嵌入式系統(tǒng)基礎及知識及接口技術總結
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(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,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(guī)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(tài))為3V~15V
信號無效(OFF狀態(tài))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(xiàn)。
(7)RS-422串行通信接口
A、RS-422是一種單機發(fā)送、多機接收的單向、平衡傳輸規(guī)范,傳輸速率可達10Mb/s。
B、RS-422采用差分傳輸方式,也稱做平衡傳輸,使用一對雙絞線。
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。
B、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。
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:
A、使用簡單,即插即用。
B、每個USB系統(tǒng)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。
D、低成本的電纜和連接器,使用統(tǒng)一的4引腳插頭。
E、較強的糾錯能力。
F、較低的協(xié)議開銷帶來了高的總線性能,且適合于低成本外設的開發(fā)。
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,能為設備提供5V/100mA的供電。
(2)USB系統(tǒng)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(xié)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(zhí)行什么事務,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(jié)數據傳輸率,以防止緩沖區(qū)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(fā)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(fā)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(xié)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)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。
(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(jié)來發(fā)起一次數據傳輸。寄存器通過MOSI信號線將字節(jié)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。
(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(xié)議。
(6)如果只是進行寫操作,主機只需忽略收到的字節(jié);反過來,如果主機要讀取外設的一個字節(jié),就必須發(fā)送一個空字節(jié)來引發(fā)從機的傳輸。
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