Shiekh El-Embedded

𝐖𝐡𝐚𝐭 𝐢𝐬 𝐭𝐡𝐞 𝐛𝐮𝐢𝐥𝐝 𝐩𝐫𝐨𝐜𝐞𝐬𝐬? 𝐇𝐨𝐰 𝐢𝐬 𝐢𝐭 𝐝𝐨𝐧𝐞 ? 𝐰𝐡𝐚𝐭 𝐢𝐬 𝐭𝐡𝐞 𝐜𝐨𝐦𝐩𝐢𝐥𝐞𝐫 𝐬𝐭𝐚𝐠𝐞𝐬 ? 𝐖𝐡𝐚𝐭 𝐚𝐫𝐞 𝐦𝐞𝐦𝐨𝐫𝐲 𝐬𝐞𝐜𝐭𝐢𝐨𝐧𝐬? 𝐖𝐡𝐚𝐭 𝐢𝐬 𝐭𝐡𝐞 𝐬𝐲𝐦𝐛𝐨𝐥 𝐭𝐚𝐛𝐥𝐞? 𝐖𝐡𝐚𝐭 𝐢𝐬 𝐭𝐡𝐞 𝐝𝐞𝐛𝐮𝐠 𝐢𝐧𝐟𝐨 ?

--تعرف ان النهارده هنتكلم في موال طويل وعريض حرفيا هو الفترة الزمنية بين انك تدوس علي زرار ال build في ال ide وبين لما ترفع ايدك من علي الزرار جزء من ميكرو ثانية فعلا بس فيه كمية حكايات يااااااه تعالي يا حسن ن deep dive فيها ونفهم كل حته ليه وبتعمل ايه واذاي !

--قولي بس كدا هو يعني ال build process ؟ وبتم اذاي ؟
وايه لازمتها وبتتقسم لكام Stage ؟ وكل stage فيها ايه وليه وبتعمل ايه ؟
ويعني ايه ا generate ال binary code ؟
وايه هو ال Compiler وبيحصل فيه ايه ؟ وبيتقسم لكام stage ؟
واذاي الفيلات الكتير اللي انا كاتبها في البروجيكت دي بتتجمع مع بعضها عشان يطلع ليا executable file اخده احرقه علي البورده ؟
--ويعني ايه symbol table وبستخدمه في ايه ؟
واذاي لو فايل بيطلب function موجوده في File تاني اذاي ال linker بيوفق الرأسين دول في الحلال ؟
يعني بيعرف منين ان function اللى انت بتطلبها دي موجود في فايل كذا وال Definition بتاعها اهو ؟
و هيفيدك بايه فهم ال build بروسيس انت بتقولي في الاول والاخر انا لو شغال علي ال ide بضغط علي ال build button وخلصت ؟
--ويعني ايه Debug info ؟ وباستخدمها في ايه ؟ ويحصل ايه لو طلعت ال binary من غيرها ؟

--حاضر يا حسن هجاوبك علي كل ده وزيادة ….دا احنا عنينا والله (دانا حتي يا حسن همشي الجيش كمان شهر الا كام يوم ولا هتلاقي حد تقوله مش فاهم ولا معلش وضحلي معلش بقى يا حسن هروح اخدم تراب الوطن وهبقي ارجعلك في الاجازات وابقي ادعيلي بقى يا حسن السنه تكون هينه عليا وتعدي بسرعه)❤️


/*************************/

𝟏-𝐖𝐡𝐚𝐭 𝐢𝐬 𝐭𝐡𝐞 𝐛𝐮𝐢𝐥𝐝 𝐩𝐫𝐨𝐜𝐞𝐬𝐬?

--Getting target executable code from c files.
--ال build process او ال compilation process دي العمليه اللى بنعملها عشان ال .c اللى معانا ده يتحول ل .o اوbin عشان ناخذه نعمله burn علي ال microcontroller.
--عايزين نفهم بقى من اول ميكون ال file.c معايا لحد مطلع file.o اخده احطه علي ال microcontroller.
--فهمك لل build process دا بيقويك في ان تقدر تقفش او تحدد ال error اللى طالع ليك ده بسبب ايه أو يقع في اني stage وكمان هيعرفك ال statements لتحويل ال c code ل machine language.
--بالاضافه كمان هتعرف تكتب كود كويس لان انت بقيت عارف الكود ده بيرفليكت اذاي في الميموري وعلي الهاردوير بتاعك .
--اذكرك بحاجه احنا بنشتغل علي 2 macin ال develop أو ال host machine وده اللابتوب بتاعنا وده اللى بيتم عليه ال build process وفيه ال target machine وده ال microcontroller بتاعنا اللى هنروح ن buran عليه الكود بتاعنا.

/******************/

-- الحته دي هتودينا لسؤال كويس الا وهو ايه الفرق بين ال Natine Toolchain وال cross Toolchain ؟
What is Native Toolchain and Cross Toolchain ?
--طب يعني ايه اصلا ال Toolchain ؟
--دي يا حسن بيكون فيها ال compiler + linker + c libres + binary utilites … ال toolchain دي اللى بتعمل بيها كل المراحل دي وال toolcine دي بقى فيه منها نوعين :

𝟏-𝐍𝐚𝐭𝐢𝐯𝐞 𝐓𝐨𝐨𝐥𝐜𝐡𝐚𝐢𝐧:

-- This toolchain runs on the same type of architecture, sometimes the same actual system, as the programs it generates. This is the usual case for desktops and servers, and it is becoming popular on certain classes of embedded devices.
--ال Native يعني انت جبت ال toolchain من علي النت عادي وسطبتها عندك علي الابتوب او ال host machine (الابتوب بتاعك البروسيسور بتاعه ي intel / AMD ) واستخدمتها عشان تعمل generation لكود باينري وهي run علي intel برضه….وضحلي !

--حاضر يا حسن
--كم الاخر لو ال toolchain نزلت علي Architecture عشان ت generate code هيشتغل علي نفس ال Architecture دي كدا native toolchain.
--مثال علي كدا لما بتفتح eclipse مثلا وتكتب كود c عادي وشغلته يطبع hello world مثلا انت كدا عملتله generation علي الابتوب بتاعك وبرضه ال binary اللى طلع هيشتغل علي الابتوب بتاعك (هيرن علي نفس المعمارية اللى عملت ليه generation ده كدا native toolchain)

𝟏-𝐂𝐫𝐨𝐬𝐬 𝐓𝐨𝐨𝐥𝐜𝐡𝐚𝐢𝐧:

--This toolchain runs on a different type of architecture than the target, allowing the development to be done on a fast desktop PC and then loaded onto the embedded target.
--هنا بقى عكس ال native انت نزلت وسطبت ال toolchain من علي النت واستخدمتها عشان تعمل generation ل binary code هيشتغل علي target machine غير المعمارية بتاعت الابتوب بتاعك.
--هديك مثال يا حسن حاضر
--دلوقت انت روحت كتبت كود علي atmel studio او STMCubeIDE ومعاه ال toolchain دلوقت انت عملت ال gernation ,وال develop للكود ده فين ؟
علي الابتوب عندك واللي هو بيزد علي intel architecture وال binary code اللى طلع ده هشتغل فين ؟ او علي ايه ؟ هيشتغل علي ARM او AVR مثلا يعني مش intel صح ؟
هو ده بقى ال cross toolchain بعمل generation لكود علي architecture او بروسيسور معين ولكن هو مش هيشتغل علي ال same arctututrr لا هيشتغل علي archtucure تانيه.

/******************/

--ومع اول stage في ال build process ونقول الووووو

𝟏-𝐏𝐫𝐞-𝐏𝐫𝐨𝐜𝐞𝐬𝐬𝐢𝐧𝐠 𝐒𝐭𝐚𝐠𝐞:

--All preprocessing directives will be resolved
--The pre-processing performs a series of textual transformations on its input, these happen before all other processing.
1-macro
2-include
3-Conditions ( , , )
4-Merge continued line ‘\’
5-Replace comments with single space
6-Inclusion of header files
7-Diagnostics ( , )
--ال -Pre-Processing بيشيل اي حاجه يسبقها علامة ال #
--يعني لو كنت بتعمل مثلا ل File معين هيروح يشيل ال ده ويحط ال content ­­­بتاع ال file ده.
--ولو انت كنت عامل \ عشان تفضل بين السطور فهو بيشلها
--وكذلك بيشل ال # اللى لو مكتوب جنبها string لنفس ال string ولكن بين double quotation
--او لقي # # ودي اللى بتعمل concatiantion بين ا ل starings دي وبعضها
--كذلك لقي الحجات بتاعت ال condition ( , , )
تقولي طب هو مش عشان يتشك علي ال condition ده محتاج processor يعملها ؟ هقولك طبعا يا حسن مهو بيعملها علي البروسيسور بتاع ال host machine الابتوب بتاعك انت
--كذلك مثلا لو انا تيم ليدر و عايز انبه علي بقيت التيم ان قيمة variable معين لازم تبقي بكذا قيمه معينه يعني فانا ممكن اقدر في المرحله دي اعمل جينيريت ل warning او error اذا لم يتحقق اللى انا منبه عليه
--من أهم فوايد المرحله دي انها بتعمل text replacement لكل ال macros اللى انا معرفها فوق ب وتيجي في المرحله دي تدور تشوف كل ده وتبدله بالقيمة المعروفة ليها فوق ويطلع فايل ال .i مفيهش اي حاجه تبع ال # لا انكلود للفايل ولا ل macro فتساعدك انك تعمل const value.
--وال output بتاع ال Pre-Processing stage هو( file.i (intermediate


/************************/

𝟐-𝐂𝐨𝐦𝐩𝐢𝐥𝐞𝐫 𝐒𝐭𝐚𝐠𝐞

--Higher Level language code will be converted into processor architecture level assembly.
--Compiler works with one translation unit (parsed c file) at a time.
--Compiler allocates memory for definitions and generates opcodes for excitable statements.
--The compiler and assembler create relocatable object files (.obj)
--في مرحلة ال compiler وهي تحويل ال c code ل assembly code (خد بالك في ال compilers الحديثة هيكون مدمج جواها ال compiler +assembler ) لكن احنا هنا بنتكلم انهم مفصولين عن بعض فكدا ال compiler هياخد c code ويطلعلك assembly code وبيكون based علي ال architecture اللى انت محددها.
--مرحلة ال compiler هي based علي ال Architecture لان كل Architecture ليه ال Assembly الخاص بيه.
--وطبعا ال compiler بيشتغل علي source file واحد في المرة الواحدة.
--في ال compiler ممكن ابستركشن كدا هو بيعمل ايه ؟
--بيعمل حاجتين يا حسن الاولي انه يحول ال c code بتاعك ل machine code والحاجه التانيه انه يحجز ال memory بتاعتك.
--في الغالب البروجيكت بتاعك بيكون فيه اكتر من source code يعني بيكون عندك main.c , gpio.c , timer.c ,adc.c الكومبيلر بيمكس فايل فايل كدا ويبتدي يحلوله ل Assembly
--ال output بتاع ال compiler لو هو مفصول عن ال assembler فهيطلع ليك file.s.
--ال compiler من جوا متقسم ل 3 stage تعالي يا حسن اعرفك عليهم.


/******************/

-Compilation stages:

𝟏-𝐅𝐫𝐨𝐧𝐭 𝐄𝐧𝐝

1-𝐬𝐨𝐮𝐫𝐜𝐞 𝐜𝐨𝐝𝐞 𝐩𝐚𝐫𝐬𝐢𝐧𝐠

--ال Front end ودي بيحصل فيها source code parsing وهي ان بنتبتدي نفصص الكود المكتوب لحته حته.
--وبيعمل هنا عملية ال Tokenising وهو انه يحاول يفهم ال tokens واي الكلمات دي من keywords , operators , identifier , literials ويفهم بقى اسامي ال variables وال functions.
--بيعمل الكلام ده اذاي ؟
By

--𝐒𝐲𝐧𝐭𝐚𝐱 𝐀𝐧𝐚𝐥𝐲𝐬𝐢𝐬

1-Ensure tokens are organized according to C rules.
2-To avoid compiler syntax errors
3-output = parse tree
--وهنا هو بيحلل ال C code اللى انت كاتبه ويشوفه هل متوافق مع ال c stranded ولا لا لو لقي حاجه مش زي م ال C قايله عليها ك syntax هيضرب compiler error .
--Intermediate representation
1-Transform parse tree into machine code intendant representation

/******************/

𝟐-𝐌𝐢𝐝𝐝𝐥𝐞 𝐄𝐧𝐝

By:
𝟏-𝐒𝐞𝐦𝐚𝐧𝐭𝐢𝐜 𝐚𝐦𝐲𝐥𝐚𝐬𝐞𝐬

1-Adding info to the AST
2-Checks logical structure of the program
3-Problems found here are warnings rather than errors.
4-Program symbol table constructed; debug information inserted

--هنا ال compiler بيحاول يفهم من الكود انت عايز تعمل ايه او انت تقصد ايه ك logic ويبتدي يعرف احجام ال Data type اللى انت كاتبها ولقي مشكله او حاجه في المرحله دي بتكون warning مش error زي ان حاجه تكون بتعمل conflict او انه يكون شاكك انك اتلغبط في الحته دي او انها ممكن تتفهم بأكثر من معنى فيقولك خد بالك ياريس انت عامل pointer من char و بتخليه يشاور علي حاجه int فتيجي عامل casting انت لل int عشان تقوله انا عارف متقلقش فيتشال ال warning ده.

𝟐-𝐎𝐩𝐭𝐢𝐦𝐢𝐳𝐚𝐭𝐢𝐨𝐧

1-Transforms the code into smaller or faster but functionality equivalent.
2-Multi level process includes:
--Inline expansion of functions
--Dead Code removal
--Loop unrolling
--Register allocation
--تاني مرحله في ال middle end هي ال optimization ودي اللى بيحصل فيها تحسين للكود بتاعك من حيث يكون أسرع ك Ex*****on time ويكون efficient من حيث استخدام ال memory.
--ال Optimization زي مقولنا وهو ان الكومبيلر بيحاول يظبط ال code بتاعك ويخليه اسرع ك ex*****on و efficient من حيث الميموري اللى حجزها وده عن طريق انه مثلا ممكن يقلب function عاديه ل inline function وهو انه بدل ميروح يعمل jump علي ال address بتاعها لا يروح يجيب الكود بتاعها ويحطه في مكان مهو شغال.
--كذلك لو حاجه زي ال dead code وهو انك كاتب كود عمره مبيتنفذ فالكومبيلر بيعرف ان الحته دي سهو منك فيجي عامل ليها optimization و يحذفها عشان يقلل حجم ال binary اللى طالع.
--كذلك ممكن يعمل Loop unrolling وهو انه يقلب مثلا ال For loop ل سطور ورا بعضها بدل ال loop حجم الكود اه بيكبر ولكن بيكون اسرع في ال Education.
.
/******************/

𝟑-𝐁𝐚𝐜𝐤 𝐄𝐧𝐝

𝟏-𝐂𝐨𝐝𝐞 𝐠𝐞𝐧𝐞𝐫𝐚𝐭𝐢𝐨𝐧
1-Converts optimized Intermodal Representation code structure into target opcodes.
--تالت مرحلة ودي اللى بيحصل فيها ال Code generation وال memory allocation.

𝟐-𝐌𝐞𝐦𝐨𝐫𝐲 𝐀𝐥𝐥𝐨𝐜𝐚𝐭𝐢𝐨𝐧
1-Compiler allocates memory for the code and data in sections
2-Sections have different info.
3-Sections defined by name or attributes of info stored in them.
4-Attributes are used by linker for locating sections in memory.

--تيجي تاني مرحله في ال back end وهي ال memory allocation انه يحجز مساحة في الميموري لل code اللى طلع ده وللداتا اللى الكود ده بيستخدمها وبيحجز الميموري دي في صورة سكاشن وكل سيشكن بيكون ليه غرض او سبب معين ونوع من الداتا بيشيلها وبيدي لل Section اسم وبعض ال attributes زي نوعه ايه ينفع اقرا واكتب فيه ولا اقرا بس حجمه قد ايه بينزل في ميمورى نوعها ايه ويجي ال linker بقى وهو بيلينك الناس دي كلها يملك كل السكاشن اللى شبه بعض في سشكن واحد.
--طب ايه ال memory sections اللى عندنا ؟

/******************/

𝐖𝐡𝐚𝐭 𝐚𝐫𝐞 𝐦𝐞𝐦𝐨𝐫𝐲 𝐬𝐞𝐜𝐭𝐢𝐨𝐧𝐬?
--بص هنا بيطلع ليك sections بحب اسميها الاساسي وفيه sections تانيه بتطلع برضه هي اه لا تحتوي علي كود ولا علي داتا تخص الكود بس من غيرها ال linker وال debugger حرفيا هيصرخوا منك لو السكاشن دي مطلعتش
--ايه هي sections الاساسيه واللي تكون بتحتوي علي كود او داتا ؟
1-.bss
2-.data
3-.txet
4-.rodata
5-stack
6-heap
--كنت متكلم عنهم في البوست بتاع ال start code تقدر تروح تشوفهم هناك بالتفصيل

/*********************/

𝐖𝐡𝐚𝐭 𝐢𝐬 𝐭𝐡𝐞 𝐒𝐲𝐦𝐛𝐨𝐥 𝐭𝐚𝐛𝐥𝐞?
--دي بتكون يا global symbols او private symbols
--ال symbol table ممكن تعتبره حاجه بتخزن فيها شوية معلومات بيتخزن فيها ايه الاسامي اللى جات في ال code والاسامي دي ال Attributes بتاعتها كانت ايه زي ايه اساميها هل هي variable ولا function وكانت موجودة في اني Scope و اتكررت كام مره هل ال symbol ده كان global ولا private بحيث لما ال linker يجي يلنك الفيلات ببعضها يبقي معاه guide كدا بيقوله ال file ده ايه وضعه فيرف يربط الناس دي ببعضها.

/*********************/

𝐖𝐡𝐚𝐭 𝐢𝐬 𝐭𝐡𝐞 𝐃𝐞𝐛𝐮𝐠 𝐢𝐧𝐟𝐨?
--ده اللى بيستخدمها ال debugger لو حب يعمل digging للكود بتاعك لان ال debugger ميفهمش ال zero / ones + ان الكود بتاعك ممكن يكون اتعمل ليه optimization ففيه حجات منه اتشالت فهو عايز حاجه تساعده في انه يبقي عارف الجزء ده بتاع الفانكشن دي او تماب ال source code لل binary code ده

/*********************/

--عندك بقى سكشنين مهمين جدا جدا جدا للصبح يا حسن وركز هنا جامد
𝟏-𝐄𝐱𝐩𝐨𝐫𝐭
--وده اللى بيتخزن فيه ال global simple سواء functions او variables وعرف معولمة ال global دي من ال symbol table
--في السكشن ده بيخزن ال symbols اللى انت ك File بتعمل ليها Export لفيلات تانيه ويبقي معرف وال symbol ده giver

𝟐-𝐢𝐦𝐩𝐨𝐫𝐭
--وده بيخزن فيه الحاجات اللى انت محتاجها من بره ال file ده
--وهنا بيتخزن الحاجات اللى بتكون required من فيلات تانيه بتنادي علي function وهي متعرفه في فايل تاني بتنادي علي variable وهو متعرف في فايل تاني ( طبعا الفانكشن انت معرف ال prototype بتاعها عشان تعدي من ال compiler واللينكر هيبقي ي link بقى بينها وبين ال binary code او ال Definition المقابل ليها وعشان كدا لما بيطلع ليك ايرور undefined reference الايرور ده بيكون طالع ليك من اللينكر انه لما يربط بين اسم الفانكشن ملقهاش في اي فايل تاني وتحديدا ملقاش الاسم او ال symbol بتاعها في ال Export section معني كدا انه مش معمول ليها giver وبالتالي اللينكر هيطلع ليك ايرور ويقولك ارحمني انا مش لاقي ال symbol ده ومش عارف اربط بين ال import اللى انت عايزه ده وبين ال export.
.
/*********************/

𝟑-𝐀𝐬𝐬𝐞𝐦𝐛𝐥𝐞𝐫
--It takes the assembly source code and produces an assembly listing with offsets.
--The assembler output is stored in the object file.
--وهو انه بياخد ال file.s ويحوله ل file.obj وده اللى بيكون binary اصفار ووحايد وده اللى بيتعمله linking مع بقيت الفيلات اللى في البروجيكت ويتعمله burn علي ال microcontroller.
--هنا هو بيطلع ال binary المكافئ لكل ال instruction ويقسمه بقى ل opcode و operands
.
𝐎𝐛𝐣𝐞𝐜𝐭 𝐅𝐢𝐥𝐞𝐬
--Object file contains opcodes and data sections.
--Object file only contains the sections for static or predefined variables (the variables which defined before the compilation not in run time)
--The .o file is not (yet) excitable because static and global addresses are offsets from the start of their sections.
--وهنا بقولك ان اللى بيبقى طالع في ال object code وهي ال Static variables وهي اللى بتكون عايشه طول البرنامج (زي الداتا اللى اتخزنت في ال .bss / .data / .rodata ) دول ثابتين وموجودين طول البرنامج مش شويه وهتموت (زي ال local variables او ال heap دول بيتحجزوا في ال run time مش في ال compilation time ) ومبيبقوش عايشين طول البرنامج (متخلطش بين كلمة static اللى فوق دي واللي معناها ان المتغير محجوز من قبل ال run timer وعايش طول البرنامج وبين ال static keyword بتاعت ال c)
--Addresses defined in other modules are not known at all , except by name (symbol).
.
/**************************/

𝟒-𝐋𝐢𝐧𝐤𝐞𝐫

-- يعني مثلا طلع uart.o , lcd.o , gpio.o , adc.o
--طب منا عايز اجمع الفايلات دي كلها مع بعض عشان اطلع الباينري النهائي اللي هروح اعمله بيرن علي البورده.
--مين بقى هيعملي ده ؟
--ويعني ايه هيجمع الفايلات دي مع بعضها ؟
--وإذا بيجمعها اصلا؟
--ازاي ارسم ال layout بتاعي؟
--وازاى احط ال reset section او اي section عند مكان معين

--The linker script is a text file made up of a series of linker directives which tells the linker where the available memory is and how it should be used.
--reflect exactly the memory resources and memory map of the target microcontroller
--you have to use the linker script at the linking phase by pass to
the linker -T

--ال linker script هو script بياخد مجموعة objects مع بعض عشان يعملها linking يعني بياخد كل السكاشن اللى في كل فايل وياخد منها كل سكشن مع السكشن المناظر ليه في الفايل التاني والتالت وهكذا ويطلعهم في سشكن كبير.
---يعني لو بصيت علي الصوره اللى تحت كل فايل بيكون متقسم ل sections زي منتا عارف .bss , .data , .text هو هياخد بقى كل ال .bss من كل ال files ويطلعهم في سكشن في الفايل النهائي اسمه .bss وهياخد كل ال .text من ال files ويطلعهم في ال .text النهائي وهكذا كل السكاشن اللى شبه بعض يلمها في سكشن واحد.
--طب هل يلزم ان لما أجمع كل ال .text مثلا من كل الفايلات هل لازم اطلعهم في سكشن اسمه .text ؟
--لا يا حسن مش شرط ممكن تطلعهم في سكشن اسمه .حسن محدش هيقولك حاجه والدنيا هتشتغل عادي
ولكن ليه تعمل حاجه زي كدا اصلا !
--كل ال .text يتجمع في .text كل ال .bss يتجمع تحت سكشن اسمه .bss ولكن هو من حيث ينفع ف اه ينفع.
--خد بالك انت الفايلات اللى انت بتجمعها سوا دي وبتعملها link بتكون relocatable image يعني مبتكونش عارفه ال location بتاعها فين في ال physical عشان كدا لو تفتكر كنت بتطلع الفايل من ال compiler اسمه relocatable file لان لسه ميعرفش المكان اللى هينزل فيه.
--ولذلك ال Linker script هو بيزد علي ال target microcontroller لان هو اللى بيقول الحاجات دي هتتحط فين فلازم يكون عارف ال addresses في ال microcontroller عامله اذاي.
--ال Linker script زي مقولت فوق هو فايل عادي الاختصار بتاعه بيكون .ld انت بتكتبه ب syntax معين وبيكون ليه مجموعة commands بتستخدمها

/**************************/

𝐖𝐡𝐚𝐭 𝐢𝐬 𝐚 𝐥𝐨𝐜𝐚𝐭𝐢𝐨𝐧 𝐜𝐨𝐮𝐧𝐭𝐞𝐫 ? 𝐖𝐡𝐲 𝐝𝐢𝐝 𝐰𝐞 𝐮𝐬𝐞 𝐢𝐭?
--linker symbol ‘.’ dot
--this dot is called “location counter “ it is automatically
addressed calculated by each section size.
--we can use it to track and define the memory layout boundaries
--also we can use it to specify a specific address for a specific section
--location counter should be used only in section commands
--يعني ايه Location counter ؟
--ده جندي مجهول ومحدش حاسس بيه لكن بيعمل شغل جبار
--مش قولنا قبل كدا ان بحط ال reset section عند ال entry point عشان ال cpu لما بيقوم بيروح في المكان ده وانا عايز ال reset section هو اول حاجه تشتغل ؟
-قولنا فعلا
--طب اذاي احط ال Section ده بقى عند ال entry point اللى لو نفترض العنوان بتاعها 0x200000 !
--هنا بقى يظهر دور ال Linker locator
-- ال linker locator ده بقى كانه بيشاور علي المكان ده يعني اخليه في الاول مثلا بيساوي عنوان معين وكل محط section هو يحسب ال section ده اخد قد ايه ويسجل في نفسه تلقائي العنوان اللى عليه الدور دلوقت بعد نهاية ال Section ده.

/****************************/

--هنا مثلا لو انت كنت بتنده ل prinf دي بتكون موجودة في ال static library وهدي بنكون object file باينري يعني وانت بت include ال .h بتاعه وتيجي في مرحلة ال linker تنده علي ال code اللى موجود في ال static library واللي هو هيكون مكافئ لل prinf
--ال file.obg لوحده غير كافي انه ينزل علي الميكروكنترولر لانه لسه relocatable file (يعني ميعرفش ال addresses الحقيقية بتاعت الميكروكنترولر اللى انت هتنزل الكود عليه لكن ال relocatable الادريسيز اللى فيه مجود offsets بس لكن مش ادريسيز حقيقيه) + ان ليه فيه samples موجودة في فيلات تانيه فلسه ال file.obj ده عايز يعمل link معاها هو معاه ال symbol بتاعها بس لكن لسه عايز يجيب ال defination او البينري بتاعه.
--يعني انت مثلا لو كنت في File.c ده بتنده علي ADC_read() ودي فانكشن موجودة في فايل تاني هي دلوقت بقى بالنسبه ل file.c دي not resolved لسه عايزين في اللينك يروح يجيب ال DEfination او الباينري المقابل ليها من الفايل التاني ويربطهم ببعض ده بيحصل اذاي ؟ هقولك يا حسن كمان شويه متستعجلش

--طبعا ممكن البروجيكت بالعي هو فايل لواحده وليكن main.c تقولي كدا بقى ال linker ملوش لازمه اقولك اقسم بالله عيب يعم والله عيب اللى انت بتقوله ده !
--اذاي يا حسن بس مالوش لازم ؟
--هو اه فايل واحد بس ومش بينده فيه علي اي حاجه موجوده في فايل تاني تمام ولكن مش انا قايلك ان ال file قبل ال link ويكون relatable file يعني الادريسيز اللى فيه كلها اوفست و virtual addresses اللينكر بقى هو اللى هياخد الفايل ده يحطهولك عند الاماكن الصح بتاعته طبقا لل target اللى انت شغال عليه
--يبقي خد لو البروجيكت بتاعي هو فايل واحد فهو غير مؤهل برضه اني اخده انزله علي الميكرو علي طول لا لازم يعدي علي اللينكر يظبط ليه الادريسيز اللى هينزل فيها طبقا لل target board.
By:

𝟏-𝐒𝐲𝐦𝐛𝐨𝐥𝐞 𝐫𝐞𝐬𝐨𝐥𝐮𝐭𝐢𝐨𝐧:

1-Resolve references between objects.
2-Unresolved symbols are searched for in libraries to resolve.
3-No resolution = Unresolved reference error
4-If linker finds the same symbol defined in two object files it will report a “redefinition” error.

--ال symbol resolution !
--مش احنا اتفقنا ان كل obj file بيطلع فيه اتنين symbol table واحد export أو giver وده بيدلك اسامي ال samples اللى هي بيعملك ليها Support والتاني ال import او ال required وهو اللى بيبقى بيطلب ال symbols دي
--ويبتدي يشوف ايه اللى الي كل فايل طالبه في ال import ويروح يدور عليه في ال export عشان يوفق راسين في الحلال 😂

ملاقهاش في الفيلات اللى انت عامل ليها static library يروح يشوفها في ال static library ملقهاش يجي مزعق في وشك وقايلك undefined symbol او انه مثلا يلاقي اكتر من definition او export لنفس ال required أو ال symbol فيجي مزعق في وشك برضه ويجي قايل ليك multiple definition و انظبت بقى ياعم متشتغلنيش معاك ركز و ركز مينفعش في اكتر من Export الاقي نفس ال name لنفس ال symbol.


𝟐-𝐒𝐞𝐜𝐭𝐢𝐨𝐧 𝐜𝐨𝐧𝐜𝐚𝐭𝐞𝐧𝐚𝐭𝐢𝐨𝐧

1-Concatenating like-named sections from the input object files.
2-Program addresses are adjusted to take account of the concatenation.
--وهنا هيبتدي يجمع كل الناس اللى شبه بعضها مع بعض في سكشن واحد زي مقولنا فوق كل ال .txt يطلعله في .txt كبير , كل ال .data يطلعه في .data كبير وهكذا مع بقيت ال section وطبعا بيتجمعوا وبيتحطوا عن ال physical address بتاعهم الحقيقي بقى اللى هينزلوا فيه في الفلاش بتاعت الميكروكنترولر وكدا خلاص الفايل اتحول من relatable file ل locatable file لان اتحط واتماب للادريسيز الحقيقية بتاعت التارجت بورد اللى هينزل عليها.


𝟑-𝐒𝐞𝐜𝐭𝐢𝐨𝐧 𝐋𝐨𝐜𝐚𝐭𝐢𝐨𝐧

1-Each section is given an absolute address in memory. (Rom/Ram).

𝟒-𝐃𝐚𝐭𝐚 𝐢𝐧𝐢𝐭𝐢𝐚𝐥𝐢𝐳𝐚𝐭𝐢𝐨𝐧

1-Any initialized data is stored in non volatile memory
2-On startup non-const data must be copied to RAM.
3-Each initialized section by copying is divided into two sections , one for ROM(shadow data section) and other for RAM.
--هنا لو اي variables معمول ليها installation فلازم ال initialization ده بيتاخد يتحط في الميموري ويتاخد منها كوبي في ال ram عشان هيتعدل عليها At run time (لو هي مش const طبعا) بحيث ان لو فصلت الباور عن البورده لما تيجي تقوم تقوم بال Default values ودي اللى هتكون متخزنه في ال Rom.
--الداتا اللى هتكون ك default في ال rom دي وهتتنقل في ال ram من ال startup code لل ram بيكون ليها سكشنين واحد اسمه ال Shadow وده اللى في ال rom وواحد Actual section وده الجزء اللى اتنقل او اتكريت في ال ram.

/*********************/

-الف الف الف مبروك خلصنا الحمد لله تعرف يا حسن انت لو وصلت لحد هنا ؟ 😂😂❤️❤️
فانت حاجتين يا حسن يا بتحبني قوي عشان ترضي تقرا كل ده يا بتحب الامبيديد وفي الحالتين دول انا بحبك جدا يا حسن والله. ❤️❤️❤️

---بكدا الحمدلله نكون جاوبنا علي السؤال بتاعنا ومعلش لو بدخل في تفاصيل ولكن ببقي عايز اعرفك الصورة كاملة عشان الموضوع يثبت وتفهمه بشكل عميق.
---كمان هتلاقي كل البوستس اللي قبل كدا علي الهشتاج ده سواء هنا او علي الفيس.
---وطبعا لو وصلت لهنا متنساش تدعيلي + انا هبقى سعيد جدا لو انت وصلت لهنا 😂😂❤️❤️
/****************************/

𝐖𝐡𝐚𝐭 𝐢𝐬 𝐭𝐡𝐞 𝐒𝐏𝐈 𝐩𝐫𝐨𝐭𝐨𝐜𝐨𝐥? 𝐇𝐨𝐰 𝐝𝐨𝐞𝐬 𝐢𝐭 𝐰𝐨𝐫𝐤? 𝐖𝐡𝐚𝐭 𝐚𝐫𝐞 𝐡𝐢𝐬 𝐚𝐝𝐯𝐚𝐧𝐭𝐚𝐠𝐞𝐬 𝐫𝐚𝐭𝐡𝐞𝐫 𝐭𝐡𝐚𝐧 𝐔𝐀𝐑𝐓 𝐨𝐫 𝐈𝟐𝐂 ?𝐝𝐢𝐬𝐚𝐝𝐯𝐚𝐧𝐭𝐚𝐠𝐞𝐬?𝐖𝐡𝐚𝐭 𝐢𝐬 𝐐𝐔𝐀𝐃 𝐒𝐏𝐈 ? 𝐖𝐡𝐲 𝐧𝐨𝐭 𝐮𝐬𝐞 𝐢𝐭 𝐭𝐨 𝐜𝐨𝐧𝐧𝐞𝐜𝐭 𝐭𝐰𝐨 𝐄𝐂𝐔𝐬 𝐢𝐧 𝐭𝐡𝐞 𝐯𝐞𝐡𝐢𝐜𝐥𝐞?
--يعني ايه SPI ؟ وبيشتغل اذاي ؟
-وايه هي ال configurations بتاعته ؟
-وذاي ال Master يحدد ال device او ال slave اللي هو عايز يبعتله علي ال bus
--,ايه الشروط عشان ال Slave يبدأ يستقبل data من ال master ؟
-باستخدمه في ايه ؟
--يفرق ايه عن ال UART ؟
--امتي اشتغل بيه او ليه ممكن اختاره بدل ال UART او ال I2C ؟ -ايه ال advantages اللي بيتميز بيها هو عنهم ؟
-ايه ال disadvantages بتاعته ؟
--يعني ايه QUAD SPI ؟
--ليه عمري ملاقي اتنين ECUs او بوردتين في العربية متوصلين ب SPI bus ؟
--اذاي نخلي ال Slave يعرف يبعت داتا لل Master بالرغم ان ال Master دلوقت مكنش بيكلم ال slave بالتالي مش بي generate ليه clock دلوقت ؟

/**********************/

𝐖𝐡𝐚𝐭 𝐢𝐬 𝐒𝐏𝐈 𝐩𝐫𝐨𝐭𝐨𝐜𝐨𝐥?
SPI is a common communication protocol used by many different devices. For example, SD card reader modules, RFID card reader modules, and 2.4 GHz wireless transmitter/receivers all use SPI to communicate with microcontrollers.

One unique benefit of SPI is the fact that data can be transferred without interruption. Any number of bits can be sent or received in a continuous stream. With I2C and UART, data is sent in packets, limited to a specific number of bits. Start and stop conditions define the beginning and end of each packet, so the data is interrupted during transmission.

-- SPI (Serial peripheral Interface)
-- SPI is a serial protocol
-- SPI bus was originally started by Motorola.
--synchronous data transfer

--Full-duplex
--Single Master / multi slave
--Multiple slave devices are supported through selection with individual slave select (SS) lines.
--It can be used to communicate with a serial peripheral device like external EEPROM or with another microcontroller with an SPI interface.

-- هو synchronous يعني نقل الداتا بيتم عن طريق ان فيه shared clock بين ال master وال slave.
--كمان هو full duplex معني انه full duplex يعني عنده two separate line واحد يبعت عليه وواحد تاني يستقبل عليه كمان بما انه full فهو يقدر يشتغل half duplex وهو انه يقدر يبعت ويستقبل علي نقس ال wire وده انت تقدر تحدده وانت بتعمله initialization.
--كمان هو single master/ multi slave
يعني هو master واحد اللي بيكون علي ال bus يا حسن و حط زي متحط من ال slaves.
--معلش بس هو يعني ايه master في الموقف ده ؟
--بص يا حسن مش قولنا ان ال SPI هو synchronous ؟ يعني فيه clock بيحصل ليها share بين ال Master وال slave صح ! اه
طيب مين بقي اللي بيعمل generation لل clock دي ؟
مين يبدأ ال clock وينزل ال slave select عشان يحدد هو عايز يكلم اني slave ؟ ومين اللي بيقول كفايه نقل داتا لحد كدا ويجي فاصل ال clock ?
اللي بيعمل كل ده هو ال master يا حسن
ولذلك نفهم ان ال slave ميقدرش يقرر انه يبعت داتا من عنده لل master لا مينفعش يعمل كدا طبعا
ليه ؟
مما قولت فوق يا حسن ال spi هو synchronous يعني عشان الداتا تتنقل بيحصل share لل clock بين ال master وال slave وقولنا من خصائص ان ده اسمه master هو ان هو اللي بيعمل generation لل clock اذاي ان مينفعش ال slave يبعت داتا من نفسه كدا لل master لا لازم ال master هو اللي يجي يعمل generation لل clock ويطلب هو الداتا دي منه بنفسه
وهنشوف تحت شويه الحته دي خطر في ايه.

/**********************/

𝐇𝐨𝐰 𝐝𝐨𝐞𝐬 𝐭𝐡𝐞 𝐒𝐏𝐈 𝐩𝐫𝐨𝐭𝐨𝐜𝐨𝐥 𝐚𝐧𝐝 𝐩𝐞𝐫𝐢𝐩𝐡𝐞𝐫𝐚𝐥 𝐰𝐨𝐫𝐤 ?
--SPI consists of two shift registers, one in the master and the other in the slave side.
--Also, there is a clock generator in the master side that generates the clock for the shift registers.
--ال SPI peripheral في كل micro هتلاقي فيه shift register ..ال master هيكون فيه واحد هيحط فيها ال data اللى هو عايز يبعتها وال Slave هيحط فيه الداتا اللى هو هيستقبلها او العكس.
--كمان من خواص ال master أن هو اللى بيعمل generation لل clock وبيبعتها عن طريق ال clk wire لبقيت ال Slaves او تحديدا ال Slave اللى هو هينزل ال Slave select بتاعته.

--The serial-out pin of the master shift register is connected to the serial-in pin of the
slave shift register by MOSI (Master Out Slave In).
--The serial-in pin of the master shift register is connected to the serial-out pin of the
slave shift register by MISO (Master In Slave Out).


--ال SPI هو اكتر serial protocol بياخد عدد pins ...طب ايه هما ال pins بتاعت ال SPI ؟
1-MOSI (Master Out Slave Input.)
--ودي ال PIN اللي ال Master بيبعت عليها الداتا (out) وبيستقبل عليها ال Slave (input).
2-MISO(Master Input Slave Out)
--ودي ال PIN اللي ال Master بيستقبل عليها الداتا (Input) ويبعت عليها ال SLAVE (out).
3-Slave select
--The master determines which chip it is talking to by the CS lines.
4-CLK
The clock signal synchronizes the output of data bits from the master to the sampling of bits by the slave. One bit of data is transferred in each clock cycle, so the speed of data transfer is determined by the frequency of the clock signal. SPI communication is always initiated by the master since the master configures and generates the clock signal.
--The master clock generator provides a clock to the shift registers in both the master and slave.
--SPI master provides clock signal (SCLK) to SPI slaves.
--دي بقي يا حسن ال pin الرابعه اللي قولتلك عليها بيحصل generation من ال Master لل clock عليها.

--The clock input of the shift registers can be falling- or rising-edge triggered.
Shift registers are 8 bits long. So after 8 clock pulses, the contents of the two shift registers are interchanged.
--When the master wants to send a byte of data, it places the byte in its shift register and generates 8 clock pulses.
--After 8 clock pulses, the byte is transmitted to the other shift register.
--When the master wants to receive a byte of data, the slave side should place the byte in its shift register, and after 8 clock pulses the data will be received by the master shift register.
--طيب ال SPI هو frameless وهنتكلم في دي تحت شويه ولكن بما انه Frameless فكل اللى بيتبعت علي ال Wire هو داتا فعليه بس مفيش اي bits تانيه بتتبعت مش من ضمن الداتا ولذلك هتلاقى انه بعد 8 cycles من هيكون بعت 1 byte او استقبل 1 byte.
--It must be noted that SPI is full duplex, meaning that it sends and receives data at the same time.
--For the slaves that are not being talked to, the data output goes to a Hi Z state.

-- الفكره بقي يا حسن في ايه ؟
مش قولنا ان ال SPI هو single master/ multi slave
طيب دلوقت ال Master لما يجي يبعت ال data اذاي يحدد هو عايز يبعتها ل Slave 0 ولا 1 ولا 2 ولا...
مهو اكيد مش هيعمل broadcast ويبعت للكل هو اكيد ال Master
عايز لما يجي يبعت يكلم slave معين موجود علي ال bus
يحدد ال slave ده بقي اذاي ؟
لان لو تاخد بالك ال mosi وال miso طالعين متوصلين بكل ال slaves اللي علي ال bus فانا عايز factor بقي يحكم ال master هيكلم مين!
ده يا حسن عن طريق ال pin التالته وهي ال Slave Select او ال Chip Select اذاي يعني
بص يا حسن ال Master عشان يبعت داتا لازم يحقق شرطين الاول..ايه هما ؟

𝟏-𝐌𝐚𝐤𝐞 𝐭𝐡𝐞 𝐒𝐥𝐚𝐯𝐞 𝐒𝐞𝐥𝐞𝐜𝐭 𝐥𝐨𝐰 𝐟𝐨𝐫 𝐭𝐡𝐞 𝐬𝐥𝐚𝐯𝐞 𝐖𝐡𝐢𝐜𝐡 𝐢𝐭 𝐰𝐚𝐧𝐭 𝐬𝐞𝐧𝐝 𝐭𝐡𝐞 𝐝𝐚𝐭𝐚 𝐭𝐨 𝐢𝐭.
𝟐-𝐒𝐭𝐚𝐫𝐭 𝐭𝐡𝐞 𝐜𝐥𝐨𝐜𝐤 𝐠𝐞𝐧𝐞𝐫𝐚𝐭𝐢𝐨𝐧 𝐨𝐧 𝐭𝐡𝐞 𝐂𝐋𝐊 𝐩𝐢𝐧

دول الشرطين يا حسن :
1- انك تنزل ال slave select بتاعت ال slave اللي انت عايز تكلمه تنزلها ل low
يعني ال slave select دي منها انت بتحدد انت عايز تكلم مين وهتلاقي ان بعدد ال Slaves اللي موجوده علي ال bus هتلاقي عدد pins طالعه من ال master رايحه لل slaves وذلك لما حد يسألك ال spi بياخد كام pin هتقول 3+ n
حيث ان ال n : هي عدد ال Slaves اللي موجوده علي ال bus ولذلك هتلاقي مكتوب ان ال spi يقدر يتوصل بعدد لانهائي من ال slaves علي ال bus وده لان كل اللي slave عايزه منك هي ال slave select دي يبقي بعدد ال slaves هنطلع pins ولكن نظريا هو مش مالانهايه ولا حاجه هو محكوم بعدد ال gpio pins اللي اللي في ال micro اللي معاك وتعرفهم علي انهم input ويكون ال default بتاعهم ب high ولما تيجي تكلم ال slave اللي انت عايزه تيجي منزلها ل low.

وطبعا اي slave تاني طول م ال slave select بتاعته منزلتش ل low فهو موجود علي ال bus اه ولكن floating input يعني ال 2 wire بتوع ال mosi وال miso بالنسبه ليا Open circuit.
-ترد وتقول طب لو عايز اوصل ب 20 slave هل ال spi هيكون موفرلي 20 slave select ؟
-هقولك لا طبعا مش هيكون موفر كل ده ك peripheral ولكن انت بقي بتروح ب ايدك لل pins بتاعت ال gpio.


2- الشرط التاني هو ان ال Master يعمل generation لل clock علي ال wire بتاعها يبقي لما ال Master يعوز يكلم slave معين هيجي عامل حاجتين مشغل ال clock ومنزل ال slave select بتاعت ال slave ده ل zero هتلاقي ال slave بدا ي communication معاه.
--طبعا ال master لما بينزل slave select بتاعت ال Slave اللى هو عايز يكلمه بقيت ال Slaves دلوقت هي علي ال bus ولكن شايفه ال MOSI / MISO انهم high impedance فكأنهم open circuit

/**********************/

𝐖𝐡𝐚𝐭 𝐢𝐬 𝐭𝐡𝐞 𝐚𝐩𝐩𝐥𝐢𝐜𝐚𝐭𝐢𝐨𝐧 𝐛𝐚𝐬𝐞𝐝 𝐨𝐧 𝐒𝐏𝐈 ?
--Sensors
--LCDs
--Control Device
--Flash Memory

--هتلاقي ان فيه بعض ال sensors ال interface بتاعه SPI
ده بسبب ان ال SPI سريع لانه frameless وده اداني ميزتين فوق العظمة وبيميزوه عن غيره سواء ال I2C او ال UART ايه هما الميزتين دول ؟
بس قولي الاول يعني ايه Frame less واللي بسببها اخدنا الميزتين دول ؟
بص frame less يعني ال لما بيجي يبعت الداتا علي ال wire بيبعت داتا بس مش بيبعت اي حاجه تاني مش زي ال uart مثلا تلاقي لا فيه
1-Start bit
--ال RX بتكون idle ب 1 يعني في الوضع العادي انه بيبعت بيكون عليها logic high اول م الميكرو رقم واحد يجي يبعت للميكرو التاني عشان يعرفه انه هيبدأ يبعت اهو.

2-data field
ال Data field في ال UART بياخد من 5 ل 9 bit في ال field ده بيتحط الداتا اللى احنا عايزين نبعتها من الميكرو الاول للميكرو التاني

3-parity bits
--The parity bit is added to make the number of 1’s even (even parity) or odd (odd parity).
--This bit can be used by the receiver to check for transmission errors.

فزي م انت شايف الuart بيتكون من frame اهو وكذلك ال i2c
--كون ان ال SPI هو Frameless فهو اداك ميزتين اللي قولت عليهم فوق:
1-عشان مفيش farm فكل ال bits اللي بتتبعت هي data بس مفيش اي bits تانيه تخص ال Frame فده خلي ال throughput
بس يعني ايه throughput

/*********************/

𝐖𝐡𝐚𝐭 𝐢𝐬 𝐭𝐡𝐞 𝐭𝐡𝐫𝐨𝐮𝐠𝐡𝐩𝐮𝐭 ?
--it is the effective data bit / total bits which i send
--يعني ايه ؟
--ال throughput هو الداتا الفعليه او المهمه بالنسبه ليك اللى انت عايز تبعتها يعني لما جيت تبعت حرف ال 'A' مثلا باستخدام ال uart اللى هو هيتمثل في 8 bit بالنسبه ليك دي الداتا المهمة ودي اللى انت عايزها توصل فعلا
--بس هل هي اتبعتت لوحده ؟ لا طبعا دي اتحطت في ال fails بتاع الداتا لكن اتحط معاها ف ال frame داتا تانيه انا مش مهتم بيها اصلا ولكن هي لازم تتبعت لان ده فريم ال uart زي ال start bit وال parity وال stop bits
--فال throughput ده بقى الداتا اللى انت عايز تبعتها فعلا مقسومة علي كل ال bits اللى انت بتبعتها اللى هي ال bits بتاعت الداتا مجموع عليها ال bits اللى بتحط في ال frame غصب عني.
--مثال علي ده لو انت بتبعت 8 bit ودول ال effective data بيتحط معاهم واحدة start واحدة stop ونقول يعم ال parity ب 0 يعني ال 8 bit اتحط معاهم 2 زياده.
--يعني ال throughput = 8/10 يعني 80% ما بالك بقى لو حاطت اتنين parity واتنين stop فأنت هتلاقي نفسك وصلت ل 60% مثلا ال throughput يعني عشان انقل 60000 bit لازم انقل معاهم 40000 bits معاهم عشان خاطر الحاج FRAME
فعشان كدا ال throughput بتاع ال SPI 100% لان ال effective data هى اللى بتتبعت بس ممعهاش حاجه تانيه.
وده خلاه سريع جدا بيوصل ل 480 M bits / sec.
الميزه التانيه اللي انت اخدتها من كونه frameless
2- انك تقدر تعمل انت its your frame
يعني ايه ؟
في ال SPI انت تقدر ترسم وتحدد انت frame خاص بيك وعلي مزاجك انت يعني ممكن تقول مثلا اول byte هبعته ده ال ID بتاع ال slave او ال ECU اللي عايز اكلمها وال byte اللي بعده مثلا ال transaction اللي عايز تعمله read/write واللي بعده مثلا ال data وبعد كل data فيه ack فزي م انت شايف ميزة انه frameless اداك ميزة انك تقدر تحدد او تعمل frame خاص بيك انت.

/*************************/

--بس معلش سؤال منتا لما مبقتش frame خسرت ان يكون عندك parity او checksum او اي نوع من انواع ال check ان حصل مشكله في ال data ولا لا هقولك عندك حق طبعا يا حسن.
مهو عشان كدا ال SPI لما بنوصل حاجتين او اكتر ببعض بيكون طول ال bus في حدود 10 cm وده عشان انا خايف ان الداتا تبوظ من ال noise وانا معنديش ميكانيزم اكتشف بيه فقالك خلاص تكون المسافة في الرينج ده عشان اتجنب ال noise علي قد مقدر يعني
/************/
طيب بيشتغل اذاي او ال circuit من جوا بتتكون من ايه ?
بص يا حسن ال circuit بتاعته simple قوي يادوب register عند ال master وزيه عند ال slave والاتنين فيهم دائرة لل clock تيجي انت تحط الداتا اللي عايز تبعتها في ال register بتاع اللي عند ال master وهو يشتغل بقي مع كل ال clock كل cycle يبعت one bit للناحيه التانيه والتاني يستقبلها يحطها في ال register او ال buffer اللي عنده ده.

/***********/


𝐖𝐡𝐚𝐭 𝐚𝐫𝐞 𝐒𝐏𝐈 𝐀𝐝𝐯𝐚𝐧𝐭𝐚𝐠𝐞𝐬?
1-SPI is frameless so ( high speed + customized frame)
2-Separate MISO and MOSI lines, so data can be sent and received at the same time
3- throughput is 100%
4- Simple circuit
5- Support Multiple slaves
6-Lower power requirement than I2C
7-No complicated slave addressing system like I2C

/***********/

𝐖𝐡𝐚𝐭 𝐚𝐫𝐞 𝐒𝐏𝐈 𝐝𝐢𝐬𝐚𝐝𝐯𝐚𝐧𝐭𝐚𝐠𝐞𝐬?
1- Requires more pins
2-Master must control all communications (slave can't generates transaction)
3- Separate SS line
4-No flow control
5-No acknowledgement that the data has been successfully received (I2C has this)
6-No form of error checking like the parity bit in UART.
--العيوب بقي يا حسن
1- زي م انت شايف ان كل slave بيحتاج slave select pin يعني طل معدد ال slave زاد عدد ال pins هيزيد مش زي ال i2c او ال can مثلا هما 2 wire وكل ال ECUs عليه لا كل slave عايز pin عشان تقدر تحدد انت عايز تكلم مين من خلالها.

2-ال master هو اللي بيدير اي عملية تواصل يعني هو اللي بيروح يكلم ال slave عشان يبعت ليه داتا عنده او يروح لل slave يقوله عندك داتا ؟ لو عندك ابعت
(الحته دي خطر جامد يا حسن ركز هنا)
متخيل ان ال slave لو عنده data عايز يبعتها لل master ميقدر يعمل اي حاجه عشان يعرف ال Master انه عنده data وكمان ميقدر يبعتها لان هو slave واحنا قولنا اللي بيعمل generate لل clock هو ال master وقولنا ان عشان ابتدي ابعت داتا لازم اعمل حاجتين اشغل ال clock وانزل ال pin بتاعت ال ss من high ل low
فانت ك master هتفضل واقف محبوس بالداتا اللي معاك دي لحد ميبان ليك صاحب وال master يجي يقولك لو عندك داتا ابعتها

طبعا يا حسن مينفعش تبقي في critical system وتعمل الحته اللي فوق دي ان ال master يكون عنده data مهمه ولازم تتبعت لل master دلوقت وطبعا ال slave مش هيعرف وكدا انت شديت بلستر علي بوق ال slave والسيستم هيروح في داهيه
يعني ميبقاش مثلا ال slave بيستقبل frames بتاعت camera في العربيه بتحلل الطريق وبعدين ال slave يبعت الdata دي لل master عن طريق ال spi وال master هو اللي ياخد ال action لو العربيه هتفرمل مثلا او هتعمل alarm هل بقي ينفع اللي فوق ده ؟

--لو عملت كدا يبقي ال system بالسلامه لان ال slave عنده داتا مهمه ولازم تتبعت حالا ومش عارف هو مستني ال master يجي ليه طب والحل ؟
--الحل انك تتمسي يا حسن وتقول يا مسا ومتعملش حاجه زي كدا اصلا من الاول ك design
يا اما هتكون داتا اه هتتنقل من ال slave لل master ولكن مش critical ولازم توصلي وقتي لا عادي انها تفضل لحد م ال master يبعت هات الداتا اللي عندك او يكون فيه period check من ال master يروح يتشك علي ال slave كل فتره لو عنده داتا.
٠
--طيب هل يا حسن لو معايا master واحد و slave واحد هل فيه داعي اوصل الاتنين slave select pins بعض ؟
-- هاجي رادد عليك يا حسن وقايل مش ال slave select عشان ال master يختار ال slave اللي هو عايز يبعتله ؟ وقولنا فوق عشان ابدا اكلم slave معين فانا بشغل ال clk وبنزل ال ss بتاعت ال slave اللي عايز اكلمه ل low صح ؟ وطبعا بشغل ال CLK
طب م لو master/slave اتنين بس خلاص اخلي ال ss بتاعت ال slave ب low علي طول يعني اوصلها ب gnd وكدا بقي عامل ان اكلم ال slave ده واللي مفيش غيره اصلا بقي بي depend علي عامل واحد بس وهو انك ك master تشغل ال clk بس وكدا كدا العامل التاني جاهز اصلا لان موصل ال ss ب gnd.

/***************/

طيب ممكن استخدم ال SPI في اي ؟
--SPI with flash memory
--Most SPI flash memories have a write status register command that writes one or two bytes of data.
--To write to the status register, the SPI host first enables the slave select line for the current device. The master then outputs the appropriate instruction followed by two data bytes.

--هنا يا حسن هتلاقينا استغلينا انه frameless واننا نقدر نعمل our own frame وبقت مثلا ال flash memory دي جايبها اوصلها مع ال microcontroller من بره علي سطح البورد مثلا
فلما افتح ال datasheet بتاعت ال flash دي هلاقي مثلا بيقولي لو عايز تكتب علي مكان معين في الفلاش دي هتبعت اول حاجه instruction اسمه كذا وليكن 0x08 ده لما انت تبعته اول byte كدت الفلاش هتفهم انك عايز تكتب بعد كدا يقولك مثلا ابعتلي ال address بتاع المكان اللي عايز تكتب عليه بعد كدا ابعت الداتا اللي عايز تكتبها فانت لو تلاحظ هتلاقي انك قدرت تبني الفريم بتاعك انت اول امر مثلا instruction والتاني address والتالت ده الداتا اللي عايز تكتبها.
--طب لو عايز اقرا منها انا ؟
هاجي باعت اول byte ولتكن 0x04 وده instruction الفلاش عارفها ان ده لو اتبعت في اول byte يبقي ده امر ال read وطبعا انت مشغل ال clk ومنزل ال slave select ل low هتبص علي ال wire التاني اللي هو MiSO هتلاقي بعت ليك الداتا اللي انت كنت عايزها.
/***********/
طبعا يا حسن لو هتشتغل ب mode ال half duplex فانت هتشتغل ب 3 pins بس ال
CLK
MOSI --- MISO
SS
GND
وفي الحاله دي انت بتوصل ال miso بال mosi ببعض
هنا اه انت قللت عدد ال pins بس ال throughput قل لانك بقيت بتبعت وتستقبل علي نفس ال wire ومش في نفس الوقت كمان

/************/

𝐖𝐡𝐚𝐭 𝐢𝐬 𝐐𝐔𝐀𝐃 𝐒𝐏𝐈 ?
--Multi I/O variants such as dual I/O and quad I/O add additional data lines to the standard for increased throughput. This performance increase enables random access and direct program ex*****on from flash memory (execute-in-place).
--A multi I/O SPI device is capable of supporting increased bandwidth or throughput from a single device.


--جه قالك يا حسن ايه متيجي نزود عدد ال pins اللي ممكن ابعت واستقبل من عليها
يعني في ال half duplex بدل ميبقي عندي pin واحد بس ابعت او استقبل من عليها(بس مش في نفس الوقت طبعا)
قالك طب مخليهم اربعه يقدروا يبعتوا ويستقبولوا(بس طبعا مش في نفس الوقت لانه half)
وعملوا 4 pins ابعت واستقبل من عليهم واقدر استخدم ده مع بعض ال flash memory بيكون الانترفيس بتاعها كدا وكدا بقي عندي 4 shift register يعني اقدر اقرا او اكتب في اربع اماكن مختلفه في الفلاش دي.

--كمان هتلاقي dual SPI
--نفس اللي قولناه في ال quad بس ده ليه 2 pins بس
MOSI
MISO
يقدر يبعت ويستقبل من عليهم بس اكيد كل pin مش هتبعت وتستقبل في نفس الوقت لا.

/**************/

طيب فيه سؤال هنا ليه مثلا عمرك متلاقي اتنين ECUs في العربيه متوصلين بال SPI ؟
--ل ٣ اسباب
1-مش احنا قولنا انه frameless !
فهو كدا مفيهش اي Field موجود لل security او اني check هل الداتا دي صح او حصل فيها مشكله وهي جايه من ال master ولا لا يعني هو مفيهش check sum ولا فيه CRC ولا فيه parity حتي فمش هعرف كدا اتأكد من مصداقية الداتا اللي جاتلي دي

2- السبب التاني ان مسافة توصيل master/slave بال SPI بتكون في حدود 10 cm طب قولي انت بقي اذاي هتوصل بوردتين في العربيه دي في zone ودي zone تانيه والمسافة بينهم ممكن توصل ل اتنين ولا تلاته متر! مش هينفع طبعا.

3- ال SPI هو Single master multiple slave وقولنا ان ال slave ميقدر يبعت من نفسه ولازم ال master هو اللي يجي يقوله لو عندك داتا ابعتها لان ال master هو اللي بي generate ال clock.

/**************/

--اخر حته مش احنا قولنا يا حسن
ال master هو اللي بيدير اي عملية تواصل يعني هو اللي بيروح يكلم ال slave عشان يبعت ليه داتا عنده او يروح لل slave يقوله عندك داتا ؟ لو عندك ابعت
متخيل ان ال slave لو عنده data عايز يبعتها لل master ميقدر يعمل اي حاجه عشان يعرف ال Master انه عنده data وكمان ميقدر يبعتها لان هو slave واحنا قولنا اللي بيعمل generate لل clock هو ال master وقولنا ان عشان ابتدي ابعت داتا لازم اعمل حاجتين اشغل ال clock وانزل ال pin بتاعت ال ss من high ل low صح ؟

--طيب لو ال slave بقى عنده داتا وعايزين نخليه يعرف يبعتها دلوقت مش يستني ال master يجي يسال ؟
--هنا احنا هنحاول نجتهد ونشغل دماغنا يا حسن عشان نعرف نعمل اده هي مش موجوده في ال Spi ك peripheral اه ولكن هنحاول نستعين بحاجه تانيه
--هو كل الفكره ان لما ال slave كان معاه داتا وعايز يبعتها لل master مكنش فيه تواصل بين الاتنين micro من خلال ال spi في الوقت الحالي فالمشكله بس ان ال slave عايز يعرف ال master انا عندي داتا تعالي اعملي generation لل clock ونزلي ال Slave select بتاعتي من high ل low عشان اقدر ابعتلك

--هو ممكن مثلا يا حسن ال slave مثلا ي Configure pin تكون output ومتوصله بال master علي external interrupt pin ولما ال Slave يكون عنده داتا عايز يبعتها وقتي وبدون مينتظر ال master انه يجي رافع ال pin دي ل high ونكون عند ال mater مهندلين في ال ISR بتاع ال EXTI ده ان لو حصل rising edge علي ال external interrupt pin دي ان ال master يبتدي ي generate clock وينزل ال Slave select بتاعت ال Slave ده وبكدا قدرنا نخلي ال slave لو عنده داتا مهمه وعايز يبيعها وقتي وبدون مينتظر ال master انه يجي يسأله لا اتحلت اهو.

/********************/

---بكدا الحمدلله نكون جاوبنا علي السؤال بتاعنا ومعلش لو بدخل في تفاصيل ولكن ببقي عايز اعرفك الصورة كاملة عشان الموضوع يثبت وتفهمه بشكل عميق.
---كمان هتلاقي كل البوستس اللي قبل كدا علي الهشتاج ده وده سواء هنا او علي لينكدان.
---وطبعا لو وصلت لهنا متنساش تدعيلي + انا هبقى سعيد جدا لو انت وصلت لهنا

/********************