嵌入式系統基礎及知識

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6、D/A接口基本

（1）D/A轉換器使將數字量轉換為模擬量。

（2）在集成電路中，通常采用T型網絡實現將數字量轉換為模擬電流，再由運算放大器將模擬電路轉換為模擬電壓。進行D/A轉換實際上需要上面的兩個環節。

（3）D/A轉換器的分類：

A、電壓輸出型：常作為高速D/A轉換器。

B、電流輸出型：一般外接運算放大器使用。

C、乘算型：可用作調制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、建立時間、線性度、轉換精度、溫度系數。

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通常有兩種方法：行掃描法和行反轉法。

（3）行掃描法是矩陣鍵盤按鍵常用的識別方法，此方法分為兩步進行：

A、識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，則說明該列有按鍵被按下，否則說明無按鍵按下。

B、如果某列有按鍵按下，識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，如果列電平變為低電平，則可確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，通過給不同的液晶單元供電，控制其光線的通過與否，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顯示器為投射式，屏的背后有一個光源，因此外界環境可以不需要光源。一般微控制器上使用的LCD為反射式，需要外界提供電源，靠反射光來工作。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可以分為三類：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）通常，LCD控制器工作的時候，通過DMA請求總線，直接通過SDRAM控制器讀取SDRAM中指定地址（顯示緩沖區）的數據，此數據經過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，一般都采用統一的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色彩分量、1個行同步信號和1個場同步信號。其色彩分量采用的電平標準為EIA定義的RS343標準。

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芯片，例如ADS7843。

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，解碼后的音頻數據通過音頻控制器送入DSP或CPU進行相應的處理，然后數據經音頻控制器發送給音頻編碼器，經編碼D/A轉換后由揚聲器輸出。

（2）數字音頻的格式有多種，最常用的是下面三種：

A、采用數字音頻（PCM）：是CD或DVD采用的數據格式。其采樣頻率為44.1kHz。精度為16位時，PCM音頻數據速率為1.41Mb/s；精度為32位時為2.42 Mb/s。一張700MB的CD可以保存大約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播放器采用的音頻格式。立體聲MP3數據速率為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編碼后的數據速率為192kb/s。

（3）IIS是音頻數據的編碼或解碼常用的串行音頻數字接口。IIS總線只處理聲音數據，其他控制信號等則需要單獨傳輸。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一樣時，發送方不考慮接收方的數據字段寬度。如果發送方發送的數據字段小于系統字段寬度，就在低位補0；如果發送方的數據寬度大于接收方的寬度，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，并準備接收下一個字節。

11、串行接口

（1）串行通信是指，使數據一位一位地進行傳輸而實現的通信。與并行通信相比，串行通信具有傳輸線少、成本低等優點，特別適合遠距離傳送；缺點使速度慢。

（2）串行數據傳送有3種基本的通信模式：單工、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：把每個字符當作獨立的信息來傳輸，并按照一固定且預定的時序傳送，但在字符之間卻取決于字符與字符的任意時序。異步通信時，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：同步方式不僅在字符之間是同步的，而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******成一字符塊后，在每塊信息之前要加上1～2個同步字符，字符塊之后再加入適當的錯誤檢測數據才傳送出去。

（4）異步通信必須遵循3項規定：

A、字符格式：起始位＋數據＋校驗位＋停止位（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為－3V～－15V，邏輯0為3V～15V。

B、在TES、CTS、DTR、DCD等控制線上：

信號有效（ON狀態）為3V～15V

信號無效（OFF狀態）為－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串行通信接口

A、RS-422是一種單機發送、多機接收的單向、平衡傳輸規范，傳輸速率可達10Mb/s。
6 e8 D: u- i. E3 j" zB、RS-422采用差分傳輸方式，也稱做平衡傳輸，使用一對雙絞線。
0 R7 \3 ?+ K! T5 k5 `- T) dC、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的基礎上建立的標準，增加了多點、雙向通信能力，通信距離可為幾十米到上千米。
, t. m! ?; [. c2 a# ^* eB、RS-485收發器采用平衡發送和差分接收，具有抑制共模干擾的能力。
C、RS-485需要兩個終端電阻。在近距離（300m一下）傳輸可不需要終端電阻。

12、并行接口

（1）并行接口的數據傳輸率比串行接口快8倍，標準并行接口的數據傳輸率為1Mb/s，一般用來連接打印機、掃描儀等，所以又稱打印口。

（2）并行接口可以分為SPP（標準并口）、EPP（增強型并口）和ECP（擴展型并口）。

（3）并行總線分為標準和非標準兩類。常用的并行標準總線有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并行總線。

13、PCI接口

（1）PCI總線是地址、數據多路復用的高性能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，且可擴展為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復用，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：
* V2 S- b" D, R3 I" ~A、使用簡單，即插即用。
B、每個USB系統中都有主機，這個USB網絡中最多可以連接127個設備。
C、應用范圍廣，支持多個設備同時操作。
4 Y2 g& M0 J+ d  d- c; x5 _" rD、低成本的電纜和連接器，使用統一的4引腳插頭。
% ~" G7 `2 M, g% `; L: a7 k  WE、較強的糾錯能力。
0 R& H# V5 v1 zF、較低的協議開銷帶來了高的總線性能，且適合于低成本外設的開發。
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。
) A" `  T  r6 m# e$ X7 I: _8 oH、總線供電，能為設備提供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，由主控制器啟動所有的數據傳輸。USB上所掛接的外設通過由主機調度的、基于令牌的協議來共享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么事務，欲尋址的USB設備及數據傳送方向。
& c  ]5 x0 ~2 Q. eB、數據包：傳輸數據或指示它沒有數據要傳輸。
: n  B/ H5 t+ C. _; wC、握手包：指示傳輸是否成功。

（7）主機與設備端點之間的USB數據傳輸模型被稱作管道。管道有兩種類型：流和消息。消息數據具有USB定義的結構，而數據流沒有。

（8）事務調度表允許對某些流管道進行流量控制，在硬件級，通過使用NAK（否認）握手信號來調節數據傳輸率，以防止緩沖區上溢或下溢產生。

（9）USB設備最大的特點是即插即用。

（10）工作原理：USB設備插入USB端點時，主機都通過默認地址0與設備的端點0進行通信。在這個過程中，主機發出一系列試圖得到描述符的標準請求，通過這些請求，主機得到所有感興趣的設備信息，從而知道了設備的情況以及該如何與設備通信。隨后主機通過發出Set Address請求為設備設置一個唯一的地址。以后主機就通過為設備設置好的地址與設備通信，而不再使用默認地址0。

15、SPI接口

（1）SPI是一個同步協議接口，所有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 e/ F7 J, ~0 }* E* p* c- [（2）在多個設備連接到主機的同一個SPI接口時，主機通過從設備的片選引腳來選擇。
: z4 Z9 b! o6 X5 r- [  x（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，主機通過向它的SPI串行寄存器寫入一個字節來發起一次數據傳輸。寄存器通過MOSI信號線將字節傳送給外設，外設也將自己移位寄存器中的內容通過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。
" N+ ]# k5 N/ y  |. k1 [# |! C9 d（5）外設的寫操作和讀操作時同步完成的，因此SPI成為一個很有效的協議。
8 ~% y& |' Z* X4 F* A1 h（6）如果只是進行寫操作，主機只需忽略收到的字節；反過來，如果主機要讀取外設的一個字節，就必須發送一個空字節來引發從機的傳輸。

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張曉剛zxg

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375335001 發表于 2017-10-28 16:58
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