检测外部信号为低电平。

下拉输入

开启内部下拉电阻，引脚的默认电平为低电平，常用于检测外部信号为高电平。

浮空输入

上下拉电阻全部关闭，引脚不连接外部电路处于高阻态，当接入外部电路时，则可通过读取引脚的电平状态来检测外部信号高低电平的变化。

3.输出模式

GPIO控制器输出模式，主要是由P-MOS管和N-MOS管组成的一个结构单元。

当P-MOS管和N-MOS管同时工作，可组成推挽输出模式。

当只有N-MOS管工作时，可组成开漏输出模式。

推挽输出

在该结构单元输入一个低电平时，P-MOS管导通，N-MOS管截止，对外输出高电平。

在该结构单元输入一个高电平时，P-MOS管截止，N-MOS管导通，对外输出低电平。

开漏输出

当输入高电平时，N-MOS管导通，输出即为低电平。

当输入低电平时，N-MOS管截止，这个时候引脚状态为高阻态。

如果让引脚输出高电平，那么引脚必须外接一个上拉电阻，由上拉电阻提供高电平。

4.模拟模式

IO引脚上的模拟电压在GPIO部分不做任何处理，直接输入到芯片内部的ADC控制器部分进行采样处理。

5.复用模式

IO复用模式主要是为后续各种控制器，驱动对应外设时提供的一个配置，将IO引脚设置为复用模式后，该管脚状态的控制不再由GPIO控制器控制其高低状态，而是由对应的外设控制器进行状态控制。