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嵌入式系統基礎及知識及接口技術總結

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發表于 2017-9-19 10:51:52 | 只看該作者 |倒序瀏覽 |閱讀模式
13、嵌入式系統的評價方法:測量法和模型法
1)測量法是最直接最基本的方法,需要解決兩個問題:
A、根據研究的目的,確定要測量的系統參數。
B、選擇測量的工具和方式。
2)測量的方式有兩種:采樣方式和事件跟蹤方式。
3)模型法分為分析模型法和模擬模型法。分析模型法是用一些數學方程去刻畫系統的模型,而模擬模型法是用模擬程序的運行去動態表達嵌入式系統的狀態,而進行系統統計分析,得出性能指標。
4)分析模型法中使用最多的是排隊模型,它包括三個部分:輸入流、排隊規則和服務機構。
5)使用模型對系統進行評價需要解決3個問題:設計模型、解模型、校準和證實模型。
接口技術1. Flash存儲器
1Flash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 FlashNAND Flash兩種。
2Flash存儲器的特點:
A、區塊結構:在物理上分成若干個區塊,區塊之間相互獨立。
B、先擦后寫:Flash的寫操作只能將數據位從1寫成0,不能從0寫成1,所以在對存儲器進行寫入之前必須先執行擦除操作,將預寫入的數據位初始化為1。擦除操作的最小單位是一個區塊,而不是單個字節。
C、操作指令:執行寫操作,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:由于Flash的固有特性,在讀寫過程中偶爾會產生一位或幾位的數據錯誤。位反轉無法避免,只能通過其他手段對結果進行事后處理。
E、壞塊:區塊一旦損壞,將無法進行修復。對已損壞的區塊操作其結果不可預測。
3NOR Flash的特點:
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的小容量時具有很高的成本效益,但是很低的寫入和擦除速度大大影響了它的性能。
4NAND Flash的特點
能夠提高極高的密度單元,可以達到高存儲密度,并且寫入和擦除的速度也很快,這也是為何所有的U盤都使用NAND Flash作為存儲介質的原因。應用NAND Flash的困難在于閃存需要特殊的系統接口。
5NOR FlashNAND Flash的區別:
ANOR Flash的讀速度比NAND Flash稍快一些。
BNAND Flash的擦除和寫入速度比NOR Flash快很多。
CNAND Flash的隨機讀取能力差,適合大量數據的連續讀取。
DNOR Flash帶有SRAM接口,有足夠的地址引進來尋址,可以很容易地存取其內部的每一個字節。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),每次讀寫都要使用復雜的I/O接口串行地存取數據。
ENOR Flash的容量一般較小,通常在1MB~8MB之間;NAND Flash只用在8MB以上的產品中。因此,NOR Flash只要應用在代碼存儲介質中,NAND Flash適用于資料存儲。
FNAND Flash中每個塊的最大擦寫次數是一百萬次,而NOR Flash是十萬次。
GNOR 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,在使用的時候,必須先寫入驅動程序,才能繼續執行其他操作。因為設計師絕不能向壞塊寫入,這就意味著在NAND Flash上自始至終必須進行虛擬映像。
HNOR Flash用于對數據可靠性要求較高的代碼存儲、通信產品、網絡處理等領域,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盤等領域,被成為數據閃存信盈達嵌入式企鵝要妖氣嗚嗚吧久零就要
2RAM存儲器
1SRAM的特點:
SRAM表示靜態隨機存取存儲器,只要供電它就會保持一個值,它沒有刷新周期,由觸發器構成基本單元,集成度低,每個SRAM存儲單元由6個晶體管組成,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SRAM4種引腳:
CE:片選信號,低電平有效。
0 Q1 {8 f$ i: n1 kR/W:讀寫控制信號。
0 n% M) g6 k4 x+ L- L0 ?" v* WADDRESS:一組地址線。6 B9 o& g  @( ~7 _: `1 `
DATA:用于數據傳輸的一組雙向信號線。
2DRAM的特點:
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。6 g: z# [3 R0 {" {& C" J
R/W:讀寫控制信號。
# S' \7 o4 n- X9 b. DRAS:行地址選通信號,通常接地址的高位部分。. F3 e2 g& h3 N5 f3 v" v
CAS:列地址選通信號,通常接地址的低位部分。
4 w; P5 I3 I8 M# s8 W7 NADDRESS:一組地址線。
# s7 b5 {8 s( @( B8 Z! mDATA:用于數據傳輸的一組雙向信號線。
3SDRAM的特點:
SDRAM表示同步動態隨機存取存儲器。同步是指內存工作需要同步時鐘,內部的命令發送與數據的傳輸都以它為基準;動態是指存儲器陣列需要不斷的刷新來保證數據不丟失。它通常只能工作在133MHz的主頻。
4DDRAM的特點
DDRAM表示雙倍速率同步動態隨機存取存儲器,也稱DDRDDRAM是基于SDRAM技術的,SDRAM在一個時鐘周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內存則是一個時鐘周期內傳輸兩次次數據,它能夠在時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/8×22.1GB/s
## 3、硬盤、光盤、CF卡、SD
4GPIO原理與結構
GPIOI/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該引腳狀態。若將引腳設置為輸入,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。
5A/D接口
1A/D轉換器是把電模擬量轉換為數字量的電路。實現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。
其工作原理簡單來說就是,有一個計數器,從0開始進行加1計數,每進行一次加1,該數值作為D/A轉換器的輸入,其產生一個比較電壓VO與輸入模擬電壓VIN進行比較。如果VO小于VIN則繼續進行加1計數,直到VO大于VIN,這時計數器的累加數值就是A/D轉換器的輸出值。
這種轉換方式的特點是簡單,但是速度比較慢,特別是模擬電壓較高時,轉換速度更慢。例如對于一個8A/D轉換器,若輸入模擬量為最大值,計數器要從0開始計數到255,做255D/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行固定時間的積分,然后換為標準電壓進行固定斜率的反向積分,反向積分進行到一定時間,便返回起始值。由于使用固定斜率,對標準電壓進行反向積分的時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間越長。只要用標準的高頻時鐘脈沖測定反向積分花費的時間,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,實質上就是對分搜索法,和平時天平的使用原理一樣。在進行A/D轉換時,由D/A轉換器從高位到低位逐位增加轉換位數,產生不同的輸出電壓,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,以此類推,逐次逼近。
其特點是,速度快,轉換精度高,對NA/D轉換器只需要M個時鐘脈沖即可完成,一般可用于測量幾十到幾百微秒的過渡過程的變化,是目前應用最普遍的轉換方法。
5A/D轉換的重要指標(有可能考一些簡單的計算)
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。nA/D轉換器能反映1/2n滿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兩種類型。
C、轉換時間:完成一次A/D轉換所需要的時間,其倒數為轉換速率。
D、精度:精度與分辨率是兩個不同的概念,即使分辨率很高,也可能由于溫漂、線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10V10A/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:10/10249.77mv,其絕對精度為9.77mv/24.88mv,相對精度為:0.048%。
/ P! L$ f. r, X# R: g
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2#
發表于 2017-9-19 14:14:52 | 只看該作者
機械工程師可能看不懂,不知道別人怎樣,我是看不懂。
3#
發表于 2017-9-19 15:41:10 | 只看該作者
只能看看,感覺實際操作問題很多。前段沒事玩stm32最小板,GPIO太煩了,感覺還是看寄存器地址直接來的比較容易懂。本想改個智能小車用,后來發現,這貨對于新手來說能力有限。
4#
發表于 2017-11-23 15:38:25 | 只看該作者
好東西
" `9 H0 ^# Q% m! ]! S! K
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