嵌入式系統基礎及知識

六、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。

七、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。

八、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。

九、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。

十、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數據格式的音樂信盈達嵌入式企鵝要妖氣嗚嗚吧久零就要。

B、MPEG層3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。

十一、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******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。

（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。

十二、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。

1三、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。

1四、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與設備的端點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。

1五、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。