嵌入式系統之接口技術篇

1.  Flash  存儲器
　　（1）Flash 存儲器是一種非易失性存儲器，根據結構的不一樣能夠將其分爲 NOR Flash 和 NAND Flash 兩種。
　　（2） Flash  存儲器的特色：
　　　　A、 區塊結構：在物理上分紅若干個區塊，區塊之間相互獨立。
　　　　B、 先擦後寫：Flash 的寫操做只能將數據位從1寫成0，不能從0寫成1，因此在對存儲器進行寫入以前必須先執行擦除操做，將預寫入的數據位初始化爲1。擦除操做的最小單位是一個區塊，而不是單個字節。
　　　　C、 操做指令：執行寫操做，它必須輸入一串特殊指令（NOR Flash）或者完成一段時序（NAND Flash ）才能將數據寫入。
　　　　D、 位反轉：因爲 Flash 的固有特性，在讀寫過程當中偶爾會產生一位或幾位的數據錯誤。位反轉沒法避免，只能經過其餘手段對結果進行過後處理。
　　　　E、 壞塊：區塊一旦損壞，將沒法進行修復。對已損壞的區塊操做其結果不可預測。
　　（3） NOR  Flash  的特色：
　　　　應用程序能夠直接在閃存內運行，不須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 的小容量時具備很高的成本效益，可是很低的寫入和擦除速度大大影響了它的性能。
　　（4） NAND  Flash  的特色
　　　　可以提升極高的密度單元，能夠達到高存儲密度，而且寫入和擦除的速度也很快，這也是爲什麼全部的 U盤都使用 NAND Flash 做爲存儲介質的緣由。應用 NAND Flash 的困難在於閃存須要特殊的系統接口。
　　（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 的擦除和寫入速度比 NOR Flash 快不少
　　　　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，有足夠的地址引進來尋址，能夠很容易地存取其內部的每個字節。NAND Flash 的地址、數據和命令共用8位總線（有寫公司的產品使用16位），每次讀寫都要使用複雜的 I/O 接口串行地存取數據。
　　　　E、NOR Flash 的容量通常較小，一般在1MB~8MB 之間；NAND Flash 只用在8MB 以上的產品中 。所以，NOR Flash 只要應用在代碼存儲介質中，NAND Flash 適用於資料存儲。
　　　　F、NAND Flash 中每一個塊的最大擦寫次數是一百萬次，而 NOR Flash 是十萬次。
　　　　G、NOR Flash 能夠像其餘內存那樣鏈接，很是直接地使用，並能夠在上面直接運行代碼；NAND Flash須要特殊的 I/O 接口，在使用的時候，必須先寫入驅動程序，才能繼續執行其餘操做。由於設計師毫不能向壞塊寫入，這就意味着在 NAND Flash 上自始至終必須進行虛擬映像。
　　　　H、NOR Flash 用於對數據可靠性要求較高的代碼存儲、通訊產品、網絡處理等領域，被成爲 代碼閃存；NAND Flash 則用於對存儲容量要求較高的 MP三、存儲卡、U 盤等領域，被成爲 數據閃存。

2 、 RAM  存儲器
　　（1）SRAM 的特色：
　　　　SRAM 表示 靜態隨機存取存儲器，只要供電它就會保持一個值，它沒有刷新週期，由 觸發器構成基本單元， 集成度低，每一個 SRAM 存儲單元由6 6 6 6 個晶體管組成，所以其 成本較高。它具備 較高速率，經常使用於高速緩衝存儲器。
　　一般 SRAM 有4種引腳：
　　　　CE：片選信號，低電平有效。
　　　　R/W：讀寫控制信號。
　　　　ADDRESS：一組地址線。
　　　　DATA ：用於數據傳輸的一組雙向信號線。
　　（2）DRAM 的特色：
　　　　DRAM 表示 動態隨機存取存儲器。這是一種 以電荷形式進行存儲的半導體存儲器。它的每一個存儲單元由 一個晶體管和一個電容器組成，數據存儲在電容器中。電容器會因爲漏電而致使電荷丟失，於是 DRAM器件是不穩定的。它必須有規律地 進行刷新，從而將數據保存在存儲器中。
　　DRAM 的接口比較複雜，一般有一下引腳：
　　　　CE：片選信號，低電平有效。
　　　　R/W：讀寫控制信號。
　　　　RAS：行地址選通訊號，一般接地址的高位部分。
　　　　CAS：列地址選通訊號，一般接地址的低位部分。
　　　　ADDRESS：一組地址線。
　　　　DATA ：用於數據傳輸的一組雙向信號線。
　　（3）SDRAM 的特色：
　　　　SDRAM 表示 同步動態隨機存取存儲器。同步是指內存工做須要同步時鐘，內部的命令發送與數據的傳輸都以它爲基準；動態是指存儲器陣列須要不斷的刷新來保證數據不丟失。它一般只能工做在 133MHz 的主頻。
　　（4）DDRAM 的特色
　　　　DDRAM 表示 雙倍速率同步動態隨機存取存儲器，也稱 DDR。DDRAM 是基於 SDRAM 技術的，SDRAM 在一個時鐘週期內只傳輸一次數據，它是在時鐘的上升期進行數據傳輸；而 DDR 內存則是一個時鐘週期內傳輸兩次次數據，它可以在時鐘的上升期和降低期各傳輸一次數據。在133MHz 的主頻下，DDR內存帶寬能夠達到133×64b/8×2＝2.1GB/s。
 
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 引腳可以加以編程改變工做方向，一般有兩個控制寄存器：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。若是將引腳設置爲輸出，那麼數據寄存器將控制着該引腳狀態。若將引腳設置爲輸入，則此輸入引腳的狀態由引腳上的邏輯電路層來實現對它的控制。

 

5 、 A/D  接口
　　（1）A/D 轉換器是把電模擬量轉換爲數字量的電路。實現 A/D 轉換的方法有不少，經常使用的方法有計數法 、雙積分法和逐次逼進法。
　　（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 工做原理簡單來講就是，有一個計數器，從0開始進行加1計數，每進行一次加1，該數值做爲 D/A 轉換器的輸入，其產生一個比較電壓 V O 與輸入模擬電壓 V IN 進行比較。若是 V O 小於 V IN 則繼續進行加1計數 ，直到 V O 大於 V IN ，這時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 特色是簡單，可是速度比較慢，特別是模擬電壓較高時，轉換速度更慢。例如對於一個8位 A/D 轉換器，若輸入模擬量爲最大值，計數器要從0開始計數到255，作255次 D/A 轉換和電壓比較的工做，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 工做原理是，首先電路對輸入待測電壓進行固定時間的積分，而後換爲標準電壓進行固定斜率的反向積分，反向積分進行到必定時間，便返回起始值。因爲使用固定斜率，對標準電壓進行反向積分的時間正比於輸入模擬電壓值，輸入模擬電壓越大，反向積分回到起始值的時間越長。只要用標準的高頻時鐘脈衝測定反向積分花費的時間，就能夠獲得相應於輸入模擬電壓的數字量，也就完成了 A/D 轉換。其 特色是，具備很強的抗工頻干擾能力，轉換精度高，但轉換速度慢，一般轉換頻率小於10Hz，主要用於數字式測試儀表、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 工做原理是，實質上就是對分搜索法，和平時天平的使用原理同樣。在進行 A/D 轉換時，由 D/A 轉換器從高位到低位逐位增長轉換位數，產生不一樣的輸出電壓，把輸入電壓與輸出電壓進行比較而實現。首先使最高位爲1，這至關於取出基準電壓的1/2與輸入電壓比較，若是在輸入電壓小於1/2的基準電壓，則最高位置0，反之置1。以後，次高位置1，至關於在1/2的範圍中再做對分搜索，以此類推，逐次逼近。其 特色是，速度快，轉換精度高，對 N 位 A/D 轉換器只須要 M 個時鐘脈衝便可完成，通常可用於測量幾十到幾百微秒的過渡過程的變化，是目前應用最廣泛的轉換方法。
　　（5）A/D 轉換的重要指標
　　　　A、 分辨率：反映 A/D 轉換器對輸入微小變化響應的能力，一般用數字輸出最低位（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1/2 n 滿量程的模擬輸入電平。
　　　　B、 量程：所能轉換的模擬輸入電壓範圍，分爲單極性和雙極性兩種類型。
　　　　C、 轉換時間：完成一次 A/D 轉換所須要的時間，其倒數爲轉換速率。
　　　　D、 精度：精度與分辨率是兩個不一樣的概念，即便分辨率很高，也可能因爲溫漂、線性度等緣由使其精度不夠高。精度有絕對精度和相對精度兩種表示方法。一般用數字量的最低有效位 LSB 的分數值來表示絕對精度，用其模擬電壓滿量程的百分比來表示相對精度。例如，滿量程10V，10位 A/D 芯片，若其絕對精度爲±1/2LSB，則其最小有效位 LSB 的量化單位爲 ：10/1024＝9.77mv，其絕對精度爲9.77mv/2＝4.88mv，相對精度爲：0.048％。

 

6 、 D/A  接口基本
　　（1）D/A 轉換器使將數字量轉換爲模擬量。
　　（2）在集成電路中，一般採用 T 型網絡實現將數字量轉換爲模擬電流，再由運算放大器將模擬電路轉換爲模擬電壓。進行 D/A 轉換實際上須要上面的 兩個環節。
　　（3）D/A 轉換器的分類：
　　　　A、 電壓輸出型：常做爲高速 D/A 轉換器。
　　　　B、 電流輸出型：通常外接運算放大器使用。
　　　　C、 乘算型：可用做調製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、創建時間、線性度、轉換精度、溫度係數。

 

7 、鍵盤接口
　　（1）鍵盤的兩種形式：線性鍵盤和矩陣鍵盤。
　　（2）識別鍵盤上的閉合鍵一般有兩種方法：行掃描法和行反轉法。
　　（3）行掃描法是矩陣鍵盤按鍵經常使用的識別方法，此方法分爲兩步進行：
　　　　A、識別鍵盤哪一列的鍵被按下：讓全部行線均爲低電平，查詢各列線電平是否爲低，若是有列線爲低，則說明該列有按鍵被按下，不然說明無按鍵按下。
　　　　B、若是某列有按鍵按下，識別鍵盤是哪一行按下：逐行置低電平，並置其他各行爲高電平，查詢各列的變化，若是列電平變爲低電平，則可肯定此行此列交叉點處按鍵被按下。

8 、顯示接口
　　（1）LCD 的基本原理是，經過給不一樣的液晶單元供電，控制其光線的經過與否，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 顯示器爲投射式，屏的背後有一個光源，所以外界環境能夠不須要光源。通常微控制器上使用的 LCD 爲反射式，須要外界提供電源，靠反射光來工做。 電致發光（ EL ）是液晶屏提供光源的一種方式。
　　（3）按照液晶 驅動方式分類，常見的 LCD 能夠分爲三類：扭轉向列類（TN）、超扭曲向列型（STN）和薄膜晶體管型（TFT）。
　　（4）市面上出售的 LCD 有兩種類型：帶有驅動電路的 LCD 顯示模塊，只要 總線方式驅動；沒有驅動電路的 LCD 顯示器，使用 控制器掃描方式。
　　（5）一般，LCD 控制器工做的時候，經過 DMA 請求總線，直接經過 SDRAM 控制器讀取 SDRAM 中指定地址（顯示緩衝區）的數據，此數據通過 LCD 控制器轉換成液晶屏掃描數據格式，直接驅動液晶顯示器。
　　（6）VGA 接口本質上是一個 模擬接口，通常都採用統一的 15 引腳接口，包括2個 NC 信號、3根顯示器數據總線、5個 GND 信號、3個 RGB 色彩份量、1個行同步信號和1個場同步信號。其色彩份量採用的電平標準爲 EIA 定義的  RS343 標準。

 

9 、觸摸屏接口
　　（1）按工做原理分，觸摸屏能夠分爲：表面聲波屏、電容屏、電阻屏和紅外屏幾種。
　　（2）觸摸屏的控制採用專業芯片，例如 ADS7843。（具體工做原理看《教程》176頁）。

 

10 、音頻接口
　　（1）基本原理：麥克風輸入的數據經音頻編解碼器解碼完成 A/D 轉換，解碼後的音頻數據經過音頻控制器送入 DSP 或 CPU 進行相應的處理，而後數據經音頻控制器發送給音頻編碼器，經編碼 D/A 轉換後由揚聲器輸出。
　　（2）數字音頻的格式有多種，最經常使用的是下面三種：
　　　　A、 採用數字音頻 （ PCM） ）：是 CD 或 DVD 採用的數據格式。其採樣頻率爲44.1kHz。精度爲16位時 ，PCM 音頻數據速率爲1.41Mb/s；精度爲32位時爲2.42 Mb/s。一張700MB 的 CD 能夠保存大約60分鐘的16位 PCM 數據格式的音樂。
　　　　B、 MPEG  層3 3 3 3頻 音頻 （ MP3） ）：MP3播放器採用的音頻格式。立體聲 MP3數據速率爲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編碼後的數據速率爲192kb/s。
　　（3）IIS 是音頻數據的編碼或解碼經常使用的串行音頻數字接口。IIS 總線只處理聲音數據，其餘控制信號等則須要單獨傳輸。IIS 使用了3根串行總線：數據線 SD、字段選擇線 WS、時鐘信號線 SCK。
　　（4）當接收方和發送方的數據字段寬度不同時，發送方不考慮接收方的數據字段寬度。若是發送方發送的數據字段小於系統字段寬度，就在低位補0；若是發送方的數據寬度大於接收方的寬度，則超過 LSB的部分被截斷。字段選擇 WS 用來選擇左右聲道，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字節，並準備接收下一個字節。

 

11 、串行接口
　　（1）串行通訊是指，使數據一位一位地進行傳輸而實現的通訊。與並行通訊相比，串行通訊具備傳輸線少、成本低等優勢，特別適合遠距離傳送；缺點使速度慢。
　　（2）串行數據傳送有3種基本的通訊模式：單工、半雙工、全雙工。
　　（3）串行通訊在信息格式上能夠分爲2種方式：同步通訊和異步通訊。
　　　　A、 異步傳輸：把每一個字符看成獨立的信息來傳輸，並按照一固定且預約的時序傳送，但在字符之間卻取決於字符與字符的任意時序。異步通訊時，字符是一幀一幀傳送的，每幀字符的傳送靠起始位來同步。一幀數據的各個代碼間間隔是固定的，而相鄰兩幀數據其時間間隔是不固定的。
　　　　B、 同步傳輸：同步方式不只在字符之間是同步的，並且在字符與字符之間的時序仍然是同步的，即同步方式是將許多字符彙集成一字符塊後，在每塊信息以前要加上1～2個同步字符，字符塊以後再加入適當的錯誤檢測數據才傳送出去。
　　（4）異步通訊必須遵循3項規定：
　　　　A、字符格式：起始位＋數據＋校驗位＋中止位（檢驗位可無），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「1」。
　　　　　　b、偶檢驗：要使字符加上校驗位有偶數個「1」。
　　（5）RS－232C 的電氣特性： 負邏輯。
　　　　A、在 TxD 和 RxD 上：邏輯1爲－3V～－15V，邏輯0爲3V～15V。
　　　　B、在 TES、CTS、DTR、DCD 等控制線上：
　　　　　　信號有效（ON 狀態）爲3V～15V
　　　　　　信號無效（OFF 狀態）爲－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實現。（詳見《教程》182頁）
　　（7）RS-422串行通訊接口
　　　　A、RS-422是一種單機發送、多機接收的單向、平衡傳輸規範，傳輸速率可達10Mb/s。
　　　　B、RS-422採用 差分傳輸方式，也稱作平衡傳輸，使用一對雙絞線。
　　　　C、RS-422須要一終端電阻，要求其阻值約等於傳輸電纜的特性阻抗。
　　（8）RS-485串行總線接口
　　　　A、RS-485是在 RS-422的基礎上創建的標準，增長了多點、雙向通訊能力，通訊距離可爲幾十米到上公里。
　　　　B、RS-485收發器採用 平衡發送和 差分接收，具備抑制共模干擾的能力。
　　　　C、RS-485須要兩個終端電阻。在近距離（300m 一下）傳輸可不須要終端電阻。

 

12 、並行接口
　　（1）並行接口的數據傳輸率比串行接口快8倍，標準並行接口的數據傳輸率爲1Mb/s，通常用來鏈接打印機、掃描儀等，因此又稱打印口。
　　（2）並行接口能夠分爲 SPP（標準並口）、EPP（加強型並口）和 ECP（擴展型並口）。
　　（3）並行總線分爲標準和非標準兩類。經常使用的並行標準總線有 IEEE 488總線和 ANSI SCSI 總線。MXI總線是一種高性能非標準的通用多用戶並行總線。

 

13 、 PCI  接口
　　（1）PCI 總線是 地址 、 數據多路複用的高性能32位和64位總線，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，且可擴展爲64位。從總線速度上分，有33MHz 和66MHz兩種。
　　（3）與 ISA 總線相比，PCI 總線的地址總線與數據總線分時複用，支持即插即用、中斷共享等功能。

 

14 、 USB  接口
　　（1）USB 總線的主要特色：
　　　　A、使用簡單，即插即用。
　　　　B、每一個 USB 系統中都有主機，這個 USB 網絡中最多能夠鏈接127個設備。
　　　　C、應用範圍廣，支持多個設備同時操做。
　　　　D、低成本的電纜和鏈接器，使用統一的4引腳插頭。
　　　　E、較強的糾錯能力。
　　　　F、較低的協議開銷帶來了高的總線性能，且適合於低成本外設的開發。
　　　　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型。
　　　　H、總線供電，能爲設備提供5V/100mA 的供電。
　　（2）USB 系統由3部分來描述：USB 主機、USB 設備和 USB 互連。
　　（3）USB 總線支持的數據傳輸率有3種：高速信令位傳輸率爲 480Mb/s；全速信令位傳輸率爲 12Mb/s ；全速信令位傳輸率爲 1.5Mb/s。
　　（4）USB 總線電纜有4根線：一對雙絞信號線和一對電源線。
　　（5）USB 是一種 查詢總線，由主控制器啓動全部的數據傳輸。USB 上所掛接的外設經過由主機調度的 、基於令牌的協議來共享 USB 帶寬。
　　（6）大部分總線事務涉及3個包的傳輸：
　　　　A、 令牌包：指示總線上要執行什麼事務，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）主機與設備端點之間的 USB 數據傳輸模型被稱做 管道。管道有兩種類型： 流和 消息。消息數據具備USB 定義的結構，而數據流沒有。
　　（8） 事務調度表容許對某些流管道進行流量控制，在硬件級，經過使用 NAK（否定）握手信號來調節數據傳輸率，以防止緩衝區上溢或下溢產生。
　　（9）USB 設備最大的特色是 即插即用。
　　（10）工做原理：USB 設備插入 USB 端點時，主機都經過 默認地址0 0 0 0與 設備的端點0 0 0 0進行通訊。在這個過程當中，主機發出一系列試圖獲得 描述符的標準請求，經過這些請求，主機獲得全部感興趣的設備信息，從而知道了設備的狀況以及該如何與設備通訊。隨後主機經過發出 Set Address 請求爲設備設置一個 惟一的地址。之後主機就經過爲設備設置好的地址與設備通訊，而再也不使用默認地址0。

 

15 、SPI  接口
　　（1）SPI 是一個 同步協議接口，全部的傳輸都參照一個共同的時鐘，這個同步時鐘有主機產生，接收數據的外設使用時鐘來對串行比特流的接收進行同步化。
　　（2）在多個設備鏈接到主機的同一個 SPI 接口時，主機經過從設備的 片選引腳來選擇。
　　（3）SPI 主要使用4 4 4 4 個信號：主機輸出/從機輸入（MOSI），主機輸入/從機輸出（MISO）、串行時鐘 SCLK和外設片選 CS。
　　（4）主機和外設都包含一個 串行移位寄存器，主機經過向它的 SPI 串行寄存器寫入一個字節來發起一次數據傳輸。寄存器經過 MOSI 信號線將字節傳送給外設，外設也將本身移位寄存器中的內容經過 MISO 信號線返回給主機，這樣，兩個移位寄存器中的內容就被 交換了。
　　（5）外設的 寫操做和讀操做時同步完成的，所以 SPI 成爲一個頗有效的協議。
　　（6）若是隻是進行寫操做，主機只需忽略收到的字節；反過來，若是主機要讀取外設的一個字節，就必須發送一個空字節來引起從機的傳輸。

 

16 、 IIC  接口
　　（1）IIC 總線是具有 總線仲裁和 高低速設備同步等功能的高性能 多主機總線。
　　（2）IIC 總線上須要 兩條線：串行數據線 SDA 和串行時鐘線 SCL。
　　（3）總線上的每一個器件都有惟一的地址以供識別，並且各器件均可以做爲一個發送器或者接收器（由器件的功能決定）。
　　（4）IIC 總線有4種操做模式：主發送、主接收、從發送、從接收。
　　（5）IIC 在傳送數據過程當中共有3種類型信號：
　　　　A、 開始信號：SCL 爲高電平時，SDA 由高向低跳變。
　　　　B、 結束信號：SCL 爲高電平時，SDA 由低向高跳變。
　　　　C、 應答信號：接收方在收到8位數據後，在第9個脈衝向發送方發出特色的低電平。
　　（6）主器件發送一個開始信號後，它還會當即送出一個從地址，來通知將與它進行數據通訊的從器件。1個字節的地址包括7 7 7 7 位地址信息和1 1 1 1 位傳輸方向指示位，若是第7位爲0，表示要進行一個寫操做，若是爲1 ，表示要進行一個讀操做。
　　（7）SDA 線上傳輸的每一個字節長度都是8 8 8 8 位，每次傳輸種字節的數量沒有限制的。在開始信號後面的第一個字節是地址域，以後每一個傳輸字節後面都有一個應答位（ACK），傳輸中串行數據的  MSB （ 字節高位 ） ）首先發送。
　　（8）若是數據接收方沒法再接收更多的數據，它能夠經過將 SCL 保持低電平來中斷傳輸，這樣能夠迫使數據發送方等待，直到 SCL 被從新釋放。這樣能夠達到高低速設備同步。
　　（9）IIC 總線的工做過程：SDA 和 SCL 都是雙向的。空閒的時候，SDA 和 SCL 都是高電平，只有 SDA變爲低電平，接着 SCL 再變爲低電平，IIC 總線的數據傳輸纔開始。SDA 線上被傳輸的每一位在 SCL 的上升沿被採樣，該位必須一直保持有效到 SCL 再次變爲低電平，而後 SDA 就在 SCL 再次變爲高電平以前傳輸下一個位。最後，SCL 變回高電平，接着 SDA 也變爲高電平，表示數據傳輸結束。

 

17 、以太網接口

　　（1）最經常使用的以太網協議是  IEEE802.3 標準。
　　 （2）傳輸編碼（06和07年都有考題）：曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼。
　　　　A、 曼徹斯特編碼：每位中間有一個電平跳變，從 高到底的跳變表示「0」，從 低到高的跳變表示爲「1」。
　　　　B、 差分曼徹斯特編碼：每位中間有一個電平跳變，利用每一個碼元開始時有無跳變來表示「0」或「1」 ，
　　　　有跳變爲「0」， 無跳變爲「1」。
　　（3）相比之下，曼徹斯特編碼編碼簡單，差分曼徹斯特編碼提供更好的噪聲抑制性能。

　　曼徹斯特編碼：
　　　　0＝在間隔的中間位置從高向低跳變。
　　　　1＝在間隔的中間位置從低向高跳變。
　　差分曼徹斯特編碼：在間隔的中間位置總有一個跳變。
　　　　0＝在間隔的起始位置有跳變。
　　　　1＝在間隔的起始位置沒有跳變。
　　（4）以太網數據傳輸特色：
　　　　A、全部數據位的傳輸 由低位開始，傳輸的位流時用 曼徹斯特編碼。
　　　　B、以太網是 基於衝突檢測的總線複用方法，由硬件自動執行。
　　　　C、傳輸的數據長度，目的地址 DA＋源地址 SA＋類型字段 TYPE＋數據段 DATA ＋填充位 PAD，最小爲60B，最大爲1514B。
　　　　D、一般以太網卡能夠接收3種地址的數據：廣播地址、多播地址、本身的地址。
　　　　E、任何兩個網卡的 物理地址都不同，是世界上 惟一的，網卡地址由專門機構分配。
　　（5）嵌入式以太網接口有兩種實現方法：
　　　　A、嵌入式處理器＋網卡芯片（例如：RTL8019AS、CS8900等）
　　　　B、帶有以太網接口的處理器。
　　（6）TCP/IP 是一個分層協議，分爲：物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層和應用層。每層實現一個明確的功能，對應一個或幾個傳輸協議，每層相對於它的下層都做爲一個獨立的數據包來實現。每層上的協議以下：
　　　　A、應用層：BSD 套接字。
　　　　B、傳輸層：TCP、UDP。
　　　　C、網絡層：IP、ARP、ICMP、IGMP
　　　　D、數據鏈路層：IEEE802.3 Ethernet MAC
　　　　E、物理層：二進制比特流。
　　（7）ARP（地址解析協議）
　　　　A、 網絡層用 32 位的地址來標識不一樣的主機（即 IP 地址），而 鏈路層使用 48 位的物理地址（MAC）來標識不一樣的以太網或令牌網接口。
　　　　B、ARP 功能：實現從 IP 地址到對應物理地址的轉換。
　　（8）ICMP（網絡控制報文協議）
　　　　A、IP 層用它來與其餘主機或路由器交換錯誤報文和其餘重要控制信息。
　　　　B、ICMP 報文是在 IP 數據包內被傳輸的。
　　　　C、網絡診斷工具 ping 和 traceroute 其實就是 ICMP 協議。
　　（9）IP（網際協議）
　　　　A、IP 工做在網絡層，是 TCP/IP 協議族中最爲核心的協議。
　　　　B、全部的 TCP、UDP、ICMP 及 IGMP 數據都以 IP 數據包格式傳輸。
　　　　C、TTL（生存時間字段）：指定了 IP 數據包的生存時間（數據包能夠通過的路由器數）。
　　　　D、IP 提供不可靠、無鏈接的數據包傳送服務，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提供（如 TCP） 。若是發生某種錯誤，IP 有一個簡單的錯誤處理算法。丟棄該數據包，而後發送 ICMP 消息報給信源端。
　　　　　　b、 無鏈接：IP 不維護任何關於後續數據包的狀態信息。每一個數據包的處理都是相互獨立的。IP數據包能夠不按順序接收，
　　（10）TCP（傳輸控制協議）
　　　　TCP 協議是一個 面向鏈接的可靠的傳輸層協議，它爲兩臺主機提供高可靠性的端到端數據通訊。
　　（ 11 ）UDP（用戶數據包協議）
　　　　UDP 協議是一種 無鏈接不可靠的傳輸層協議，它不保證數據包能到達目的地，可靠性有應用層來提供。UDP 協議開銷少，和 TCP 相比更適合於應用在低端的嵌入式領域中。
　　（12）端口：TCP 和 UDP 採用16位端口號來識別上層的用戶，即應用層協議，例如 FTP 服務的 TCP端口號都是21，Telnet 服務的 TCP 端口號都是23，TFTP 服務的 UDP 端口號都是69。

 

18 、 CAN  總線接口
　　（1）CAN（Control Area Network，控制器局域網）總線是一種 多主方式的串行通訊總線，是國際上應用最普遍的現場總線之一，最初被用於汽車環境中的電子控制網絡。一個 CAN 總線構成的單一網絡中，理想狀況下能夠掛接任意多個節點，實際應用中節點數據受網絡硬件的電氣特性所限制。
　　（2）總線信號使用 差分電壓傳送。兩條信號線被稱爲 CAN_H 和 CAN_L，靜態是均爲2.5V 左右，此時狀態表示 邏輯1 1 1 1，也能夠叫作「 隱性」。用 CAN_H 比 CAN_L 高表示 邏輯0 ，稱爲「 顯性」，此時，一般電壓值爲 CAN_H＝3.5V 和 CAN_L=1.5V。
　　（3）當「顯性」和「隱性」位同時發送的時候，最後總線數值將爲「顯性」這種特性爲 CAN 總線的仲裁奠基了基礎。
　　（4）CAN 總線的一個位時間能夠分紅4個部分：同步段、傳播時間段、相位緩衝段1和相位緩衝段2。
　　（5）CAN 總線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、控制場、數據場 、CRC 場、ACK 場和幀結束。
　　（6）CAN 總線硬件接口包括： CAN  總線控制器和  CAN  收發器。CAN 控制器主要完成時序邏輯轉換等工做，例如菲利普的 SJA1000。CAN 收發器是 CAN 總線的物理層芯片，實現 TTL 電平到 CAN 總線電平特性的轉換，例如 TJA1050。

 

19 、 xDSL  接口
　　（1）xDSL（數字用戶線路）技術是，在現有用戶電話線兩側同時接入專用的 DSL 調製解調設備，在用戶線上 利用數字數字信號高頻帶寬較寬的特性直接採用數字信號傳輸，省去中間的 A/D 轉換，突破了模擬信號傳輸極限速率爲56KB/s 的閒置。
　　（2）DSL 技術主要分爲 對稱和 非對稱兩大類。
　　（3）對成 xDSL 更適合於企業 點對點鏈接應用，例如文件傳輸、視頻會議等收發數據量大體相同的工做。
　　（4）ASDL 是近年發展的另外一種寬帶接入技術，是利用雙絞銅線向用戶提供兩個方向上 速率不對稱的寬帶信息業務。
　　（5）ADSL 在一對電話線上同時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。各信號之間採用 頻分複用方式佔用不一樣頻帶， 低頻段傳送話音； 中間窄頻帶傳送上行信道數據及控制信息； 其他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）是利用無線通訊技術在必定的局部範圍內創建的，是計算機網絡與無線通訊技術相結合的產物，它以無線多址通道做爲傳輸媒介，提供有線局域網的功能。
　　（2）WLAN 的標準：主要是針對 物理層和 媒質訪問控制層 （ MAC  層） ），涉及到全部使用的無線頻率範圍 、控制接口通訊協議等技術規範與技術標準。
　　　　A、 IEEE  802.11：定義了物理層和 MAC 層規範，工做在2.4～2.4835GHz 頻段，最高速率爲2Mb/s ，是 IEEE 最初制定的一個無線局域網標準。
　　　　B、 IEEE  802.11b：工做在2.4～2.4835GHz 頻段，最高速率爲11Mb/s，傳輸距離50～150inch。採用點對點模式和基本模式兩種運行模式。在數據傳輸速率方面能夠根據實際狀況在11Mb/s、5.5Mb/s、2Mb/s、1 Mb/s 的不一樣速率間自動切換。
　　　　C、 IEEE  802.11a：工做在5.15～8.825GHz 頻段，最高速率爲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，採用兩種調製方式，作到與 EEE 802.11a 和 EEE 802.11b 兼容。
　　（3）WLAN 有兩種網絡類型： 對等網絡和 基礎機構網絡。

 

21 、藍牙接口
　　（1）藍牙技術的目的：使特定的移動電話、便鞋式電腦以及各類便攜通訊設備的主機之間近距離內實現無縫的資源共享。
　　（2）藍牙技術的實質內容是要創建通用的無線空中接口及其控制軟件的公開標準。其工做頻段爲全球通用的  2.4GHz  ISM（即工業、科學、醫學）頻段，其數據傳輸速率爲 1Mb/s，採用 時分雙工方案來實現全雙工傳輸，其理想的鏈接範圍爲 10cm ～ 10m。
　　（3）藍牙基帶協議是 電路交換和分組交換的結合。
　　（4）藍牙技術特色：
　　　　A、傳輸距離短，工做距離在10m 之內。
　　　　B、採用跳頻擴頻技術。
　　　　C、採用時分複用多路訪問技術，有效地避免了「碰撞」和「隱藏終端」等問題。
　　　　D、網絡技術。
　　　　E、語言支持。
　　　　F、糾錯技術，其採用的是 FEC（前向糾錯）方案。
　　（5）藍牙接口由3 3 3 3 大單元組成：無線單元、基帶單元、鏈路管理與控制單元。

 

22 、 1394 接口
　　（1）1394做爲一種標準總線，能夠在不一樣的工業設備之間架起一座溝通的橋樑，在一條總線上能夠接入63個設備。
　　（2）IEEE 1394的 特色：
　　　　A、支持多種總線速度，適應不一樣應用要求。
　　　　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、支持點到點通訊模式，IEEE 1394是多主總線。
　　　　E、遵循 ANSI IEEE 1212控制及狀態寄存器（CSR）標準，定義了64位的地址空間，可尋址1024條總線的63個節點，每一個節點可包含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，爲每一種傳輸方式保證足夠的傳輸帶寬。
　　　　H、六線電纜具備電源線，可傳輸8～40V 的直流電壓。
　　（3）IEEE 1394的 協議棧由3 3 3 3 層組成：物理層、鏈路層和事務層，例外還有一個管理層。物理層和鏈路層由硬件構成，而事務層主要由軟件實現。
　　　　A、 物理層提供 IEEE 1394的電氣和機械接口，功能是重組字節流並將它們發送到目的節點上去。
　　　　B、 鏈路層提供了給事務層確認的數據服務，包括：尋址、數據組幀和數據校驗。
　　　　C、 事務層爲應用提供服務。
　　　　D、 管理層定義了一個管理節點所使用的全部協議、服務以及進程。

 

23 、電源接口　　（1）DC-DC 轉換器有三種類型：　　　　A、 線性穩壓器：產生較輸入電壓低的電壓。　　　　B、 開關穩壓器：能升高電壓、下降電壓或翻轉輸入電壓。　　　　C、 充電泵：能夠升高、下降或翻轉輸入電壓，但電流驅動能力有限。　　（2）任何變壓器的轉換過程都不具備100％的效率，穩壓器本省也使用電流（靜態電流），這個電流來自輸入電流。靜態電流越大，穩壓器功耗越大。　　（3）線性穩壓器輸入輸出使用 退耦電容來過濾，電容除了有助於平穩電壓之外，還有利於去除電源中的瞬間短時脈衝波形干擾。　　（4）電壓與功耗之間的平方關係意味着理想高效的方法是在要求較低電壓的較低時鐘速率上執行代碼，而不是先以最高的時鐘速率執行代碼而後再轉爲空閒休眠。　　（5）電源一般被認爲是整個系統的「心臟」，絕大多數電子設備50％～80％的節能潛力在於電源系統 ，研製開發新型開關電源是節能的主要舉措之一。　　（6） 下降功耗的設計技術：　　　　A、採用低功耗器件，例如選用 CMOS 電路芯片。　　　　B、採用高集成度專用器件，外部設備的選擇也要儘可能支持低功耗設計。　　　　C、動態調整處理器的時鐘頻率和電壓，在容許的狀況下儘可能使用低頻率器件。　　　　D、利用「節電」工做方式。　　　　E、合理處理器件空餘引腳：　　　　　　a、大多數數字電路的輸出端在輸出低電平時，其功耗遠遠大於輸出高電平時的功耗，設計時應該注意控制低電平的輸出時間，閒置時使其處於高電平輸出狀態。　　　　　　b、多餘的非門、與非門的輸入端應接低電平，多餘的與門、或門的輸入端應接高電平。　　　　　　c、ROM 或 RAM 及其餘有片選信號的器件，不要將「片選」引腳直接接地，避免器件長期被接通，而應該與「讀/寫」信號結合，只對其進行讀寫操做時才選通。　　　　F、實現電源管理，設計外部器件電源控制電路，控制「耗電大戶」的供電狀況。