1、什么是嵌入式

IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers,美国电气和电腾讯会员,嵌入式体系知识和接口技能总结,微信特性签名子工程师协会)对嵌入式体系的界说:“用于操控、监督或许辅佐操作机器和设备的设备”。原文为:Devices Used to Control,Monitor or Assist the Operation of Equipment,Machinery or Plants)。

嵌入式体系是一种专用的核算机体系,作为设备或设备的一部分。一般,嵌入式体系是一个操控程序存储在ROM中的嵌入式处理器操控板。事实上,一切带有数字接口的设备,如手表、微波炉、录像机、轿车等,都运用嵌入式体系,有些嵌入式体系还包含操作体系,但大多数嵌入式体系都是由单个程序完结整个操控逻辑。

从运用目标上加以界说,嵌入式体系是软件和硬件的归纳体,还能够包含机械等隶属设备。国内遍及认同的嵌入式体系界说为:以运用为中心,以核算机技能为根底,软硬件可裁剪,习惯运用体系对功用、牢靠性、本钱、体积、功耗等严格要求的专用核算机体系。


一个嵌入式体系设备一般都由嵌入式核算机体系和履行设备组成,嵌入式核算机体系是整个嵌入式体系的中心,由硬件层、中心层、体系软件层和运用软件层组成。履行设备也称为被控目标,它能够承受嵌入式核算机体系宣布的操控指令,履行所规矩的操作或使命。履行设备能够很加勒比女简略,如手机上的一个细小型的电机,当手机处于轰动接纳状况时翻开;也能够很杂乱,如SONY 智能机器狗,上面集成了多个细小型操控电机和多种传感器,然后能够履行各种杂乱的动作和感触各种状况信息。

2、嵌入式体系的组成




一、 硬件层 硬件层中包含嵌入式微处理器、存储器(SDRAM、ROM、Flash等)、通用设备接口和I/O接口(A/D、D/A、I/O等)。在一嵌入式处理器根底上添加电源电路、时钟电路和存储器电路,就构成了一个嵌入式中心操控模块。其间操作体系李竟和运用程序都能够固化在ROM中.

二、 中心层 硬件层与软件层之间为中心层,也称为硬件笼统层(Hardware Abstract Layer,HAL)或许板级支撑包(Board Support Package,BSP),它半体系上层软件与底层硬件别离开来,使体系的底层驱动程序与硬件无关,上层软件开发人员无需关怀底层硬件的具体状况,依据BSP层供给的接口即可进行开发。该层一般包含相关底层硬件的初始化、数据的输入/输出操作和硬件设备的装备功用。 实践上,BSP是一个介于操作体系和底层硬件之间的软件层次,包含了体系中大部分与硬件联络严密的软件模块。规划一个完好的BSP需求完结两部分作业:嵌入工体系的硬件初始化的BSP功用,规划硬件相关的设备驱动。

三、 体系软件层 体系软件层由实时多使命操作体系(Real-time Operation System,RTOS)、文件体系、图形用户接口(Graphic User Interface,GUI)、网络体系及通用组件模块组成。RTOS是嵌入式运用软件的根底和开发渠道。

3、实时体系

(1)界说:能在指定或承认的时刻内完结体系功用和对外部或内部、同步或异步时刻做出呼应的体系。


(2)差异:通用系一致般寻求的是体系的均匀呼应时刻和用户的运用方便;而实时体系首要考虑的是在最坏状况下的体系行为。

(3)特色:时刻束缚性、可猜测性、牢靠性、与外部环境的交互性。

(4)硬实时(强实时):指运用的时刻需求应能够得到彻底满足,不然就形成严重安全事故,乃至形成严重的生命财产损失和生态损坏,如:航天、军事。

(5)软实时(弱实时):指某些运用尽管提出了时刻的要求,但实时使命偶然违背这种需求对体系运转及环境不会形成严重影响,如:监控体系、实时信息收集体系。

(6)使命的束缚包含:时刻约pornos束、资源束缚、履行次序束缚和功用束缚。

5、实时体系的调度

(1)调度:给定一组实时使命和体系资源,承认每个使命何时何地履行的整个进程。

(官场猎手2)抢占式调度:一般是优先级驱动的调度,如uCOS。长处是实时性好、反响快,调度算法相对简略,能够确保高优先级使命的时刻束缚;缺陷是上下文切换多。

(3)非抢占式调度:一般是按时刻片分配的调度,不答应使命在履行期间被中止,使命一旦占用处理器就有必要履行完毕或自愿抛弃,如WinCE。长处是上下文切换少;缺陷是处理器有用资源运用率低,可调度性欠好。

(4)静态表驱动战略:体系在运转前依据各使命的时刻束缚及相关联系,选用某种查找战略生成一张运转时刻表,指明各使命的开端运转时刻及运转时刻。

(5)优先级驱动战略:依照使命优先级的凹凸承认使命的履行次序。

(6)实时使命分类:周期使命、偶发使命、非周期使命。

(7)实时体系的通用结构模型:数据收集使命完结传感器数据的收集,数据处理使命处理收集的数据、并将加工后的数据送到履行组织办理使命操控组织履行。

5、嵌入式微处理器体系结构

(1)冯诺依曼结构:程序和数据共用一个存储空间,程序指令存储地址和数据存储地址指向同一个存储器的不同物理方位,选用单一的地址及数据总线,程序和数据的宽度相同。例如:8086、ARM7、MIPS…




(2)哈佛结构:程序和数据是两个彼此独立的存储器,每个存储器独立编址、独立拜访,是一种将程序存储和数据存储分隔的存储器结构。例如:AVR、ARM9、ARM10…

(3)CISC与RISC的特色比较。

核算机履行程序所需求的时刻P能够用下面公式核算:

P=ICPIT

I:高档言语程序编译后在机器上运转的指令数。

CPI:为履行每条指令所需求的均匀周期数。

T:每个机器周期的时刻。

(4)流水线的思维:在CPU中把一条指令的串行履行进程变为若干指令的子进程在CPU中堆叠履行。

(5)流水线的目标:

吞吐率:单位时刻里流水线处理机流出的成果数。假如流水线的子进程所用时刻不相同长,则吞吐率应为最长子进程的倒数。

树立时刻:流水线开端作业抵达最大吞吐率的时刻。若m个子进程所用时刻相同,均为t,则树立时刻T=mt。

(6)信息存储的字节次序

A、存储器单位:字节(8位)

B、字长决议了微处理器的寻址才干,即虚拟地址空间的巨细。

C、32位微处理器的虚拟地址空间位232,即4GB。

D、小端字节次序:低字节在内存低地址处,高字节在内存高地址处。

E、大端字节次序:高字节在内存低地址处,低字节在内存高地址处。

F、网络设备的存储次序问题取决于OSI模型底层中的数据链路层。

6、逻辑电路根底



(1)依据电路是否具有存储功用,将逻辑电路划分为:组合逻辑电路和时序逻辑电路。

(2)组合逻辑电路:电路在任一时刻的输出,仅取决于该时刻的输入信号,而与输入信号效果前电路的状况无关。常用的逻辑电路有译码器和多路挑选器等。

(3)时序逻辑电路:电路任一时刻的输出不只与该时刻的输入有关,并且还与该时刻电路的状况有关。因而,时序电路中有必要包含回忆元件。触发器腾讯会员,嵌入式体系知识和接口技能总结,微信特性签名是构成时序逻辑电路的根底。常用的时序逻辑电路有寄存器和计数器等。

(4)真值表、布尔代数、摩根规则、门电路的概念。

(5)NOR(或非)和NAND(与非)的门电路称为万能门电路,能够完结任何一种逻辑函数。

(6)译码器:多输入多输出的组合逻辑网络。

每输入一个n位的二进制代码,在m个输出端中最多有一个有用。

当m=2n是,为全译码;当m《2n时,为部分译码。

(7)因为集成电路的高电平输出电流小,而低电平输出电流相对比较大,选用集成门电路直接驱动LED时,较多选用低电平驱动办法。液晶七段字符显现器LCD运用液晶有外加电场和无外加电场时不同的光学特性来显现字符。

(8)时钟信号是时序逻辑的根底,它用于决议逻辑单元中的状况适宜更新。同步是时钟操控体系中的首要约束条件。

(9)在选用触发器的时分,触发办法是有必要考虑的要素。触发办法有两种:

办法1:电平触发办法:具有结构简略的有点,常用来组成暂存器。

办法2:边缘触发办法:具有很强的抗数据端搅扰才干,常用来组成寄存器、计数器等。

7、总线电路及信号驱动

(1)总线是各种信号线的调集,是嵌入式体系中各部件之间传送数据、地址和操控信息的公共通路。在同一时刻,每条通路线路上能够传输一位二进制信号。依照总线所传送的信息类型,能够分为:数据总线(DB)、地址总线(AB)和操控总线(CB)。

(2)总线的首要参数:

总线带宽:必定时刻内总线上能够传送的数据量,一般用MByte/s表明。

总线宽度:总线能一起传送的数据位数(bit),即人们常说的32位、64位等总线宽度的概念,也叫总线位宽。总线的位宽越宽,总线每秒数据传输率越大,也便是总线带宽越宽。

总线频率:作业时钟频率以MHz为单位,作业频率越高,则总线作业速度越快,也即总线带宽越宽。

总线带宽 = 总线位宽总线频率/8, 单位是MBps。

常用总线:ISA总线、PCI总线、IIC总线、SPI总线、PC104总线和CAN总线等。

(3)只需具有三态输出的设备才干够衔接到数据总线上,常用的三态门为输出缓冲器。

(4)当总线上所接的负载超越总线的负载才干时,有必要在总线和负载之间加接缓冲器或驱动器,最常用的是三态缓冲器,其效果是驱动和阻隔。

(5)选用总线复用技能能够完结数据总线和地址总线的共用。但会带来两个问题:

A、需求添加外部电路对总线信号进行复用解耦,例如:地址锁存器。

B、总线速度相对非复用总线体系低。

(6)两类总线通讯协议:同步办法、异步办法。

(7)对总线裁定问题的处理是以优先级(优先权)的概念为根底。

8、电平转化电路

(1)数字集成电路能够分为两大类:双极型集成电路(TTL)、金属氧化物半导体(MOS)。

(2)CMOS电路因为其静态功耗极低,作业速度较高,抗搅扰才干较强,被广泛运用。

(3)处理TTL与CMOS电路接口困难的办法是在TTL电路输出端与电源之直接一上拉电阻R,上拉电阻R的取值由TTL的高电平输出漏电流IOH来决议,不同系列的TTL应选用不同的R值。

9、嵌入式体系中信息表明与运算根底

(1)进位计数制与转化:这样比较简略,也应该把握怎样腾讯会员,嵌入式体系知识和接口技能总结,微信特性签名样进行换算,有命题的或许。

(2)核算机中数的表明:源码、反码与补码。

正数的反码与源码相同,负数的反码为该数的源码除符号位外按位取反。

正数的补码与源码相同,负数的补码为该数的反码加一。

例如-98的源码:11100010B

反码:10011101B

补码:10011110B

(3)定点表明法:数的小数点的方位人为约好固定不变。

浮点表明法:数的小数点方位是起浮的,它由尾数部分和阶数部分组成。

恣意一个二进制N总能够写成:N=2PS。S为尾数,P为阶数。

(4)汉字表明法,搞清楚GB2318-80中国标码和机内码的改换。

(5)语音编码中波形量化参数(或许会出简略的核算标题哦)

采样频率:一秒内采样的次数,反映了采样点之间的间隔巨细。

人耳的听觉上限是20kHz,因而40kHz以上的采样频率足以使人满足。

CD唱片选用的采样频率是44.1kHz。

丈量精度:样本的量化等级,现在规范采样量级有8位和16位两种。

声道数:单声道和立体声双道。立体声需求两倍的存储空间。

10、过失操控编码

(1)依据码组的功用,能够分为检错码和纠错码两类。检错码是指能主动发现过失的码,例如奇偶查验码;纠错码是指不只能发现过失并且能主动纠正过失的码,例如循环冗余校验码。

(2)奇偶查验码、海明码、循环冗余校验码(CRC)。

11、过失操控编码嵌入式体系的衡量项目

(1)功用目标:分为部件功用目标和归纳功用目标,首要包含:吞吐率、实时性和各种运用率。

(2)牢靠性与安全性

牢靠性是嵌入式体系最重要、最杰出的根本要求,是一个嵌入式体系能正常作业的确保,一般用均匀毛病间隔时刻MTBF来衡量。

(3)可保护性:一般用均匀修正时刻MTTR表明。

(4)可用性

(5)功耗

(6)环境习惯性

(7)通用性

(8)安全性

(9)保密性

(10)可扩展性

性价比中的价格,除了直接购买嵌入式体系的价分外,还应包含装置费用、若干年的运转修理费用和软件租用费。

嵌入式体系的点评办法:丈量法和模型法

(1)丈量法是最直接最根本的办法,需求处理两个问题:

A、依据研讨的意图,承认要丈量的体系参数。

B、挑选丈量的东西和办法。

(2)丈量的办法有两种:采样办法和事情盯梢办法。

(3)模型法分为剖析模型法和模仿模型法。剖析模型法是用一些数学方程去描写体系的模型,而模仿模型法是用模仿程序的运转去动态表达嵌入式体系的状况,而进行体体系计剖析,得出功用目标。

(4)剖析模型法中运用最多的是排队模型,它包含三个部分:输入流、排队规矩和效劳组织。

(5)运用模型对体系进行点评需求处理3个问题:规划模型、解模型、校准和证明模型。

12、接口技能

1、Flash存储器

(1)Flash存储器是一种非易失性存储器,依据结构的不同能够将其分为NOR Flash和NAND Flash两种。

(2)Flash存储器的特色:

A、区块结构:在物理上分红若干个区块,区块之间彼此独立。

B、先擦后写:Flash的写操作只能将数据位从1写成0,不能从0写成1,所以腾讯会员,嵌入式体系知识和接口技能总结,微信特性签名在对存储器进行写入之前有必要先履行擦除操作,将预写入的数据位初始化为1。擦除操作的最小单位是一个区块,而不是单个字节。

C、操作指令:履行写操作,它有必要输入一串特别指令(NOR Flash)或许完结一段时序(NAND Flash)才干将数据写入。

D、位回转:因为Flash的固有特性,在读写进程中偶然会发作一位或几位的数据过错。位回转无法防止,只能通过其他手法对成果进行过后处理。

E、坏块:区块一旦损坏,将无法进行修正。对已损坏的区块操作其成果不行猜测。

(3)NOR Flash的特色:

运用程序能够直接在闪存内运转,不需求再把代码读到体系RAM中运转。NOR Fl腾讯会员,嵌入式体系知识和接口技能总结,微信特性签名ash的传输功率很高,在1MB~4MB的小容量时具有很高的本钱效益,可是很低的写入和擦除速度大大影响了它的功用。

(4)NAND Flash的特色

能够进步极高的密度单元,能够抵达高存储密度,并且写入和擦除的速度也很快,这也是为何一切的U盘都运用NAND Flash作为存储介质的原因。运用NAND Flash的困难在于闪存需求特别的体系接口。

(5)NOR Flash与NAND Flash的差异:

A、NOR Flash的读速度比NAND Flash稍快一些。

B、NAND Flash的擦除和写入速度比NOR Flash快许多

C、NAND Flash的随机读取才干差,合适许多数据的接连读取。

D、NOR Flash带有SRAM接口,有满足的地址引进来寻址,能够很容易地存取其内部的每一个字节。NAND Flash的地址、数据和指令共用8位总线(有写公司的产品运用16位),每次读写都要运用杂乱的I/O接口串行地存取数据。

E、NOR Flash的容量一般较小,一般在1MB~8MB之间;NAND Flash只用在8MB以上的产品中。因而,NOR Flash只需运用在代码存储介质中,NAND Flash适用于材料存储。

F、NAND Flash中每个块的最大擦写次数是一百万次,而NOR Flash是十万次。

G、NOR Flash能够像其他内存那样衔接,十分直接地运用,并能够在上面直接运转代码;NAND Flash需求特别的I/O接口,在运用的时分,有必要先写入驱动程序,才干持续履行其他操作。因为规划师绝不能向坏块写入,这就意味着在NAND Flash上从头到尾有必要进行虚拟映像。

H、NOR Flash用于对数据牢靠性要求较高的代码存储、通讯产品、网络处理等范畴,被成为代码闪存;NAND Flash则用于对存储容量要求较高的MP3、存储卡、U盘等范畴,被成为数据闪存。

2、RAM存储器

(1)SRAM的特色:

SRAM表明静态随机存取存储器,只需供电它就会坚持一个值,它没有改写周期,由触发器构成根本单元卡莱莎的魂萦坠饰,集成度低,每个SRAM存储单元由6个晶体管组成,因而其本钱较高。它具有较高速率,常用于高速缓冲存储器。

一般SRAM有4种引脚:

CE:片选信号,低电平有用。

R/W:读写操控信号。

ADDRESS:一组地址线。

DATA:用于数据传输的一组双向信号线。

(2)DRAM的特色:

DRAM表明动态随机存取存储器。这是一种以电荷办法进行存储的半导体存储器。它的每个存储单元由一个晶体管和一个电容器组成,数据存储在电容器中。电容器会因为漏电而导致电荷丢掉,因而DRAM器材是不稳定的。它有必要有规则地进行改写,然后将数据保存在存储器中。

DRAM的接口比较杂乱,一般有一下引脚:

CE:片选信号,低电平有用。

R/W:读写操控信号。

RAS:行地址选通讯号,一般接地址的高位部分。

CAS:列地址选通讯号,一般接地址的低位部分。

ADDRESS:一组地址线。

DATA:用于数据传输的一组双向信号线。

(3)SDRAM的特色:

SDRAM表明同步动态随机存取存储器。同步是指内存作业需求同步时钟,内部的指令发送与数据的传输都以它为基准;动态是指存储器阵列需求不断的改写来确保数据不丢掉。它一般只能作业在133MHz的主频。

(4)DDRAM的特色

DDRAM表明双倍速率同步动态随机存取存储器,也称DDR。DDRAM是依据SDRAM技能的,SDRAM在一个时钟周期内只传输一次数据,它是在时钟的上升期进行数据传输;而DDR内存则是一个时钟周期内传输两次次数据,它能够在时钟的上升期和下降期各传输一次数据。在133MHz的主频下,DDR内存带宽能够抵达13364b/82=2.1GB/s。邝孝燕

3、硬盘、光盘、CF卡、SD卡

4、GPIO原理与结构

GPIO是I/O的最根本办法,它是一组输入引脚或输出引脚。有些GPIO引脚能够加以编程改动作业方向,一般有两个操控寄存器:数据寄存器和数据方向寄存器。数据方向寄存器设置端口的方向。假如将引脚设置为输出,那么数据寄存器将操控着该引脚状况。若将引脚设置为输入,则此输入引脚的状况由引脚上的逻辑电路层来完结对它的操控。

5、A/D接口

(1)A/D转化器是把电模仿量转化为数字量的电路。完结A/D转化的办法有许多,常用的办法有计数法、双积分法和逐次逼进法。

(2)计数式A/D转化法

其电路首要部件包含:比较器、计数器、D/A转化器和规范电压源。

其作业原理简略来说便是,有一个计数器,从0开端进行加1计数,每进行一次加1,该数值作为D/A转化器的输入,其发作一个比较电压VO与输入模仿电压VIN进行比较。假如VO小于VIN则持续进行加1计数,直到VO大于VIN,这时计数器的累加数值便是A/D转化器的输出值。

这种转化办法的特色是简略,可是速度比较慢,特别是模仿电压较高时,转化速度更慢。例如关于一个8位A/D转化器,若输入模仿量为最大值,计数器要从0开端计数到255,做255次D/A转化和电压比较的作业,才干完结转化。

(3)双积分式A/D转化法

其电路首要部件包含:积分器、比较器、计数器和规范电压源。

其作业原理是,首要电路对输入待测电压进行固定时刻的积分,然后换为规范电压进行固定斜率的反向积分,反向积分进行到必定时刻,便回来开端值。因为运用固定柳琴戏最苦的大全斜率,对规范电压进行反向积分的时刻正比于输入模仿电压值,输入模仿电压越大,反向积分回到开端值的时刻越长。只需用uzro规范的高频时钟脉冲测定反向积分花费的时刻,就能够得到相应于输入模仿电压的数字量,也就完结了A/D转化。

其特色是,具有很强的抗工频搅扰才干,转化精度高,但转化速度慢,一般转化频率小于10Hz,首要用于数字式测验外表、温度丈量等方面。

(4)逐次迫临式A/D转化法

其电路首要部件包含:比较器、D/A转化器、逐次迫临寄存器和基准电压源。

其作业原理是,本质上便是对分查找法,和平常天平的运用原理相同。在进行A/D转化时,由D/A转化器从高位到低位逐位添加转化位数,发作不同的输出电压,把输入电压与输出电压进行比较而完结。首要使最高位为1,这相当于取出基准电压的1/2与输入电压比较,假如在输入电压小于1/2的基准电压,则最高方位0,反之置1。之后,次高方位1,相当于在1/2的规模中再作对分查找,以此类推,逐次迫临。

其特色是,速度快,转化精度高,对N位A/D转化器只需求M个时钟脉冲即可完结,一般可用于丈量几十到几百微秒的过渡进程的改变,是现在运用最遍及的转化办法。

(5)A/D转化的重要目标(有或许考一些简略的核算)

A、分辨率:反映A/D转化器对输入细小改变呼应的才干,一般用数字输出最低位(LSB)所对应的模仿电压的电平值表明。n位A/D转化器能反映1/2n满量程的模仿输入电平。

B、量程:所能转化的模仿输入电压规模,分为单极性和双极性两种类型。

C、转化时刻:完结一次A/D转化所需求的时刻,其倒数为转化速率。

D、精度:精度与分辨率是两个不同的概念,即便分辨率很高,也或许因为温漂、线性度等原因使其精度不够高。精度有肯定精度和相对精度两种表明办法。一般用数字量的最低有用位LSB的分数值来表明肯定精度,用其模仿电压满量程的百分比来表明相对精度。

例如,满量程10V,10位A/D芯片,若其肯定精度为1/2LSB,则其最小有用位LSB的量化单位为:10/1024=9.77mv,其肯定精度为9.77mv/2=4.88mv,相对精度为:0.048%。

6、D/A接口根本

(1)D/A转化器使将数字量转化为模仿量。

(2)在集成电路中,一般选用T型网络完结将数字量转化为模仿电流,再由运算放大器将模仿电路转化为模仿电压。进行D/A转化实践上需求上面的两个环节。

(3)D/A转化器的分类:

A、电压输出型:常作为高速D/A转化器。

B、电流输出型:一般外接运算放大器运用。

C、乘算型:可用作调制器和使输入信号数字化地衰减。

(4)D/A转化器的首要目标:分辨率、树立时刻、线性度、转化精度、温度系数。

7、键盘接口

(1)键盘的两种办法:线性键盘和矩阵键盘。

(2)辨认键盘上的闭合键一般有两种办法:行扫描法和行回转法。

(3)行扫描法是矩阵键盘按键常用的辨认办法,此办法分为两步进行:

A、辨认键盘哪一列的键被按下:让一切行线均为低电平,查询各列线电平是否为低,假如有列线为低,则阐明该列有按键被按下,不然阐明无按键按下。

B、假如某列有按键按下,辨认键盘是哪一行按下:逐行置低电平,并置其他各行为高电平,查询各列的改变,假如列电平变为低电平,则可承认此行此列交叉点处按键被按下。

8、显现接口

(1)LCD的根本原理是,通过给不同的液晶单元供电,操控其光线的通过与否,然后抵达显现的意图。

(2)LCD的光源供给办法有两种:投射式和反射式。笔记本电脑的LCD显现器为投射式,屏的背面有一个光源,因而外界环境能够不需求光源。一般微操控器上运用的LCD为反射式,需求外界供给电源,靠反射光来作业。电致发光(EL)是液晶屏供给光源的一种办法。

(3)依照液晶驱动办法分类,常见的LCD能够分为三类:扭转向列类(TN)、超歪曲向列型(STN)和薄膜晶体管型(TFT)。

(4)市面上出售的LCD有两种类型:带有驱动电路的LCD显现模块,只需总线办法驱动;没有驱动电路的LCD显现器,运用操控器扫描办法。

(5)一般,LCD操控器作业的时分,通过DMA恳求总线,直接通过SDRAM控腾讯会员,嵌入式体系知识和接口技能总结,微信特性签名制器读取SDRAM中指定地址(显现缓冲区)的数据,此数据通过LCD操控器转化成液晶屏扫描数据格局,直接驱动液晶显现器。

(6)VGA接口本质上是一个模仿接口,一般都选用一致的15引脚接口,包含2个NC信号、3根显现器数据总线、5个GND信号、3个RGB颜色重量、1个行同步信号和1个场同步信号。其颜色重量选用的电平规范为EIA界说的RS343规范。

9、触摸屏接口

(1)按作业原理分,触摸屏能够分为:外表声波屏、电容屏、电阻屏和红外屏几种。

(2)触摸屏的操控选用专业芯片,例如ADS7843。

10、音频接口

(1)根本原理:麦克风输入的数据经音频编解码器解码完结A/D转化,解码后的音频数据通过音频操控器送入DSP或CPU进行相应的处理,然后数据经音频操控器发送给音频编码器,经编码D/A转化后由扬声器输出。

(2)数字音频的格局有多种,最常用的是下面三种:

A、选用数字音频(PCM):是CD或DVD选用的数据格局。水桫其采样频率为44.1kHz。精度为16位时,PCM音频数据速率为1.41Mb/s;精度为32位时为2.42 Mb/s。一张700MB的CD能够保存大约60分钟的16位PCM数据格局的音乐。

B、MPEG层3音频(MP3):MP3播放器选用的音频格局。立体声MP3数据速率为112kb/s至128kb/s。

C、ATSC数字音频紧缩规范(AC3):数字TV、HDTV和电影数字音频编码规范,立体声AC3编码后的数据速率为192kb/s。

(3)IIS是音频数据的编码或解码常用的串行音频数字接口。IIS总线只处理声响数据,其他操控信号等则需求独自传输。IIS运用了3根串行总线:数据线SD、字段挑选线WS、时钟信号线SCK。

(4)当接纳方和发送方的数据字段宽度不相一起,发送方不考虑接纳方的数据字段宽度。假如发送方发送的数据字段小于体系字段宽度,就在低位补0;假如发送方的数据宽度大于接纳方的宽度,则超越LSB的部分被切断。字段挑选WS用来挑选左右声道,WS=0表明挑选左声道;WS=1表明挑选右声道。此外,WS能让接纳设备存储前一个字节,并预备接纳下一个字节。

11、串行接口

(1)串行通讯是指,使数据一位一位地进行传输而完结的通讯。与并行通讯比较,串行通讯具有传输线少、本钱低一级长处,特别合适远间隔传送;缺陷使速度慢。

(2)串行数据传送有3种根本的通讯形式:单工、半双工、全双工。

(3)串行通讯在信息格局上能够分为2种办法:同步通讯和异步通讯。

A、异步传输:把每个字符当作独立的信息来传输,并依照一固定且预订的时序传送,但在字符之间却取决于字符与字符的恣意时序。异步通讯时,字符是一帧一帧传送的,每帧字符的传送靠开端位来同步。一帧数据的各个代码间间隔是固定的,而相邻两帧数据其时刻间隔是不固定的。

B、同步传输:同步办法不只在字符之间是同步的,并且在字符与字符之间的时序仍然是同步的,即同步办法是将许多字符******成一字符块后,在每块信息之前要加上1~2个同步字符,字符块之后再参加恰当的过错检测数据才传送出去。

(4)异步通讯有必要遵从3项规矩:

A、字符格局:开端位+数据+校验位+中止位(查验位可无),低位先传送。

B、波特率:每秒传送的位数。

C、校验位:奇偶查验。

a、奇校验:要使字符加上校验位有奇数个“1”。

b、偶查验:要使字符加上校验位有偶数个“1”。

(5)RS-232C的电气特性:负逻辑。

A、在TxD和RxD上:逻辑1为-3V~-15V,逻辑0为3V~15V。

B、在TES、CTS、DTR、DCD等操控线上:

信号有用(ON状况)为3V~15V

信号无效(OFF状况)为-3V~-15V

(6)TTL规范与RS-232C规范之间的电平转化运用集成芯片RS232完结。

(7)RS-422串行通讯接口

A、RS-422是一种单机发送、多机接纳的单向、平衡传输规范,传输速率可达10Mb/s。

B、RS-422选用差分传输办法,也称做平衡传输,运用一对双绞线。

C、RS-422需求一终端电阻,要求其阻值约等于传输电缆的特性阻抗。

(8)RS-485串行总线接口

A、RS-485是在RS-422的根底上树立的规范,添加了多点、双向通讯才干,通讯间隔可为几十米到上千米。

B、RS-485收发器选用平衡发送和差分接纳,具有按捺共模搅扰的才干。

C、RS-485需求两个终端电阻。在近间隔(300m一下)传输可不需求终端电阻。

12、并行接口

(1)并行接口的数据传输率比串行接口快8倍,规范并行接口的数据传输率为1Mb/s,一般用来衔接打印机、扫描仪等,所以又称打印口。

(2)并行接口能够分为SPP(规范并口)、EPP(增强型并口)和ECP(扩展型并口)。

(3)并行总线分为规范和非规范两类。常用的并行规范总线有IEEE 488总线和ANSI SCSI总线。MXI总线是一种高功用非规范的通用多用户并行总线。

13、PCI接口

(1)PCI总线是地址、数据多路复用的高功用32位和64位总线,是微处理器与外围操控部件、外围附加板之间的互连组织。

(2)从数据宽度上看,PCI界说了32位数据总线,且可扩展为64位。从总线速度上分,有33MHz和66MHz两种。

(3)与ISA总线比较,PCI总线的地址总线与数据总线分时复用,支撑即插即用、中止同享等功用。

14、USB接口

(1)USB总线的首要特色:

A、运用简略,即插即用。

B、每个USB体系中都有主机,这个USB网络中最多能够衔接127个设备。

C、运用规模广,支撑多个设备一起操作。

D、低本钱的电缆和衔接器,运用一致的4引脚插头。

E、较强的纠错才干。

F、较低的协议开支带来了高的总线功用,且合适于低本钱外设的开发。

G、支撑主机与设备之间的多数据流和多音讯流传输,且支撑同步和异步传输类型。

H、总线供电,能为设备供给5V/100mA的供电。

(2)USB体系由3部分来描绘:USB主机、USB设备和USB互连。

(3)USB总线支撑的数据传输率有3种:高速信令位传输率为480Mb/s;全速信令位传输率为12Mb/s;全速信令位传输率为1.5Mb/s。

(4)USB总线电缆有4根线:一对双绞信号线和一对电源线。

(5)USB是一种查询总线,由主操控器发动一切的数据传输。USB上所挂接的外设通过由主机调度的、依据令牌的协议来同享USB带宽。

(6)大部分总线业务触及3个包的传输:

A、令牌包:指示总线上要履行什么业务,欲寻址的USB设备及数据传送方向。

B、数据包:传输数据或指示它没有数据要传输。

C、握手包:指示传输是否成功。

(7)主机与设备端点之间的USB数据传输模型被称作管道。管道有两种类型:流和音讯。音讯数据具有USB界说的结构,而数据流没有。

(8)业务调度表答应对某些流管道进行流量操控,在硬件级,通过运用NAK(否定)握手信号来调理数据传输率,以防止缓冲区上溢或下溢发作。

(9)USB设备最大的特色是即插即用。

(10)作业原理:USB设备刺进USB端点时,主机都通过默许地址0与设备的端点0进行通讯。在这个进程中,主机宣布一系列企图得到描绘符的规范恳求,通过这些恳求,主机得到一切感兴趣的设备信息,然后知道了设备的状况以及该怎么与设备通讯。随后主机通过宣布Set Address恳求为设备设置一个仅有的地址。今后主机就通过为设备设置好的地址与设备通讯,而不再运用默许地址0。

15、SPI接口

(1)SPI是一个同步协议接口,一切的传输都参照一个一起的时钟,这个同步时钟有主机发作,接纳数据的外设运用时钟来对串行比特流的接纳进行同步化。

(2)在多个设备衔接到主机的同一个SPI接口时,主机通过从设备的片选引脚来挑选。

(3)SPI首要运用4个信号:主机输出/从机输入(MOSI),主机输入/从机输出(MISO)、串行时钟SCLK和外设片选CS。

(4)主机和外设都包含一个串行移位寄存器,主机通过向它的SPI串行寄存器写入一个字节来建议一次数据传输。寄存器通过MOSI信号线将字节传送给外设,外设也将自己移位寄存器中的内容通过MISO信号线回来给主机,这样,两个移位寄存器中的内容就被交流了。

(5)外设的写操作和读操作时同步完结的,因而SPI成为一个很有用的协议。

(6)假如仅仅进行写操作,主机只需疏忽收到的字节;反过来,假如主机要读取外设的一个字节,就有必要发送一个空字节来引发从机的传输。

16、IIC接口

(1)IIC总线是具有总线裁定和凹凸速设备同步等功用的高功用多主机总线。

(2)IIC总线上需求两条线:串行数据线SDA和串行时钟线SCL。

(3)总线上的每个器材都有仅有的地址以供辨认,并且各器材都能够作为一个发送器或许接纳器(由器材的功用决议)。

(4)IIC总线有4种操作形式:主发送、主接纳、从发送、从接纳。

(5)IIC在传送数据进程******有3种类型信号:

A、开端信号:SCL为低电平常,SDA由高向低跳变。

B、完毕信号:SCL为低电平常,SDA由低向高跳变。

C、应对信号:接纳方在收到8位数据后,在第9个脉冲向发送方宣布特色的低电平。

(6)主器材发送一个开端信号后,它还会当即送出一个从地址,来告诉将与它进行数据通讯的从器材。1个字节的地址包含7位地址信息和1位传输方向指示位,假如第7位为0,表明要进行一个写操作,假如为1,表明要进行一个读操作。

(7)SDA线上传输的每个字节长度都是8位,每次传输种字节的数量没有约束的。在开端信号后边的第一个字节是地址域,之后每个传输字节后边都有一个应对位(ACK),传输中串行数据的MSB(字节高位)首要发送。

(8)假如数据接纳方无法再接纳更多的数据,它能够通过将SCL坚持低电平来中止传输,这样能够迫使数据发送方等候,直到SCL被从头开释。这样能够抵达凹凸速设备同步。

(9)IIC总线的作业进程:SDA和SCL都是双向的。闲暇的时分,SDA和SCL都是高电平,只需SDA变为低电平,接着SCL再变为低电平,IIC总线的数据传输才开端。SDA线上被传输的每一位在SCL的上升沿被采样,该位有必要一向坚持有用到SCL再次变为低电平,然后SDA就在SCL再次变为高电平之前传输下一个位。最终,SCL变回高电平,接着SDA也变为高电平,表明数据传输完毕。

17、以太网接口

(1)最常用的以太网协议是IEEE802.3规范。

(2)传输编码(06和07年都有******):曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码。

A、曼彻斯特编码:每位中心有一个电平跳变,从高究竟的跳变表明“0”,从低到高的跳变表明为“1”。

B、差分曼彻斯特编码:每位中心有一个电平跳变,运用每个码元开端时有无跳变来表明“0”或“1”,有跳变为“0”,无跳变为“1”。

(3)比较之下,曼彻斯特编码编码简略,差分曼彻斯特编码供给更好的噪声按捺功用。

(4)以太网数据传输Amireux特色:

A、一切数据位的传输由低位cz6630开端,传输的位流时用曼彻斯特编码。

B、以太网是依据抵触检测的总线复用办法,由硬件主动履行。

C、传输的数据长度,意图地址DA+源地址SA+类型字段TYPE+数据段DATA+填充位PAD,最小为60B,最大为1514B。

D、一般以太网卡能够接纳3种地址的数据:播送地址、多播地址、自己的地址。

E、任何两个网卡的物理地址都不相同,是世界上仅有的,网卡地址由专门组织分配。

(5)嵌入式以太网接口有两种完结办法:

A、嵌入式处理器+网卡芯片(例如:RTL8019AS、CS8900等)

B、带有以太网接口的处理器。

(6)TCP/IP是一个分层协议,分为:物理层、数据链路层、网络层、传输层和运用层。每层完结一个清晰的功用,对应一个或几个传输协议,每层相关于它的基层都作为一个独立的数据包来完结。每层上的协议如下:

A、运用层:BSD套接字。

B、传输层:TCP、UDP。

C、网络层:IP、ARP、ICMP、IGMP

D、数据链路层:IEEE802.3 Ethernet MAC

E、物理层:二进制比特流。

(7)ARP(地址解析协议)

A、网络层用32位的地址来标识不同的主机(即IP地址),而链路层运用48位的物理地址(MAC)来标识不同的以太网或令牌网接口。

B、ARP功用:完结从IP地址到对应物理地址的转化。

(8)ICMP(网络操控报文协议)

A、IP层用它来与其他主机或路由器交流过错报文和其他重要操控信息。

B、ICMP报文是在IP数据包内被传输的。

C、网络确诊东西ping和traceroute其实便是ICMP协议。

(9)IP(网际协议)

A、IP作业在网络层,是TCP/IP协议族中最为中心的协议。

B、一切的TCP、UDP、ICMP及IGMP数据都以IP数据包格局传输。

C、TTL(生计时刻字段):指定了IP数据包的生计时刻(数据包能够通过的路由器数)。

D、IP供给不行靠、无衔接的数据包传送效劳,高效、灵敏。

a、不行靠:它不能确保数据包能成功抵达意图地,任何要求的牢靠性有必要由上层来供给(如TCP)。假如发作某种过错,IP有一个简略的过错处理算法--丢掉该数据包,然后发送ICMP音讯报给信源端。

b、无衔接:IP不保护任何关于后续数据包的状况信息。每个数据包的处理都是彼此独立的。IP数据包能够不按次序接纳,

(10)TCP(传输操控协议)

TCP协议是一个面向衔接的牢靠的传输层协议,它为两台主机供给高牢靠性的端到端数据通讯。

(11)UDP(用户数据包协议)

UDP协议是一种无衔接不行靠的传输层协议,它不确保数据包能抵达意图地,牢靠性有运用层来供给。UDP协议开支少,和TCP比较更合适于运用在低端的嵌入式范畴中。

(12)端口:TCP和UDP选用16位端口号来辨认上层的用户,即运用层协议,例如FTP效劳的TCP端口号都是21,Telnet效劳的TCP端口号都是23,TFTP效劳的UDP端口号都是69。

18、CAN总线接口

(1)CAN(Control Area Network,操控器局域网)总线何智媛是一种多主办法的串行通讯总线,是国际上运用最广泛的现场总线之一,开始被用于轿车环境中的电子操控网络。一个CAN总线构成的单一网络中,抱负状况下能够挂接恣意多个节点,实践运用中节点数据受网络硬件的电气特性所约束。

(2)总线信号运用差分电压传送。两条信号线被称为CAN_H和CAN_L,静态是均为2.5V左右,此刻状况表明逻辑1,也能够叫做“隐性”。用CAN_H比CAN_L高表明逻辑0,称为“显性”,此刻,一般电压值为CAN_H=3.5V和CAN_L=1.5V。

(3)当“显性”和“隐性”位一起发送的时分,最终总线数值将为“显性”这种特性为CAN总线的裁定奠定了根底。

(4)CAN总线的一个位时刻能够分红4个部分:同步段、传达时刻段、相位缓冲段1和相位缓冲段2。

(5)CAN总线的数据帧有两种格局:规范格局和扩展格局。包含:帧开端、裁定场、操控场、数据场、CRC场、ACK场和帧完毕。

(6)CAN总线硬件接口包含:CAN总线操控器和CAN收发器。CAN操控器首要完结时序逻辑转化等作业,例如菲利普的SJA1000。CAN收发器是CAN总线的物理层芯片,完结TTL电平到CAN总线电平特性的转化,例如TJA1050。

19、xDSL接口

(1)xDSL(数字用户线路)技能是,在现有用户电话线两边一起接入专用的DSL调制解调设备,在用户线上运用数字数字信号高频带宽较宽的特性直接选用数字信号传输,省去中心的A/D转化,突破了模仿信号传输极限速率为56KB/s的搁置。

(2)DSL技能首要分为对称和非对称两大类。

(3)对成xDSL更合适于企业点对点衔接运用,例如文件传输、视频会议等收发数据量大致相同的作业。

(4)ASDL是近年开展的另一种宽带接入技能,是运用双绞铜线向用户供给两个方向上速率不对称的宽带信息业务。

(5)ADSL在一对电话线上一起传送一路高速下行数据、一路较低速率上行数据、一路模仿电话。各信号之间选用频分复用办法占用不同频带,低频段传送话音;中心窄频带传送上行信道数据及操控信息;其他高频段传送下行信道数据、图画或高速数据。

20陈辛同、WLAN接口

(1)WLAN(Wireless Local Area Network)是运用无线通讯技能在必定的部分规模内树立的,是核算机网络与无线通讯技能相结合的产品,它以无线多址通道作为传输前言,供给有线局域网的功用。

(2)WLAN的规范:首要是针对物理层雷弗莱特星人和媒质拜访操控层(MAC层),触及到一切运用的无线频率规模、操控接口通讯协议等技能规范与技能规范。

A、IEEE 802.11:界说了物理层和MAC层规范,作业在2.4~2.4835GHz频段,最高速率为2Mb/s,是IEEE开始拟定的一个无线局域网规范。

B、IEEE 802.11b:作业在2.4~2.4835GHz频段,最高速率为11Mb/s,传输间隔50~150inch。选用点对点形式和根本形式两种运转形式。在数据传输速率方面能够依据实践状况在11Mb/s、5.5Mb/s、2 Mb/s、1 Mb/s的不同速率间主动切换。

C、IEEE 802.11a:作业在5.15~8.825GHz频段,最高速率为54Mb/s/72Mb/s,传输间隔10~100m。

D、IEEE 802.11g:混合规范,具有EEE 802.11a的传输速率,安全性较EEE 802.11b好,选用两种调制办法,做到与EE清炒蒜蓉四季豆E 802.11a和EEE 802.11b兼容。

(3)WLAN有两种网络类型:对等网络和根底舞犀组织网络。

21、蓝牙接口

(1)蓝牙技能的意图:使特定的移动电话、便鞋式电脑以及各种便携通讯设备的主机之间近间隔内完结无缝的资源同享。

(2)蓝牙技能的本质内容是要树立通用的无线空中接口及其操控软件的揭露规范。其作业频段为全球通用的2.4GHz ISM(即工业、科学、医学)频段,其数据传输速率为1Mb/s,选用时分双工计划来完结全双工传输,其抱负的衔接规模为10cm~10m。

(3)蓝牙基带协议是电路交流和分组交流的结合。

(4)蓝牙技能特色:

A、传输间隔短,作业间隔在10m以内。

B、选用跳频扩频技能。

C、选用时分复用多路拜访技能,有用地防止了“磕碰”和“躲藏终端”等问题。

D、网络技能。

E、言语支撑。

F、纠错技能,其选用的是FEC(前向纠错)计划。

(5)蓝牙接口由3大单元组成:无线单元、基带单元、链路办理与操控单元。

22、1394接口

(1)1394作为一种规范总线,能够在不同的工业设备之间架起一座交流的桥梁,在一条总线上能够接入63个设备。

(2)IEEE 1394的特色:

A、支撑多种总线速度,习惯不同运用要求。

B、即插即用,支撑热插拔。

腾讯会员,嵌入式体系知识和接口技能总结,微信特性签名C、支撑同步和异步两种传输办法。

D、支撑点到点通讯形式,IEEE 1394是多主总线。

E、遵从ANSI IEEE 1212操控及状况寄存器(CSR)规范,界说了64位的地址空间,可寻址1024条总线的63个节点,每个古家赶黄草节点可包含256TB的内存空间。

F、支撑较远间隔的传输。

G、支撑公正裁定准则,为每一种传输办法确保满足的传输带宽。

H、六线电缆具有电源线,可传输8~40V的直流电压。

(3)IEEE 1394的协议栈由3层组成:物理层、链路层和业务层,破例还有一个办理层。物理层和链路层由硬件构成,而业务层首要由软件完结。

A、物理层供给IEEE 1394的电气和机械接口,功用是重组字节省并将它们发送到意图节点上去。

B、链路层供给了给业务层承认的数据效劳,包含:寻址、数据组帧和数据校验。

C、业务层为运用供给效劳。

D、办理层界说了一个办理节点所运用的一切协议、效劳以及进程。

23、电源接口

(1)DC-DC转化器有三种类型:

A、线性稳压器:发作较输入电压低的电压。

B、开关稳压器:能升高电压、下降电压或翻转输入电压。

C、充电泵:能够升高、下降或翻转输入电压,但电流驱动才干有限。

(2)任何变压器的转化进程都不具有100%的功率,稳压器本省也运用电流(静态电流),这个电流来自输入电流。静态电流越大,稳压器功耗越大。

(3)线性稳压器输入输出运用退耦电容来过滤,电容除了有助于平稳电压以外,还有利于去除电源中的瞬间短时脉冲波形搅扰。

(4)电压与功耗之间的平方联系意味着抱负高效的办法是在要求较低电压的较低时钟速率上履行代码,而不是先以最高的妖孽师父醉倾城时钟速率履行代码然后再转为闲暇休眠。

(5)电源一般被认为是整个体系的“心脏”,绝大多数电子设备50%~80%的节能潜力在于电源体系,研制开发新式开关电源是节能的首要行动之一。

(6)下降功耗的规划技能:

A、选用低明星潜规矩功耗器材,例如选用CMOS电路芯片。

B、选用高集成度专用器材,外部设备的挑选也要尽量支撑低功耗规划。

C、动态调整处理器的时钟频率和电压,在答应的状况下尽量运用低频率器材。

D、运用“节电”作业办法。

E、合理处理器材空余引脚:

a、大多数数字电路的输出端在输出低电平常,其功耗远远大于输出高电平常的功耗,规划时应该留意操控低电平的输出时刻,搁置时使其处于高电平输出状况。

b、剩余的非门、与非门的输入端应接低电平,剩余的与门、或门的输入端应接高电平。

c、ROM或RAM及其他有片选信号的器材,不要将“片选”引脚直接接地,防止器材长时间被接通,而应该与“读/写”信号结合,只对其进行读写操作时才选通。

F、完结电源办理,规划外部器材电源操控电路,操控“耗电大户”的供电状况。