嵌入式系統接口技術(shù)

　　實(shí)際上，嵌入式系統本身是一個(gè)外延極廣的名詞，凡是與產(chǎn)品結合在一起的具有嵌入式特點(diǎn)的控制系統都可以叫嵌入式系統，而且有時(shí)很難以給它下一個(gè)準確的定義。下面是 YJBSY小編整理的嵌入式系統接口技術(shù)，希望對你有幫助!

　　1. Flash存儲器

　　(1)Flash存儲器是一種非易失性存儲器，根據結構的不同可以將其分為NOR Flash和NAND Flash兩種。

　　(2)Flash存儲器的特點(diǎn)：

　　A、區塊結構：在物理上分成若干個(gè)區塊，區塊之間相互獨立。

　　B、先擦后寫(xiě)：Flash的寫(xiě)操作只能將數據位從1寫(xiě)成0，不能從0寫(xiě)成1，所以在對存儲器進(jìn)行寫(xiě)入之前必須先執行擦除操作，將預寫(xiě)入的數據位初始化為1。擦除操作的最小單位是一個(gè)區塊，而不是單個(gè)字節。

　　C、操作指令：執行寫(xiě)操作，它必須輸入一串特殊指令(NOR Flash)或者完成一段時(shí)序(NAND Flash)才能將數據寫(xiě)入。

　　D、位反轉：由于Flash的固有特性，在讀寫(xiě)過(guò)程中偶爾會(huì )產(chǎn)生一位或幾位的數據錯誤。位反轉無(wú)法避免，只能通過(guò)其他手段對結果進(jìn)行事后處理。

　　E、壞塊：區塊一旦損壞，將無(wú)法進(jìn)行修復。對已損壞的區塊操作其結果不可預測。

　　(3)NOR Flash的特點(diǎn)：

　　應用程序可以直接在閃存內運行，不需要再把代碼讀到系統RAM中運行。NOR Flash的傳輸效率很高，在1MB~4MB的小容量時(shí)具有很高的成本效益，但是很低的寫(xiě)入和擦除速度大大影響了它的性能。

　　(4)NAND Flash的特點(diǎn)

　　能夠提高極高的密度單元，可以達到高存儲密度，并且寫(xiě)入和擦除的速度也很快，這也是為何所有的U盤(pán)都使用NAND Flash作為存儲介質(zhì)的原因。應用NAND Flash的困難在于閃存需要特殊的系統接口。

　　(5)NOR Flash與NAND Flash的區別：

　　A、NOR Flash的讀速度比NAND Flash稍快一些。

　　B、NAND Flash的擦除和寫(xiě)入速度比NOR Flash快很多

　　C、NAND Flash的隨機讀取能力差，適合大量數據的連續讀取。

　　D、NOR Flash帶有SRAM接口，有足夠的地址引進(jìn)來(lái)尋址，可以很容易地存取其內部的每一個(gè)字節。NAND Flash的地址、數據和命令共用8位總線(xiàn)(有寫(xiě)公司的產(chǎn)品使用16位)，每次讀寫(xiě)都要使用復雜的I/O接口串行地存取數據。

　　E、NOR Flash的容量一般較小，通常在1MB~8MB之間;NAND Flash只用在8MB以上的產(chǎn)品中。因此，NOR Flash只要應用在代碼存儲介質(zhì)中，NAND Flash適用于資料存儲。

　　F、NAND Flash中每個(gè)塊的最大擦寫(xiě)次數是一百萬(wàn)次，而NOR Flash是十萬(wàn)次。

　　G、NOR Flash可以像其他內存那樣連接，非常直接地使用，并可以在上面直接運行代碼;NAND Flash需要特殊的I/O接口，在使用的時(shí)候，必須先寫(xiě)入驅動(dòng)程序，才能繼續執行其他操作。因為設計師絕不能向壞塊寫(xiě)入，這就意味著(zhù)在NAND Flash上自始至終必須進(jìn)行虛擬映像。

　　H、NOR Flash用于對數據可靠性要求較高的代碼存儲、通信產(chǎn)品、網(wǎng)絡(luò )處理等領(lǐng)域，被成為代碼閃存;NAND Flash則用于對存儲容量要求較高的MP3、存儲卡、U盤(pán)等領(lǐng)域，被成為數據閃存。

　　2、RAM存儲器

　　(1)SRAM的特點(diǎn)：

　　SRAM表示靜態(tài)隨機存取存儲器，只要供電它就會(huì )保持一個(gè)值，它沒(méi)有刷新周期，由觸發(fā)器構成基本單元，集成度低，每個(gè)SRAM存儲單元由6個(gè)晶體管組成，因此其成本較高。它具有較高速率，常用于高速緩沖存儲器。

　　通常SRAM有4種引腳：

　　CE：片選信號，低電平有效。

　　R/W：讀寫(xiě)控制信號。

　　ADDRESS：一組地址線(xiàn)。

　　DATA：用于數據傳輸的一組雙向信號線(xiàn)。

　　(2)DRAM的特點(diǎn)：

　　DRAM表示動(dòng)態(tài)隨機存取存儲器。這是一種以電荷形式進(jìn)行存儲的半導體存儲器。它的每個(gè)存儲單元由一個(gè)晶體管和一個(gè)電容器組成，數據存儲在電容器中。電容器會(huì )由于漏電而導致電荷丟失，因而DRAM器件是不穩定的。它必須有規律地進(jìn)行刷新，從而將數據保存在存儲器中。

　　DRAM的接口比較復雜，通常有一下引腳：

　　CE：片選信號，低電平有效。

　　R/W：讀寫(xiě)控制信號。

　　RAS：行地址選通信號，通常接地址的高位部分。

　　CAS：列地址選通信號，通常接地址的低位部分。

　　ADDRESS：一組地址線(xiàn)。

　　DATA：用于數據傳輸的一組雙向信號線(xiàn)。

　　(3)SDRAM的特點(diǎn)：

　　SDRAM表示同步動(dòng)態(tài)隨機存取存儲器。同步是指內存工作需要同步時(shí)鐘，內部的命令發(fā)送與數據的傳輸都以它為基準;動(dòng)態(tài)是指存儲器陣列需要不斷的刷新來(lái)保證數據不丟失。它通常只能工作在133MHz的主頻。

　　(4)DDRAM的特點(diǎn)

　　DDRAM表示雙倍速率同步動(dòng)態(tài)隨機存取存儲器，也稱(chēng)DDR。DDRAM是基于SDRAM技術(shù)的，SDRAM在一個(gè)時(shí)鐘周期內只傳輸一次數據，它是在時(shí)鐘的上升期進(jìn)行數據傳輸;而DDR內存則是一個(gè)時(shí)鐘周期內傳輸兩次次數據，它能夠在時(shí)鐘的上升期和下降期各傳輸一次數據。在133MHz的主頻下，DDR內存帶寬可以達到133×64b/8×2=2.1GB/s。

　　3、硬盤(pán)、光盤(pán)、CF卡、SD卡

　　4、GPIO原理與結構

　　GPIO是I/O的最基本形式，它是一組輸入引腳或輸出引腳。有些GPIO引腳能夠加以編程改變工作方向，通常有兩個(gè)控制寄存器：數據寄存器和數據方向寄存器。數據方向寄存器設置端口的方向。如果將引腳設置為輸出，那么數據寄存器將控制著(zhù)該引腳狀態(tài)。若將引腳設置為輸入，則此輸入引腳的狀態(tài)由引腳上的邏輯電路層來(lái)實(shí)現對它的控制。

　　5、A/D接口

　　(1)A/D轉換器是把電模擬量轉換為數字量的電路。實(shí)現A/D轉換的方法有很多，常用的方法有計數法、雙積分法和逐次逼進(jìn)法。

　　(2)計數式A/D轉換法

　　其電路主要部件包括：比較器、計數器、D/A轉換器和標準電壓源。

　　其工作原理簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是，有一個(gè)計數器，從0開(kāi)始進(jìn)行加1計數，每進(jìn)行一次加1，該數值作為D/A轉換器的輸入，其產(chǎn)生一個(gè)比較電壓VO與輸入模擬電壓VIN進(jìn)行比較。如果VO小于VIN則繼續進(jìn)行加1計數，直到VO大于VIN，這時(shí)計數器的累加數值就是A/D轉換器的輸出值。

　　這種轉換方式的特點(diǎn)是簡(jiǎn)單，但是速度比較慢，特別是模擬電壓較高時(shí)，轉換速度更慢。例如對于一個(gè)8位A/D轉換器，若輸入模擬量為最大值，計數器要從0開(kāi)始計數到255，做255次D/A轉換和電壓比較的工作，才能完成轉換。

　　(3)雙積分式A/D轉換法

　　其電路主要部件包括：積分器、比較器、計數器和標準電壓源。

　　其工作原理是，首先電路對輸入待測電壓進(jìn)行固定時(shí)間的積分，然后換為標準電壓進(jìn)行固定斜率的反向積分，反向積分進(jìn)行到一定時(shí)間，便返回起始值。由于使用固定斜率，對標準電壓進(jìn)行反向積分的時(shí)間正比于輸入模擬電壓值，輸入模擬電壓越大，反向積分回到起始值的時(shí)間越長(cháng)。只要用標準的高頻時(shí)鐘脈沖測定反向積分花費的時(shí)間，就可以得到相應于輸入模擬電壓的數字量，也就完成了A/D轉換。

　　其特點(diǎn)是，具有很強的抗工頻干擾能力，轉換精度高，但轉換速度慢，通常轉換頻率小于10Hz，主要用于數字式測試儀表、溫度測量等方面。

　　(4)逐次逼近式A/D轉換法

　　其電路主要部件包括：比較器、D/A轉換器、逐次逼近寄存器和基準電壓源。

　　其工作原理是，實(shí)質(zhì)上就是對分搜索法，和平時(shí)天平的使用原理一樣。在進(jìn)行A/D轉換時(shí)，由D/A轉換器從高位到低位逐位增加轉換位數，產(chǎn)生不同的輸出電壓，把輸入電壓與輸出電壓進(jìn)行比較而實(shí)現。首先使最高位為1，這相當于取出基準電壓的1/2與輸入電壓比較，如果在輸入電壓小于1/2的基準電壓，則最高位置0，反之置1。之后，次高位置1，相當于在1/2的范圍中再作對分搜索，以此類(lèi)推，逐次逼近。

　　其特點(diǎn)是，速度快，轉換精度高，對N位A/D轉換器只需要M個(gè)時(shí)鐘脈沖即可完成，一般可用于測量幾十到幾百微秒的過(guò)渡過(guò)程的變化，是目前應用最普遍的轉換方法。

　　(5)A/D轉換的重要指標(有可能考一些簡(jiǎn)單的計算)

　　A、分辨率：反映A/D轉換器對輸入微小變化響應的能力，通常用數字輸出最低位(LSB)所對應的模擬電壓的電平值表示。n位A/D轉換器能反映1/2n滿(mǎn)量程的模擬輸入電平。

　　B、量程：所能轉換的模擬輸入電壓范圍，分為單極性和雙極性?xún)煞N類(lèi)型。

　　C、轉換時(shí)間：完成一次A/D轉換所需要的時(shí)間，其倒數為轉換速率。

　　D、精度：精度與分辨率是兩個(gè)不同的概念，即使分辨率很高，也可能由于溫漂、線(xiàn)性度等原因使其精度不夠高。精度有絕對精度和相對精度兩種表示方法。通常用數字量的最低有效位LSB的分數值來(lái)表示絕對精度，用其模擬電壓滿(mǎn)量程的百分比來(lái)表示相對精度。

　　例如，滿(mǎn)量程10V，10位A/D芯片，若其絕對精度為±1/2LSB，則其最小有效位LSB的量化單位為：10/1024=9.77mv，其絕對精度為9.77mv/2=4.88mv，相對精度為：0.048%。

　　6、D/A接口基本

　　(1)D/A轉換器使將數字量轉換為模擬量。

　　(2)在集成電路中，通常采用T型網(wǎng)絡(luò )實(shí)現將數字量轉換為模擬電流，再由運算放大器將模擬電路轉換為模擬電壓。進(jìn)行D/A轉換實(shí)際上需要上面的兩個(gè)環(huán)節。

　　(3)D/A轉換器的分類(lèi)：

　　A、電壓輸出型：常作為高速D/A轉換器。

　　B、電流輸出型：一般外接運算放大器使用。

　　C、乘算型：可用作調制器和使輸入信號數字化地衰減。

　　(4)D/A轉換器的主要指標：分辨率、建立時(shí)間、線(xiàn)性度、轉換精度、溫度系數。

　　7、鍵盤(pán)接口

　　(1)鍵盤(pán)的兩種形式：線(xiàn)性鍵盤(pán)和矩陣鍵盤(pán)。

　　(2)識別鍵盤(pán)上的閉合鍵通常有兩種方法：行掃描法和行反轉法。

　　(3)行掃描法是矩陣鍵盤(pán)按鍵常用的識別方法，此方法分為兩步進(jìn)行：

　　A、識別鍵盤(pán)哪一列的鍵被按下：讓所有行線(xiàn)均為低電平，查詢(xún)各列線(xiàn)電平是否為低，如果有列線(xiàn)為低，則說(shuō)明該列有按鍵被按下，否則說(shuō)明無(wú)按鍵按下。

　　B、如果某列有按鍵按下，識別鍵盤(pán)是哪一行按下：逐行置低電平，并置其余各行為高電平，查詢(xún)各列的變化，如果列電平變?yōu)榈碗娖�，則可確定此行此列交叉點(diǎn)處按鍵被按下。

　　8、顯示接口

　　(1)LCD的基本原理是，通過(guò)給不同的液晶單元供電，控制其光線(xiàn)的通過(guò)與否，從而達到顯示的目的。

　　(2)LCD的光源提供方式有兩種：投射式和反射式。筆記本電腦的LCD顯示器為投射式，屏的背后有一個(gè)光源，因此外界環(huán)境可以不需要光源。一般微控制器上使用的LCD為反射式，需要外界提供電源，靠反射光來(lái)工作。電致發(fā)光(EL)是液晶屏提供光源的一種方式。

　　(3)按照液晶驅動(dòng)方式分類(lèi)，常見(jiàn)的LCD可以分為三類(lèi)：扭轉向列類(lèi)(TN)、超扭曲向列型(STN)和薄膜晶體管型(TFT)。

　　(4)市面上出售的LCD有兩種類(lèi)型：帶有驅動(dòng)電路的LCD顯示模塊，只要總線(xiàn)方式驅動(dòng);沒(méi)有驅動(dòng)電路的LCD顯示器，使用控制器掃描方式。

　　(5)通常，LCD控制器工作的時(shí)候，通過(guò)DMA請求總線(xiàn)，直接通過(guò)SDRAM控制器讀取SDRAM中指定地址(顯示緩沖區)的數據，此數據經(jīng)過(guò)LCD控制器轉換成液晶屏掃描數據格式，直接驅動(dòng)液晶顯示器。

　　(6)VGA接口本質(zhì)上是一個(gè)模擬接口，一般都采用統一的15引腳接口，包括2個(gè)NC信號、3根顯示器數據總線(xiàn)、5個(gè)GND信號、3個(gè)RGB色彩分量、1個(gè)行同步信號和1個(gè)場(chǎng)同步信號。其色彩分量采用的電平標準為EIA定義的RS343標準。

　　9、觸摸屏接口

　　(1)按工作原理分，觸摸屏可以分為：表面聲波屏、電容屏、電阻屏和紅外屏幾種。

　　(2)觸摸屏的控制采用專(zhuān)業(yè)芯片，例如ADS7843。

　　10、音頻接口

　　(1)基本原理：麥克風(fēng)輸入的數據經(jīng)音頻編解碼器解碼完成A/D轉換，解碼后的音頻數據通過(guò)音頻控制器送入DSP或CPU進(jìn)行相應的處理，然后數據經(jīng)音頻控制器發(fā)送給音頻編碼器，經(jīng)編碼D/A轉換后由揚聲器輸出。

　　(2)數字音頻的格式有多種，最常用的是下面三種：

　　A、采用數字音頻(PCM)：是CD或DVD采用的數據格式。其采樣頻率為44.1kHz。精度為16位時(shí)，PCM音頻數據速率為1.41Mb/s;精度為32位時(shí)為2.42 Mb/s。一張700MB的CD可以保存大約60分鐘的16位PCM數據格式的音樂(lè )。

　　B、MPEG層3音頻(MP3)：MP3播放器采用的音頻格式。立體聲MP3數據速率為112kb/s至128kb/s。

　　C、ATSC數字音頻壓縮標準(AC3)：數字TV、HDTV和電影數字音頻編碼標準，立體聲AC3編碼后的數據速率為192kb/s。

　　(3)IIS是音頻數據的編碼或解碼常用的串行音頻數字接口。IIS總線(xiàn)只處理聲音數據，其他控制信號等則需要單獨傳輸。IIS使用了3根串行總線(xiàn)：數據線(xiàn)SD、字段選擇線(xiàn)WS、時(shí)鐘信號線(xiàn)SCK。

　　(4)當接收方和發(fā)送方的數據字段寬度不一樣時(shí)，發(fā)送方不考慮接收方的數據字段寬度。如果發(fā)送方發(fā)送的數據字段小于系統字段寬度，就在低位補0;如果發(fā)送方的數據寬度大于接收方的寬度，則超過(guò)LSB的部分被截斷。字段選擇WS用來(lái)選擇左右聲道，WS=0表示選擇左聲道;WS=1表示選擇右聲道。此外，WS能讓接收設備存儲前一個(gè)字節，并準備接收下一個(gè)字節。

　　11、串行接口

　　(1)串行通信是指，使數據一位一位地進(jìn)行傳輸而實(shí)現的通信。與并行通信相比，串行通信具有傳輸線(xiàn)少、成本低等優(yōu)點(diǎn)，特別適合遠距離傳送;缺點(diǎn)使速度慢。

　　(2)串行數據傳送有3種基本的通信模式：?jiǎn)喂�、半雙工、全雙工。

　　(3)串行通信在信息格式上可以分為2種方式：同步通信和異步通信。

　　A、異步傳輸：把每個(gè)字符當作獨立的信息來(lái)傳輸，并按照一固定且預定的時(shí)序傳送，但在字符之間卻取決于字符與字符的任意時(shí)序。異步通信時(shí)，字符是一幀一幀傳送的，每幀字符的傳送靠起始位來(lái)同步。一幀數據的各個(gè)代碼間間隔是固定的，而相鄰兩幀數據其時(shí)間間隔是不固定的。

　　B、同步傳輸：同步方式不僅在字符之間是同步的，而且在字符與字符之間的時(shí)序仍然是同步的，即同步方式是將許多字符******成一字符塊后，在每塊信息之前要加上1～2個(gè)同步字符，字符塊之后再加入適當的錯誤檢測數據才傳送出去。

　　(4)異步通信必須遵循3項規定：

　　A、字符格式：起始位+數據+校驗位+停止位(檢驗位可無(wú))，低位先傳送。

　　B、波特率：每秒傳送的位數。

　　C、校驗位：奇偶檢驗。

　　a、奇校驗：要使字符加上校驗位有奇數個(gè)“1”。

　　b、偶檢驗：要使字符加上校驗位有偶數個(gè)“1”。

　　(5)RS-232C的電氣特性：負邏輯。

　　A、在TxD和RxD上：邏輯1為-3V～-15V，邏輯0為3V～15V。

　　B、在TES、CTS、DTR、DCD等控制線(xiàn)上：

　　信號有效(ON狀態(tài))為3V～15V

　　信號無(wú)效(OFF狀態(tài))為-3V～-15V

　　(6)TTL標準與RS-232C標準之間的電平轉換利用集成芯片RS232實(shí)現。

　　(7)RS-422串行通信接口

　　A、RS-422是一種單機發(fā)送、多機接收的單向、平衡傳輸規范，傳輸速率可達10Mb/s。

　　B、RS-422采用差分傳輸方式，也稱(chēng)做平衡傳輸，使用一對雙絞線(xiàn)。

　　C、RS-422需要一終端電阻，要求其阻值約等于傳輸電纜的特性阻抗。

　　(8)RS-485串行總線(xiàn)接口

　　A、RS-485是在RS-422的基礎上建立的標準，增加了多點(diǎn)、雙向通信能力，通信距離可為幾十米到上千米。

　　B、RS-485收發(fā)器采用平衡發(fā)送和差分接收，具有抑制共模干擾的能力。

　　C、RS-485需要兩個(gè)終端電阻。在近距離(300m一下)傳輸可不需要終端電阻。

　　12、并行接口

　　(1)并行接口的數據傳輸率比串行接口快8倍，標準并行接口的數據傳輸率為1Mb/s，一般用來(lái)連接打印機、掃描儀等，所以又稱(chēng)打印口。

　　(2)并行接口可以分為SPP(標準并口)、EPP(增強型并口)和ECP(擴展型并口)。

　　(3)并行總線(xiàn)分為標準和非標準兩類(lèi)。常用的并行標準總線(xiàn)有IEEE 488總線(xiàn)和ANSI SCSI總線(xiàn)。MXI總線(xiàn)是一種高性能非標準的通用多用戶(hù)并行總線(xiàn)。

　　13、PCI接口

　　(1)PCI總線(xiàn)是地址、數據多路復用的高性能32位和64位總線(xiàn)，是微處理器與外圍控制部件、外圍附加板之間的互連機構。

　　(2)從數據寬度上看，PCI定義了32位數據總線(xiàn)，且可擴展為64位。從總線(xiàn)速度上分，有33MHz和66MHz兩種。

　　(3)與ISA總線(xiàn)相比，PCI總線(xiàn)的地址總線(xiàn)與數據總線(xiàn)分時(shí)復用，支持即插即用、中斷共享等功能。

　　14、USB接口

　　(1)USB總線(xiàn)的主要特點(diǎn)：

　　A、使用簡(jiǎn)單，即插即用。

　　B、每個(gè)USB系統中都有主機，這個(gè)USB網(wǎng)絡(luò )中最多可以連接127個(gè)設備。

　　C、應用范圍廣，支持多個(gè)設備同時(shí)操作。

　　D、低成本的電纜和連接器，使用統一的4引腳插頭。

　　E、較強的糾錯能力。

　　F、較低的協(xié)議開(kāi)銷(xiāo)帶來(lái)了高的總線(xiàn)性能，且適合于低成本外設的開(kāi)發(fā)。

　　G、支持主機與設備之間的多數據流和多消息流傳輸，且支持同步和異步傳輸類(lèi)型。

　　H、總線(xiàn)供電，能為設備提供5V/100mA的供電。

　　(2)USB系統由3部分來(lái)描述：USB主機、USB設備和USB互連。

　　(3)USB總線(xiàn)支持的數據傳輸率有3種：高速信令位傳輸率為480Mb/s;全速信令位傳輸率為12Mb/s;全速信令位傳輸率為1.5Mb/s。

　　(4)USB總線(xiàn)電纜有4根線(xiàn)：一對雙絞信號線(xiàn)和一對電源線(xiàn)。

　　(5)USB是一種查詢(xún)總線(xiàn)，由主控制器啟動(dòng)所有的數據傳輸。USB上所掛接的外設通過(guò)由主機調度的、基于令牌的協(xié)議來(lái)共享USB帶寬。

　　(6)大部分總線(xiàn)事務(wù)涉及3個(gè)包的傳輸：

　　A、令牌包：指示總線(xiàn)上要執行什么事務(wù)，欲尋址的USB設備及數據傳送方向。

　　B、數據包：傳輸數據或指示它沒(méi)有數據要傳輸。

　　C、握手包：指示傳輸是否成功。

　　(7)主機與設備端點(diǎn)之間的USB數據傳輸模型被稱(chēng)作管道。管道有兩種類(lèi)型：流和消息。消息數據具有USB定義的結構，而數據流沒(méi)有。

　　(8)事務(wù)調度表允許對某些流管道進(jìn)行流量控制，在硬件級，通過(guò)使用NAK(否認)握手信號來(lái)調節數據傳輸率，以防止緩沖區上溢或下溢產(chǎn)生。

　　(9)USB設備最大的特點(diǎn)是即插即用。

　　(10)工作原理：USB設備插入USB端點(diǎn)時(shí)，主機都通過(guò)默認地址0與設備的端點(diǎn)0進(jìn)行通信。在這個(gè)過(guò)程中，主機發(fā)出一系列試圖得到描述符的標準請求，通過(guò)這些請求，主機得到所有感興趣的設備信息，從而知道了設備的情況以及該如何與設備通信。隨后主機通過(guò)發(fā)出Set Address請求為設備設置一個(gè)唯一的地址。以后主機就通過(guò)為設備設置好的地址與設備通信，而不再使用默認地址0。

　　15、SPI接口

　　(1)SPI是一個(gè)同步協(xié)議接口，所有的傳輸都參照一個(gè)共同的時(shí)鐘，這個(gè)同步時(shí)鐘有主機產(chǎn)生，接收數據的外設使用時(shí)鐘來(lái)對串行比特流的接收進(jìn)行同步化。

　　(2)在多個(gè)設備連接到主機的同一個(gè)SPI接口時(shí)，主機通過(guò)從設備的片選引腳來(lái)選擇。

　　(3)SPI主要使用4個(gè)信號：主機輸出/從機輸入(MOSI)，主機輸入/從機輸出(MISO)、串行時(shí)鐘SCLK和外設片選CS。

　　(4)主機和外設都包含一個(gè)串行移位寄存器，主機通過(guò)向它的SPI串行寄存器寫(xiě)入一個(gè)字節來(lái)發(fā)起一次數據傳輸。寄存器通過(guò)MOSI信號線(xiàn)將字節傳送給外設，外設也將自己移位寄存器中的內容通過(guò)MISO信號線(xiàn)返回給主機，這樣，兩個(gè)移位寄存器中的內容就被交換了。

　　(5)外設的寫(xiě)操作和讀操作時(shí)同步完成的，因此SPI成為一個(gè)很有效的協(xié)議。

　　(6)如果只是進(jìn)行寫(xiě)操作，主機只需忽略收到的字節;反過(guò)來(lái)，如果主機要讀取外設的一個(gè)字節，就必須發(fā)送一個(gè)空字節來(lái)引發(fā)從機的傳輸。

　　16、IIC接口

　　(1)IIC總線(xiàn)是具備總線(xiàn)仲裁和高低速設備同步等功能的高性能多主機總線(xiàn)。

　　(2)IIC總線(xiàn)上需要兩條線(xiàn)：串行數據線(xiàn)SDA和串行時(shí)鐘線(xiàn)SCL。

　　(3)總線(xiàn)上的每個(gè)器件都有唯一的地址以供識別，而且各器件都可以作為一個(gè)發(fā)送器或者接收器(由器件的功能決定)。

　　(4)IIC總線(xiàn)有4種操作模式：主發(fā)送、主接收、從發(fā)送、從接收。

　　(5)IIC在傳送數據過(guò)程******有3種類(lèi)型信號：

　　A、開(kāi)始信號：SCL為低電平時(shí)，SDA由高向低跳變。

　　B、結束信號：SCL為低電平時(shí)，SDA由低向高跳變。

　　C、應答信號：接收方在收到8位數據后，在第9個(gè)脈沖向發(fā)送方發(fā)出特點(diǎn)的低電平。

　　(6)主器件發(fā)送一個(gè)開(kāi)始信號后，它還會(huì )立即送出一個(gè)從地址，來(lái)通知將與它進(jìn)行數據通信的從器件。1個(gè)字節的地址包括7位地址信息和1位傳輸方向指示位，如果第7位為0，表示要進(jìn)行一個(gè)寫(xiě)操作，如果為1，表示要進(jìn)行一個(gè)讀操作。

　　(7)SDA線(xiàn)上傳輸的每個(gè)字節長(cháng)度都是8位，每次傳輸種字節的數量沒(méi)有限制的。在開(kāi)始信號后面的第一個(gè)字節是地址域，之后每個(gè)傳輸字節后面都有一個(gè)應答位(ACK)，傳輸中串行數據的MSB(字節高位)首先發(fā)送。

　　(8)如果數據接收方無(wú)法再接收更多的數據，它可以通過(guò)將SCL保持低電平來(lái)中斷傳輸，這樣可以迫使數據發(fā)送方等待，直到SCL被重新釋放。這樣可以達到高低速設備同步。

　　(9)IIC總線(xiàn)的工作過(guò)程：SDA和SCL都是雙向的�？臻e的時(shí)候，SDA和SCL都是高電平，只有SDA變?yōu)榈碗娖�，接�?zhù)SCL再變?yōu)榈碗娖�，IIC總線(xiàn)的數據傳輸才開(kāi)始。SDA線(xiàn)上被傳輸的每一位在SCL的上升沿被采樣，該位必須一直保持有效到SCL再次變?yōu)榈碗娖�，然后SDA就在SCL再次變?yōu)楦唠娖街�前傳輸下一個(gè)位。最后，SCL變回高電平，接著(zhù)SDA也變?yōu)楦唠娖�，表示數據傳輸結束。

　　17、以太網(wǎng)接口

　　(1)最常用的以太網(wǎng)協(xié)議是IEEE802.3標準。

　　(2)傳輸編碼(06和07年都有******)：曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼。

　　A、曼徹斯特編碼：每位中間有一個(gè)電平跳變，從高到底的跳變表示“0”，從低到高的跳變表示為“1”。

　　B、差分曼徹斯特編碼：每位中間有一個(gè)電平跳變，利用每個(gè)碼元開(kāi)始時(shí)有無(wú)跳變來(lái)表示“0”或“1”，有跳變?yōu)?ldquo;0”，無(wú)跳變?yōu)?ldquo;1”。

　　(3)相比之下，曼徹斯特編碼編碼簡(jiǎn)單，差分曼徹斯特編碼提供更好的噪聲抑制性能。

　　(4)以太網(wǎng)數據傳輸特點(diǎn)：

　　A、所有數據位的傳輸由低位開(kāi)始，傳輸的位流時(shí)用曼徹斯特編碼。

　　B、以太網(wǎng)是基于沖突檢測的總線(xiàn)復用方法，由硬件自動(dòng)執行。

　　C、傳輸的數據長(cháng)度，目的地址DA+源地址SA+類(lèi)型字段TYPE+數據段DATA+填充位PAD，最小為60B，最大為1514B。

　　D、通常以太網(wǎng)卡可以接收3種地址的數據：廣播地址、多播地址、自己的地址。

　　E、任何兩個(gè)網(wǎng)卡的物理地址都不一樣，是世界上唯一的，網(wǎng)卡地址由專(zhuān)門(mén)機構分配。

　　(5)嵌入式以太網(wǎng)接口有兩種實(shí)現方法：

　　A、嵌入式處理器+網(wǎng)卡芯片(例如：RTL8019AS、CS8900等)

　　B、帶有以太網(wǎng)接口的處理器。

　　(6)TCP/IP是一個(gè)分層協(xié)議，分為：物理層、數據鏈路層、網(wǎng)絡(luò )層、傳輸層和應用層。每層實(shí)現一個(gè)明確的功能，對應一個(gè)或幾個(gè)傳輸協(xié)議，每層相對于它的下層都作為一個(gè)獨立的數據包來(lái)實(shí)現。每層上的協(xié)議如下：

　　A、應用層：BSD套接字。

　　B、傳輸層：TCP、UDP。

　　C、網(wǎng)絡(luò )層：IP、ARP、ICMP、IGMP

　　D、數據鏈路層：IEEE802.3 Ethernet MAC

　　E、物理層：二進(jìn)制比特流。

　　(7)ARP(地址解析協(xié)議)

　　A、網(wǎng)絡(luò )層用32位的地址來(lái)標識不同的主機(即IP地址)，而鏈路層使用48位的物理地址(MAC)來(lái)標識不同的以太網(wǎng)或令牌網(wǎng)接口。

　　B、ARP功能：實(shí)現從IP地址到對應物理地址的轉換。

　　(8)ICMP(網(wǎng)絡(luò )控制報文協(xié)議)

　　A、IP層用它來(lái)與其他主機或路由器交換錯誤報文和其他重要控制信息。

　　B、ICMP報文是在IP數據包內被傳輸的。

　　C、網(wǎng)絡(luò )診斷工具ping和traceroute其實(shí)就是ICMP協(xié)議。

　　(9)IP(網(wǎng)際協(xié)議)

　　A、IP工作在網(wǎng)絡(luò )層，是TCP/IP協(xié)議族中最為核心的協(xié)議。

　　B、所有的TCP、UDP、ICMP及IGMP數據都以IP數據包格式傳輸。

　　C、TTL(生存時(shí)間字段)：指定了IP數據包的生存時(shí)間(數據包可以經(jīng)過(guò)的路由器數)。

　　D、IP提供不可靠、無(wú)連接的數據包傳送服務(wù)，高效、靈活。

　　a、不可靠：它不能保證數據包能成功到達目的地，任何要求的可靠性必須由上層來(lái)提供(如TCP)。如果發(fā)生某種錯誤，IP有一個(gè)簡(jiǎn)單的錯誤處理算法--丟棄該數據包，然后發(fā)送ICMP消息報給信源端。

　　b、無(wú)連接：IP不維護任何關(guān)于后續數據包的狀態(tài)信息。每個(gè)數據包的處理都是相互獨立的。IP數據包可以不按順序接收，

　　(10)TCP(傳輸控制協(xié)議)

　　TCP協(xié)議是一個(gè)面向連接的可靠的傳輸層協(xié)議，它為兩臺主機提供高可靠性的端到端數據通信。

　　(11)UDP(用戶(hù)數據包協(xié)議)

　　UDP協(xié)議是一種無(wú)連接不可靠的傳輸層協(xié)議，它不保證數據包能到達目的地，可靠性有應用層來(lái)提供。UDP協(xié)議開(kāi)銷(xiāo)少，和TCP相比更適合于應用在低端的嵌入式領(lǐng)域中。

　　(12)端口：TCP和UDP采用16位端口號來(lái)識別上層的用戶(hù)，即應用層協(xié)議，例如FTP服務(wù)的TCP端口號都是21，Telnet服務(wù)的TCP端口號都是23，TFTP服務(wù)的UDP端口號都是69。

　　18、CAN總線(xiàn)接口

　　(1)CAN(Control Area Network，控制器局域網(wǎng))總線(xiàn)是一種多主方式的串行通信總線(xiàn)，是國際上應用最廣泛的現場(chǎng)總線(xiàn)之一，最初被用于汽車(chē)環(huán)境中的電子控制網(wǎng)絡(luò )。一個(gè)CAN總線(xiàn)構成的單一網(wǎng)絡(luò )中，理想情況下可以?huà)旖尤我舛鄠�(gè)節點(diǎn)，實(shí)際應用中節點(diǎn)數據受網(wǎng)絡(luò )硬件的電氣特性所限制。

　　(2)總線(xiàn)信號使用差分電壓傳送。兩條信號線(xiàn)被稱(chēng)為CAN_H和CAN_L，靜態(tài)是均為2.5V左右，此時(shí)狀態(tài)表示邏輯1，也可以叫做“隱性”。用CAN_H比CAN_L高表示邏輯0，稱(chēng)為“顯性”，此時(shí)，通常電壓值為CAN_H=3.5V和CAN_L=1.5V。

　　(3)當“顯性”和“隱性”位同時(shí)發(fā)送的時(shí)候，最后總線(xiàn)數值將為“顯性”這種特性為CAN總線(xiàn)的仲裁奠定了基礎。

　　(4)CAN總線(xiàn)的一個(gè)位時(shí)間可以分成4個(gè)部分：同步段、傳播時(shí)間段、相位緩沖段1和相位緩沖段2。

　　(5)CAN總線(xiàn)的數據幀有兩種格式：標準格式和擴展格式。包括：幀起始、仲裁場(chǎng)、控制場(chǎng)、數據場(chǎng)、CRC場(chǎng)、ACK場(chǎng)和幀結束。

　　(6)CAN總線(xiàn)硬件接口包括：CAN總線(xiàn)控制器和CAN收發(fā)器。CAN控制器主要完成時(shí)序邏輯轉換等工作，例如菲利普的SJA1000。CAN收發(fā)器是CAN總線(xiàn)的物理層芯片，實(shí)現TTL電平到CAN總線(xiàn)電平特性的轉換，例如TJA1050。

　　19、xDSL接口

　　(1)xDSL(數字用戶(hù)線(xiàn)路)技術(shù)是，在現有用戶(hù)電話(huà)線(xiàn)兩側同時(shí)接入專(zhuān)用的DSL調制解調設備，在用戶(hù)線(xiàn)上利用數字數字信號高頻帶寬較寬的特性直接采用數字信號傳輸，省去中間的A/D轉換，突破了模擬信號傳輸極限速率為56KB/s的閑置。

　　(2)DSL技術(shù)主要分為對稱(chēng)和非對稱(chēng)兩大類(lèi)。

　　(3)對成xDSL更適合于企業(yè)點(diǎn)對點(diǎn)連接應用，例如文件傳輸、視頻會(huì )議等收發(fā)數據量大致相同的工作。

　　(4)ASDL是近年發(fā)展的另一種寬帶接入技術(shù)，是利用雙絞銅線(xiàn)向用戶(hù)提供兩個(gè)方向上速率不對稱(chēng)的寬帶信息業(yè)務(wù)。

　　(5)ADSL在一對電話(huà)線(xiàn)上同時(shí)傳送一路高速下行數據、一路較低速率上行數據、一路模擬電話(huà)。各信號之間采用頻分復用方式占用不同頻帶，低頻段傳送話(huà)音;中間窄頻帶傳送上行信道數據及控制信息;其余高頻段傳送下行信道數據、圖像或高速數據。

　　20、WLAN接口

　　(1)WLAN(Wireless Local Area Network)是利用無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)在一定的局部范圍內建立的，是計算機網(wǎng)絡(luò )與無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)相結合的產(chǎn)物，它以無(wú)線(xiàn)多址通道作為傳輸媒介，提供有線(xiàn)局域網(wǎng)的功能。

　　(2)WLAN的標準：主要是針對物理層和媒質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制層(MAC層)，涉及到所有使用的無(wú)線(xiàn)頻率范圍、控制接口通信協(xié)議等技術(shù)規范與技術(shù)標準。

　　A、IEEE 802.11：定義了物理層和MAC層規范，工作在2.4～2.4835GHz頻段，最高速率為2Mb/s，是IEEE最初制定的一個(gè)無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)標準。

　　B、IEEE 802.11b：工作在2.4～2.4835GHz頻段，最高速率為11Mb/s，傳輸距離50～150inch。采用點(diǎn)對點(diǎn)模式和基本模式兩種運行模式。在數據傳輸速率方面可以根據實(shí)際情況在11Mb/s、5.5Mb/s、2 Mb/s、1 Mb/s的不同速率間自動(dòng)切換。

　　C、IEEE 802.11a：工作在5.15～8.825GHz頻段，最高速率為54Mb/s/72Mb/s，傳輸距離10～100m。

　　D、IEEE 802.11g：混合標準，擁有EEE 802.11a的傳輸速率，安全性較EEE 802.11b好，采用兩種調制方式，做到與EEE 802.11a和EEE 802.11b兼容。

　　(3)WLAN有兩種網(wǎng)絡(luò )類(lèi)型：對等網(wǎng)絡(luò )和基礎機構網(wǎng)絡(luò )。

　　21、藍牙接口

　　(1)藍牙技術(shù)的目的：使特定的移動(dòng)電話(huà)、便鞋式電腦以及各種便攜通信設備的主機之間近距離內實(shí)現無(wú)縫的資源共享。

　　(2)藍牙技術(shù)的實(shí)質(zhì)內容是要建立通用的無(wú)線(xiàn)空中接口及其控制軟件的公開(kāi)標準。其工作頻段為全球通用的2.4GHz ISM(即工業(yè)、科學(xué)、醫學(xué))頻段，其數據傳輸速率為1Mb/s，采用時(shí)分雙工方案來(lái)實(shí)現全雙工傳輸，其理想的連接范圍為10cm～10m。

　　(3)藍牙基帶協(xié)議是電路交換和分組交換的結合。

　　(4)藍牙技術(shù)特點(diǎn)：

　　A、傳輸距離短，工作距離在10m以?xún)取?/p>

　　B、采用跳頻擴頻技術(shù)。

　　C、采用時(shí)分復用多路訪(fǎng)問(wèn)技術(shù)，有效地避免了“碰撞”和“隱藏終端”等問(wèn)題。

　　D、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)。

　　E、語(yǔ)言支持。

　　F、糾錯技術(shù)，其采用的是FEC(前向糾錯)方案。

　　(5)藍牙接口由3大單元組成：無(wú)線(xiàn)單元、基帶單元、鏈路管理與控制單元。

　　22、1394接口

　　(1)1394作為一種標準總線(xiàn)，可以在不同的工業(yè)設備之間架起一座溝通的橋梁，在一條總線(xiàn)上可以接入63個(gè)設備。

　　(2)IEEE 1394的特點(diǎn)：

　　A、支持多種總線(xiàn)速度，適應不同應用要求。

　　B、即插即用，支持熱插拔。

　　C、支持同步和異步兩種傳輸方式。

　　D、支持點(diǎn)到點(diǎn)通信模式，IEEE 1394是多主總線(xiàn)。

　　E、遵循ANSI IEEE 1212控制及狀態(tài)寄存器(CSR)標準，定義了64位的地址空間，可尋址1024條總線(xiàn)的63個(gè)節點(diǎn)，每個(gè)節點(diǎn)可包含256TB的內存空間。

　　F、支持較遠距離的傳輸。

　　G、支持公平仲裁原則，為每一種傳輸方式保證足夠的傳輸帶寬。

　　H、六線(xiàn)電纜具有電源線(xiàn)，可傳輸8～40V的直流電壓。

　　(3)IEEE 1394的協(xié)議棧由3層組成：物理層、鏈路層和事務(wù)層，例外還有一個(gè)管理層。物理層和鏈路層由硬件構成，而事務(wù)層主要由軟件實(shí)現。

　　A、物理層提供IEEE 1394的電氣和機械接口，功能是重組字節流并將它們發(fā)送到目的節點(diǎn)上去。

　　B、鏈路層提供了給事務(wù)層確認的數據服務(wù)，包括：尋址、數據組幀和數據校驗。

　　C、事務(wù)層為應用提供服務(wù)。

　　D、管理層定義了一個(gè)管理節點(diǎn)所使用的所有協(xié)議、服務(wù)以及進(jìn)程。

　　23、電源接口

　　(1)DC-DC轉換器有三種類(lèi)型：

　　A、線(xiàn)性穩壓器：產(chǎn)生較輸入電壓低的電壓。

　　B、開(kāi)關(guān)穩壓器：能升高電壓、降低電壓或翻轉輸入電壓。

　　C、充電泵：可以升高、降低或翻轉輸入電壓，但電流驅動(dòng)能力有限。

　　(2)任何變壓器的轉換過(guò)程都不具有100%的效率，穩壓器本省也使用電流(靜態(tài)電流)，這個(gè)電流來(lái)自輸入電流。靜態(tài)電流越大，穩壓器功耗越大。

　　(3)線(xiàn)性穩壓器輸入輸出使用退耦電容來(lái)過(guò)濾，電容除了有助于平穩電壓以外，還有利于去除電源中的瞬間短時(shí)脈沖波形干擾。

　　(4)電壓與功耗之間的平方關(guān)系意味著(zhù)理想高效的方法是在要求較低電壓的較低時(shí)鐘速率上執行代碼，而不是先以最高的時(shí)鐘速率執行代碼然后再轉為空閑休眠。

　　(5)電源通常被認為是整個(gè)系統的“心臟”，絕大多數電子設備50%～80%的節能潛力在于電源系統，研制開(kāi)發(fā)新型開(kāi)關(guān)電源是節能的主要舉措之一。

　　(6)降低功耗的設計技術(shù)：

　　A、采用低功耗器件，例如選用CMOS電路芯片。

　　B、采用高集成度專(zhuān)用器件，外部設備的選擇也要盡量支持低功耗設計。

　　C、動(dòng)態(tài)調整處理器的時(shí)鐘頻率和電壓，在允許的情況下盡量使用低頻率器件。

　　D、利用“節電”工作方式。

　　E、合理處理器件空余引腳：

　　a、大多數數字電路的輸出端在輸出低電平時(shí)，其功耗遠遠大于輸出高電平時(shí)的功耗，設計時(shí)應該注意控制低電平的輸出時(shí)間，閑置時(shí)使其處于高電平輸出狀態(tài)。

　　b、多余的非門(mén)、與非門(mén)的輸入端應接低電平，多余的與門(mén)、或門(mén)的輸入端應接高電平。

　　c、ROM或RAM及其他有片選信號的器件，不要將“片選”引腳直接接地，避免器件長(cháng)期被接通，而應該與“讀/寫(xiě)”信號結合，只對其進(jìn)行讀寫(xiě)操作時(shí)才選通。

　　F、實(shí)現電源管理，設計外部器件電源控制電路，控制“耗電大戶(hù)”的供電情況。

【嵌入式系統接口技術(shù)】相關(guān)文章：

嵌入式系統開(kāi)發(fā)核心技術(shù)03-20

嵌入式系統軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)概述03-21

嵌入式系統組成03-09

嵌入式系統介紹01-13

移植開(kāi)源軟件到嵌入式Linux系統技術(shù)攻略03-29

硬盤(pán)接口技術(shù)01-05

嵌入式系統現狀發(fā)展03-09

嵌入式系統歷史發(fā)展01-13

Java用于嵌入式系統的局限03-01