嵌入式硬件體系中的接口設(shè)計課件.ppt

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1、第五章嵌入式硬件體系中的接口設(shè)計（1）7.1嵌入式系統(tǒng)接口概述嵌入式系統(tǒng)的接口是其核心微控制器與外部設(shè)備進行連接和數(shù)據(jù)交換的必經(jīng)通道。7.1.1嵌入式系統(tǒng)接口的類型劃分嵌入式系統(tǒng)接口有線通信接口無線通信接口GSM/CDMA通信接口紅外通信IrDA接口衛(wèi)星通信接口近距離通信接口遠(yuǎn)距離通信通信接口（現(xiàn)場總線接口）有線通信接口RS-458總線接口儀表總線接口CAN總線接口EMAC總線接口LonWorks總線接口PRODIBUS總線接口近距離通信接口遠(yuǎn)距離通信通信接口（現(xiàn)場總線接口）串行通信接口并行通信接口人機通信接口工業(yè)板卡通信接口UART接口IIC/SCCB接口SPI接口USB接口JATA接

2、口1394接口1-wire接口SPP打印接口EPP打印接口鍵盤輸入接口LED顯示接口LCD顯示接口ISA/PC104總線接口PCI/CPCI總線接口7.1.2接口的功能接口的功能信息的格式的轉(zhuǎn)換協(xié)調(diào)信息的類型和信號電平的差異協(xié)調(diào)時序差異地址譯碼和設(shè)備選擇功能設(shè)計中斷和DMA數(shù)據(jù)緩沖功能7.1.3嵌入式系統(tǒng)接口的控制方式接口的功能信息的格式的轉(zhuǎn)換協(xié)調(diào)信息的類型和信號電平的差異協(xié)調(diào)時序差異地址譯碼和設(shè)備選擇功能設(shè)計中斷和DMA數(shù)據(jù)緩沖功能接口與系統(tǒng)的連接總線收發(fā)器和相應(yīng)邏輯電路聯(lián)絡(luò)信號地址譯碼器菊花鏈邏輯輸入/輸出設(shè)備地址總線控制總線數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)/狀態(tài)/控制控制讀/寫使能存儲器和I/O選擇片

3、選寄存器選擇狀態(tài)寄存器控制寄存器數(shù)據(jù)輸入寄存器和數(shù)據(jù)輸出寄存器控制線數(shù)據(jù)線DMA控制器中斷請求中斷回答信號圖典型I/O接口與系統(tǒng)總線連接邏輯圖接口與系統(tǒng)總線相連與I/O設(shè)備相連實現(xiàn)與CPU的啟動、選中接口等控制信號的配合，提供傳輸數(shù)據(jù)信息的I/O端口。隨接口類型的不同而異，其電路結(jié)構(gòu)與設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)的要求以及數(shù)據(jù)格式緊密相關(guān)。接口與系統(tǒng)的連接7.1.3嵌入式系統(tǒng)接口的控制方式1.程序查詢方式通過編程，用CPU直接控制I/O接口的數(shù)據(jù)傳輸。優(yōu)點：較硬件實現(xiàn)簡單，成本低缺點：CPU用來控制I/O,則它的總體利用率不高，效率低7.1.3嵌入式系統(tǒng)接口的控制方式2.中斷處理方式外設(shè)準(zhǔn)備就緒→提出服

4、務(wù)請求→若微控制器響應(yīng)該請求→暫停止當(dāng)前程序→執(zhí)行與該請求對應(yīng)的服務(wù)程序→完成后→繼續(xù)執(zhí)行原來被中斷的程序。優(yōu)點：比程序查詢方式CPU利用率高，同時成本不高缺點：CPU利用率還是不如DMA方式高。7.1.3嵌入式系統(tǒng)接口的控制方式3.直接存儲器存取DMA傳送方式在機子內(nèi)部有一個DMA芯片，代替CPU對數(shù)據(jù)傳輸進行控制的功能來管理數(shù)據(jù)的傳輸，數(shù)據(jù)直接從接口送到存儲器中，不經(jīng)過CPU。優(yōu)點：CPU效率最高，數(shù)據(jù)傳輸速度快缺點：由于是硬件實現(xiàn)，較復(fù)雜，且成本較前兩者高。7.2常用串行接口及其應(yīng)用設(shè)計1.UART串口概述UART，即通用異步接收器/發(fā)送器（UniversalAsychronous

5、Receiver/Transmitter）能完成異步通信USRT（UniversalSychronousReceiver/Transmitter）能完成同步通信USART（UniversalSychronousAsychronousReceiver/Transmitter）既能完成異步又能完成同步通信7.2.1UART串行接口及其連接UART是通用異步收發(fā)器（異步串行通信口）的英文（UniversalAsychronousReceiver/Transmitter）縮寫是一種通用串行數(shù)據(jù)總線，用于異步通信。該總線雙向通信，可以實現(xiàn)全雙工傳輸和接收。在嵌入式設(shè)計中，UART用來與PC進行通信

6、，包括與監(jiān)控調(diào)試器和其它器件，如EEPROM通信。7.2.1UART串行接口及其連接UART包括了RS232、RS499、RS423、RS422和RS485等接口標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和總線標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，即UART是異步串行通信口的總稱。而RS232、RS499、RS423、RS422和RS485等，是對應(yīng)各種異步串行通信口的接口標(biāo)準(zhǔn)和總線標(biāo)準(zhǔn)，它規(guī)定了通信口的電氣特性、傳輸速率、連接特性和接口的機械特性等內(nèi)容。7.2.1UART串行接口及其連接COM口是PC機上異步串行通信口的簡寫。由于歷史原因，IBM的PC機外部接口配置為RS232，成為實際上的PC機界默認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)。所以，現(xiàn)在PC機的COM口均為RS23

7、2。若配有多個異步串行通信口，則分別稱為COM1、COM2...。7.2.1UART串行接口及其連接2.串行通信接口RS-232、RS-422和RS-485（1）RS-232、RS-422與RS-485的由來RS-232、RS-422與RS-485都是串行數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)，最初都是由電子工業(yè)協(xié)會（EIA）制訂并發(fā)布的，RS-232在1962年發(fā)布，命名為EIA-232-E，作為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以保證不同廠家產(chǎn)品之間的兼容。RS-422是為彌補