嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)及知識(shí)

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6、D/A接口基本

（1）D/A轉(zhuǎn)換器使將數(shù)字量轉(zhuǎn)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(xiàn)將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬電流，再由運(yùn)算放大器將模擬電路轉(zhuǎn)換為模擬電壓。進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換實(shí)際上需要上面的兩個(gè)環(huán)節(jié)。

（3）D/A轉(zhuǎn)換器的分類：

A、電壓輸出型：常作為高速D/A轉(zhuǎn)換器。

B、電流輸出型：一般外接運(yùn)算放大器使用。

C、乘算型：可用作調(diào)制器和使輸入信號(hào)數(shù)字化地衰減。

（4）D/A轉(zhuǎn)換器的主要指標(biāo)：分辨率、建立時(shí)間、線性度、轉(zhuǎn)換精度、溫度系數(shù)。

7、鍵盤接口

（1）鍵盤的兩種形式：線性鍵盤和矩陣鍵盤。

（2）識(shí)別鍵盤上的閉合鍵通常有兩種方法：行掃描法和行反轉(zhuǎn)法。

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

A、識(shí)別鍵盤哪一列的鍵被按下：讓所有行線均為低電平，查詢各列線電平是否為低，如果有列線為低，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(shí)別鍵盤是哪一行按下：逐行置低電平，并置其余各行為高電平，查詢各列的變化，如果列電平變?yōu)榈碗娖剑瑒t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，控制其光線的通過(guò)與否，從而達(dá)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(qū)動(dòng)方式分類，常見的LCD可以分為三類：扭轉(zhuǎn)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(qū)動(dòng)電路的LCD顯示模塊，只要總線方式驅(qū)動(dòng)；沒(méi)有驅(qū)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(qǐng)求總線，直接通過(guò)SDRAM控制器讀取SDRAM中指定地址（顯示緩沖區(qū)）的數(shù)據(jù)，此數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)LCD控制器轉(zhuǎn)換成液晶屏掃描數(shù)據(jù)格式，直接驅(qū)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(tǒng)一的15引腳接口，包括2個(gè)NC信號(hào)、3根顯示器數(shù)據(jù)總線、5個(gè)GND信號(hào)、3個(gè)RGB色彩分量、1個(gè)行同步信號(hào)和1個(gè)場(chǎng)同步信號(hào)。其色彩分量采用的電平標(biāo)準(zhǔn)為EIA定義的RS343標(biāo)準(zhǔn)。

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(shù)據(jù)經(jīng)音頻編解碼器解碼完成A/D轉(zhuǎn)換，解碼后的音頻數(shù)據(jù)通過(guò)音頻控制器送入DSP或CPU進(jìn)行相應(yīng)的處理，然后數(shù)據(jù)經(jīng)音頻控制器發(fā)送給音頻編碼器，經(jīng)編碼D/A轉(zhuǎn)換后由揚(yáng)聲器輸出。

（2）數(shù)字音頻的格式有多種，最常用的是下面三種：

A、采用數(shù)字音頻（PCM）：是CD或DVD采用的數(shù)據(jù)格式。其采樣頻率為44.1kHz。精度為16位時(shí)，PCM音頻數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)格式的音樂(lè)信盈達(dá)嵌入式企鵝要妖氣嗚嗚吧久零就要。

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

C、ATSC數(shù)字音頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)（AC3）：數(shù)字TV、HDTV和電影數(shù)字音頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，立體聲AC3編碼后的數(shù)據(jù)速率為192kb/s。

（3）IIS是音頻數(shù)據(jù)的編碼或解碼常用的串行音頻數(shù)字接口。IIS總線只處理聲音數(shù)據(jù)，其他控制信號(hào)等則需要單獨(dú)傳輸。IIS使用了3根串行總線：數(shù)據(jù)線SD、字段選擇線WS、時(shí)鐘信號(hào)線SCK。

（4）當(dāng)接收方和發(fā)送方的數(shù)據(jù)字段寬度不一樣時(shí)，發(fā)送方不考慮接收方的數(shù)據(jù)字段寬度。如果發(fā)送方發(fā)送的數(shù)據(jù)字段小于系統(tǒng)字段寬度，就在低位補(bǔ)0；如果發(fā)送方的數(shù)據(jù)寬度大于接收方的寬度，則超過(guò)LSB的部分被截?cái)?。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(shè)備存儲(chǔ)前一個(gè)字節(jié)，并準(zhǔn)備接收下一個(gè)字節(jié)。

11、串行接口

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

（2）串行數(shù)據(jù)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(dāng)作獨(dú)立的信息來(lái)傳輸，并按照一固定且預(yù)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(shù)據(jù)的各個(gè)代碼間間隔是固定的，而相鄰兩幀數(shù)據(jù)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(dāng)?shù)腻e(cuò)誤檢測(cè)數(shù)據(jù)才傳送出去。

（4）異步通信必須遵循3項(xiàng)規(guī)定：

A、字符格式：起始位＋數(shù)據(jù)＋校驗(yàn)位＋停止位（檢驗(yàn)位可無(wú)），低位先傳送。

B、波特率：每秒傳送的位數(shù)。

C、校驗(yàn)位：奇偶檢驗(yàn)。

a、奇校驗(yàn)：要使字符加上校驗(yàn)位有奇數(shù)個(gè)“1”。

b、偶檢驗(yàn)：要使字符加上校驗(yàn)位有偶數(shù)個(gè)“1”。

（5）RS－232C的電氣特性：負(fù)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等控制線上：

信號(hào)有效（ON狀態(tài)）為3V～15V

信號(hào)無(wú)效（OFF狀態(tài)）為－3V～－15V

（6）TTL標(biāo)準(zhǔn)與RS-232C標(biāo)準(zhǔn)之間的電平轉(zhuǎn)換利用集成芯片RS232實(shí)現(xiàn)。

（7）RS-422串行通信接口

A、RS-422是一種單機(jī)發(fā)送、多機(jī)接收的單向、平衡傳輸規(guī)范，傳輸速率可達(dá)10Mb/s。
B、RS-422采用差分傳輸方式，也稱做平衡傳輸，使用一對(duì)雙絞線。
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串行總線接口

A、RS-485是在RS-422的基礎(chǔ)上建立的標(biāo)準(zhǔn)，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。
  U3 `! ]/ d- dB、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。
- U, S, j- W2 m/ A3 pC、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(shù)據(jù)傳輸率比串行接口快8倍，標(biāo)準(zhǔn)并行接口的數(shù)據(jù)傳輸率為1Mb/s，一般用來(lái)連接打印機(jī)、掃描儀等，所以又稱打印口。

（2）并行接口可以分為SPP（標(biāo)準(zhǔn)并口）、EPP（增強(qiáng)型并口）和ECP（擴(kuò)展型并口）。

（3）并行總線分為標(biāo)準(zhǔn)和非標(biāo)準(zhǔn)兩類。常用的并行標(biāo)準(zhǔn)總線有IEEE 488總線和ANSI SCSI總線。MXI總線是一種高性能非標(biāo)準(zhǔn)的通用多用戶并行總線。

13、PCI接口

（1）PCI總線是地址、數(shù)據(jù)多路復(fù)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(jī)構(gòu)。
（2）從數(shù)據(jù)寬度上看，PCI定義了32位數(shù)據(jù)總線，且可擴(kuò)展為64位。從總線速度上分，有33MHz和66MHz兩種。
4 x0 P9 m6 i( i2 Y: C' @( C（3）與ISA總線相比，PCI總線的地址總線與數(shù)據(jù)總線分時(shí)復(fù)用，支持即插即用、中斷共享等功能。

14、USB接口

（1）USB總線的主要特點(diǎn)：
2 S) j7 n7 ~4 E# \4 e1 FA、使用簡(jiǎn)單，即插即用。
! b: a; y3 v% u  Y( L0 PB、每個(gè)USB系統(tǒng)中都有主機(jī)，這個(gè)USB網(wǎng)絡(luò)中最多可以連接127個(gè)設(shè)備。
C、應(yīng)用范圍廣，支持多個(gè)設(shè)備同時(shí)操作。
1 |  }8 o$ S, }8 kD、低成本的電纜和連接器，使用統(tǒng)一的4引腳插頭。
% `5 f: s+ s1 M- EE、較強(qiáng)的糾錯(cuò)能力。
F、較低的協(xié)議開銷帶來(lái)了高的總線性能，且適合于低成本外設(shè)的開發(fā)。
G、支持主機(jī)與設(shè)備之間的多數(shù)據(jù)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，能為設(shè)備提供5V/100mA的供電。

（2）USB系統(tǒng)由3部分來(lái)描述：USB主機(jī)、USB設(shè)備和USB互連。

（3）USB總線支持的數(shù)據(jù)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總線電纜有4根線：一對(duì)雙絞信號(hào)線和一對(duì)電源線。

（5）USB是一種查詢總線，由主控制器啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳輸。USB上所掛接的外設(shè)通過(guò)由主機(jī)調(diào)度的、基于令牌的協(xié)議來(lái)共享USB帶寬。

（6）大部分總線事務(wù)涉及3個(gè)包的傳輸：

A、令牌包：指示總線上要執(zhí)行什么事務(wù)，欲尋址的USB設(shè)備及數(shù)據(jù)傳送方向。
B、數(shù)據(jù)包：傳輸數(shù)據(jù)或指示它沒(méi)有數(shù)據(jù)要傳輸。
5 x1 D! D" ]% U! [( ]% F% [C、握手包：指示傳輸是否成功。

（7）主機(jī)與設(shè)備端點(diǎn)之間的USB數(shù)據(jù)傳輸模型被稱作管道。管道有兩種類型：流和消息。消息數(shù)據(jù)具有USB定義的結(jié)構(gòu)，而數(shù)據(jù)流沒(méi)有。

（8）事務(wù)調(diào)度表允許對(duì)某些流管道進(jìn)行流量控制，在硬件級(jí)，通過(guò)使用NAK（否認(rèn)）握手信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)傳輸率，以防止緩沖區(qū)上溢或下溢產(chǎn)生。

（9）USB設(shè)備最大的特點(diǎn)是即插即用。

（10）工作原理：USB設(shè)備插入USB端點(diǎn)時(shí)，主機(jī)都通過(guò)默認(rèn)地址0與設(shè)備的端點(diǎn)0進(jìn)行通信。在這個(gè)過(guò)程中，主機(jī)發(fā)出一系列試圖得到描述符的標(biāo)準(zhǔn)請(qǐng)求，通過(guò)這些請(qǐng)求，主機(jī)得到所有感興趣的設(shè)備信息，從而知道了設(shè)備的情況以及該如何與設(shè)備通信。隨后主機(jī)通過(guò)發(fā)出Set Address請(qǐng)求為設(shè)備設(shè)置一個(gè)唯一的地址。以后主機(jī)就通過(guò)為設(shè)備設(shè)置好的地址與設(shè)備通信，而不再使用默認(rèn)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(jī)產(chǎn)生，接收數(shù)據(jù)的外設(shè)使用時(shí)鐘來(lái)對(duì)串行比特流的接收進(jìn)行同步化。
（2）在多個(gè)設(shè)備連接到主機(jī)的同一個(gè)SPI接口時(shí)，主機(jī)通過(guò)從設(shè)備的片選引腳來(lái)選擇。
（3）SPI主要使用4個(gè)信號(hào)：主機(jī)輸出/從機(jī)輸入（MOSI），主機(jī)輸入/從機(jī)輸出（MISO）、串行時(shí)鐘SCLK和外設(shè)片選CS。
$ B, G6 k* g  d- p（4）主機(jī)和外設(shè)都包含一個(gè)串行移位寄存器，主機(jī)通過(guò)向它的SPI串行寄存器寫入一個(gè)字節(jié)來(lái)發(fā)起一次數(shù)據(jù)傳輸。寄存器通過(guò)MOSI信號(hào)線將字節(jié)傳送給外設(shè)，外設(shè)也將自己移位寄存器中的內(nèi)容通過(guò)MISO信號(hào)線返回給主機(jī)，這樣，兩個(gè)移位寄存器中的內(nèi)容就被交換了。
（5）外設(shè)的寫操作和讀操作時(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)行寫操作，主機(jī)只需忽略收到的字節(jié)；反過(guò)來(lái)，如果主機(jī)要讀取外設(shè)的一個(gè)字節(jié)，就必須發(fā)送一個(gè)空字節(jié)來(lái)引發(fā)從機(jī)的傳輸。

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張曉剛zxg

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375335001 發(fā)表于 2017-10-28 16:58
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