嵌入式技术及其应用课件.ppt

1、嵌入式技术及其应用嵌入式系统的总线接口嵌入式系统的总线接口 串行接口的基本原理和结构串行接口的基本原理和结构 所谓串行通信就是使数据按位的方式进行传输而实现的通信。在通信的接收端，可以将接收到的位信息组合成字节或字等数据。串行通信具有的优点是：仅需要较少的通信线就可以实现全双工通信，结构简单，成本低。缺点是通信速度相对较慢，并且不同电平条件下应用需要有相应的转换器。串行通信接口的基本任务（1）实现数据格式化;（2）进行串并转换;（3）控制数据传输速率;（4）进行错误检测;（5）进行TTL与EIA电平转换;（6）提供接口标准所要求的信号线;串行通信协议 串行接口的电路组成 串行通信接口电路一般由

2、可编程的串行接口芯片、波特率发生器、EIA 与TTL 电平转换器以及地址译码电路组成。串行接口的物理标准 RS-232-C标准规定的数据传输速率为每秒50、75、100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200波特。驱动器允许有2500pF的电容负载，通信距离将受此电容限制，例如，采用150pF/m的通信电缆时，最大通信距离为15m；RS-232-C 采用负逻辑规定逻辑电平，信号电平与通常的TTL电平也不兼容，RS-232-C 将-5V-15V 规定为“1”，+5V+15V规定为“0”RS-422串行通信接口 RS-485 串行总线接口 通信规范RS-232R

3、S-422RS-485工作方式单端平衡平衡节点数1收1发1收10发1收32发最大传输电缆长度12米1200米1500米最大传输速率20Kb/s10Mb/s10Mb/s接收器输入电压范围+/-15V+/-2V+/-1.5V接收器输入门限+/-3V+/-200mV+/-200mV接收器输入电阻3K7K4K12K驱动器负载阻抗3K7K10054并行接口的基本原理和结构并行接口的基本原理和结构 在IEEE1284标准中定义了多种并行接口模式，常用的有以下三种：（1）SPP（Standara Parallel Port）标准并行接口；（2）EPP（Enhanced Parallel Port）增强并行接

4、口；（3）ECP（Extended Capabilities Port）扩展功能并行接口等。1.标准并行接口（SPP模式）SPP是最早定义的并行接口模式，它可以提供50K Bits/秒的典型传输速度，其最高的传输速度可达150K Bits/秒。可进行9Bits的并行输入和12Bits的并行输出。通常可选择Nibble（4bits）或Byte（8bits）的方式进行输入数据，还有一种Bi-directional的双向传输方式，这种方式需硬件支持。SPP硬件是由8条数据线，4条控制线和5条状态线所组成，它们分别对应三个不同的寄存器来进行数据的读写操作。增强并行接口（EPP模式）EPP提供了一种更高

5、性能的连接方式，并向下兼容所有之前的并行口应用及外部设备。与SPP不同之处在于其原来的17个信号经过重新定义，EPP模式使用其中14个信号进行传输、握手和选通，剩下的3个信号可以由外部设备设计者自行定义。PCI接口的基本原理和结构接口的基本原理和结构 PCI（Peripheral Component Interconnect）总线是一种同步的、独立于处理器的、32位或64位的局部总线，其目的是在高集成度的外设控制器件、外部设备、处理器和存储器系统之间提供一种内部连接机制。PCI总线的特点 PCI总线是一种局部总线，通过PCI总线，CPU与存储器、外围设备等器件连接在一起，为各个不同部分提供标准

6、信息和高速数据通道，同时还为CPU与高速缓冲存储器服务，PCI总线的存在，大大提高了系统性能。PCI总线不受处理器类型限制，只要符合PCI总线规范，便可以互相连接。PCI总线规范了配置空间，配置空间定义了所连接设备的参数，如中断请求、传输速率、存储空间等等。POST程序会根据设备的要求自动分配所需资源。PCI的引脚定义与信号类型 名称定义In用于输入的标准信号Out标准的有效驱动器t/s双向的三态输入/输出引脚，无效时为高阻态s/t/s每次只由一个单元拥有并驱动的低电平有效双向三态信号o/d漏极开路电路，允许多个器件共享USB接口的基本原理和结构接口的基本原理和结构 一个USB系统由3部分来描

7、述：USB设备USB主机USB互连。物理接口 USB总线支持的数据传输速率有3种：高速信令位传输速率为480Mbps；全速信令位传输速率为12Mbps；低速信令位传输速率为1.5Mbps。USB的总线协议 USB是一种查询总线，由主控制器启动所有的数据传输。USB上所有挂接的外设通过主机调度、基于令牌的协议来共享带宽。大部分总线事件涉及3个数据包的传输。当主控制器按计划地发出一个描述事件类型和方向、USB设备地址和端点号的USB包时，就开始发起一个事物，这个包称做“令牌包”，他指示总线上要执行什么事件，欲寻址的USB设备及数据传送方向。然后，目标一般还要用一个指示传输是否成功的握手包来响应。主

8、控制器和HUB之间的某些总线事件涉及4个包的传输，这些类型的事件用来管理主机与设备之间的数据传输。主机与设备端点之间的USB数据传输模型被称作管道。管道有两种类型：流和消息。消息数据具有USB定义的结构，而数据流没有。管道与数据带宽、传输服务类型、端点特性有关。当USB设备被配置时，大多数管道就形成了。一旦设备加电，总是形成一个被称作默认控制管道的消息管道，以便提供对设备配置、状态和控制信息的访问。事务调度表（Transaction Schedule）允许对某些管道进行流量控制，在硬件级，通过使用NAK（否认）握手信号来调节数据传输率，以防止缓冲区上溢或者下溢产生。当被否认时，一旦总线时间可用

9、会重试该总线事务。流量控制机制允许灵活地进行调度，以适应异类混合流管道的同时服务，因此，可以在不同的时间间隔，用不同规模的包为多个流管道服务。USB总线的主要性能特点(1)使用简单。(2)每个USB系统中有一个主机，USB总线采用级联的方式可以连接多个外部设备，(3)应用范围广泛。(4)低成本的电缆和连接器。(5)较强的纠错能力。(6)较低的协议开销带来了高的总线性能，且适合与低成本的外设开发。(7)支持主机与设备之间的多数据流和多消息流传输，且支持同步和异步传输模式。(8)总线供电。USB总线可以为连接在其上的设备提供5V/100mA的供电能力，最大可以提供500mA的供电能力。SPI接口的

10、基本原理和结构接口的基本原理和结构SPI接口是以主从方式工作的,这种模式通常有一个主器件和一个或多个从器件,其接口包括以下四种信号：（1）MOSI 主器件数据输出,从器件数据输入（2）MISO 主器件数据输入,从器件数据输出（3）SCLK 时钟信号,由主器件产生（4）/SS 从器件使能信号,由主器件控制 I2C接口的基本原理和结构接口的基本原理和结构 24LC02 主要特性如下：（1）单电源供电，电压范围2.5V-5.5V。（2）I2C总线接口。（3）以256字节为单位组成一块。（4）写保护功能。（5）低功耗特性。管脚名称功能描述A0、A1、A2器件的地址输入线，用于多个器件级联时设置器件的地

11、址，当这些管脚悬空是默认值为空SCL串行时钟输入引脚，用于产生器件所有数据发送或接收的时钟，此管脚需要接上拉电阻SDA串行数据输入/输出引脚，用于传输数据，数据包含地址，此管脚需要接上拉电阻WP写保护管脚，如果该该管脚所接信号为高电平，则器件处于写保护状态，如果连接低电平，则可以进行读写Vcc电源Vss接地CAN接口的基本原理和结构接口的基本原理和结构 CAN，全称为“Controller Area Network”，控制器局域网，是国际上应用最广泛的现场总线之一。CAN是一个单一的网络总线，所有的外围器件可以被挂接在该总线上。1993年，CAN 已成为国际标准ISO11898(高速应用)和I

12、SO11519（低速应用）。应用层对象层：报文滤波、报文和状态的处理传输层：故障定位、错误检测和标定、报文校验、应答、仲裁、报文分帧、传输速率和定时物理层：信号电平和位 表示、传输介质CAN对传输介质未做规定，因此CAN能够使用多种物理介质，例如双绞线、光纤等。最常用的就是双绞线。信号使用差分电压传送，两条信号线被称为“CAN_H”和“CAN_L”，静态时均是2.5V左右，此时状态表示为逻辑“1”，也可以叫做“隐性”。用CAN_H比CAN_L高表示逻辑“0”，称为“显形”，此时，通常电压值为：CAN_H=3.5V 和CAN_L=1.5V 传输层是CAN 协议的核心。它把接收到的报文提供给对象层，以及接收来自对象层的报文。传输层负责位定时及同步、报文分帧、仲裁、应答、错误检测和标定、故障界定。对象层的功能是报文滤波以及状态和报文的处理。