第8章 嵌入式系統(tǒng)的外圍設(shè)備

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1、8.1實(shí)時(shí)時(shí)鐘8.2存儲(chǔ)設(shè)備8.3輸入設(shè)備8.4輸出設(shè)備8.5外設(shè)接口8.6通訊接口8.7本章小結(jié)習(xí)題第8章嵌入式系統(tǒng)的外圍設(shè)備8.1實(shí)時(shí)時(shí)鐘功能提供可靠的時(shí)鐘信息，包括時(shí)分秒和年月日即使系統(tǒng)處于關(guān)機(jī)或停電狀態(tài)，實(shí)時(shí)時(shí)鐘通過后備電池供電也能正常繼續(xù)工作8.1實(shí)時(shí)時(shí)鐘使用一些嵌入式處理器(如S3C2410處理器)芯片內(nèi)部集成了實(shí)時(shí)時(shí)鐘單元；未集成時(shí)，則需要外擴(kuò)實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片外圍電路：典型的只需要一個(gè)高精度的晶振8.2存儲(chǔ)設(shè)備功能提供執(zhí)行程序和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)所需空間種類RAM和ROM兩種特點(diǎn)半導(dǎo)體器件而非磁質(zhì)材料具有密度大、體積小、訪問速度快、性能可靠、使用壽命長的優(yōu)點(diǎn)，適合于嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域8.2存儲(chǔ)

2、設(shè)備1.RAM(RandomAccessMemory)內(nèi)部結(jié)構(gòu)：4×4RAM每個(gè)內(nèi)存單元存儲(chǔ)一個(gè)位（Bit）的數(shù)據(jù)使能線+地址線＋rd/wr線控制圖4-2RAM內(nèi)部結(jié)構(gòu)8.2存儲(chǔ)設(shè)備特點(diǎn)可讀可寫，讀取和寫入一樣快速上電數(shù)據(jù)保存，掉電數(shù)據(jù)丟失作為內(nèi)存種類SRAMDRAM8.2存儲(chǔ)設(shè)備(1)SRAM(靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)內(nèi)部結(jié)構(gòu)由正反器電路組成S=1、R=0時(shí),輸出Q=1S=0、R=1時(shí),輸出Q=0每一位存儲(chǔ)單元電路需要6個(gè)晶體管圖8-3SRAM結(jié)構(gòu)8.2存儲(chǔ)設(shè)備特點(diǎn)數(shù)據(jù)存取速度較快比較容易和處理器制造在同一個(gè)芯片中數(shù)據(jù)不需實(shí)時(shí)刷新但成本較高8.2存儲(chǔ)設(shè)備(2)DRAM(動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)內(nèi)

3、部結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)單元由一個(gè)電容和一個(gè)晶體管組成解碼線使晶體管導(dǎo)通后，通過rd/wr線讀取電容電壓，或者對(duì)電容充放電電容漏電，15.625微秒充電一次圖8-4DRAM結(jié)構(gòu)8.2存儲(chǔ)設(shè)備特點(diǎn)容量較大，約是SRAM的4倍成本低但由于電容的充放電原因，數(shù)據(jù)需要進(jìn)行實(shí)時(shí)刷新操作8.2存儲(chǔ)設(shè)備2.ROM(Read-OnlyMemory)內(nèi)部結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)方式利用可規(guī)劃式接線的短路或斷路來實(shí)現(xiàn)，具體接線的規(guī)劃方式由ROM的類型決定使能線+地址線圖8-5ROM結(jié)構(gòu)示意圖8.2存儲(chǔ)設(shè)備特點(diǎn)數(shù)據(jù)可以讀取,但不能任意更改掉電情況下數(shù)據(jù)不會(huì)丟失程序可存放在ROM中種類EPROM，EEPROMFlash8.2存儲(chǔ)設(shè)備(1)

4、EPROM(ErasableProgramEnableRead-OnlyMemory)8.2存儲(chǔ)設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖(a)使用金氧半導(dǎo)體(MOS)具有浮動(dòng)?xùn)艠O圖(b):電可編程?hào)艠O正電壓使電子經(jīng)絕緣體層到達(dá)柵極柵極被充電后，源-漏極間為截止?fàn)顟B(tài),形成斷路，邏輯輸出為0；相反，邏輯輸出為1圖8-9EPROM結(jié)構(gòu)與工作原理8.2存儲(chǔ)設(shè)備圖(c):紫外線擦除紫外線通過石英窗直接照射柵極的電子又通過絕緣體回到N通道，為防自然光照射，石英窗上粘貼上反光膠布EPROM又可被重新規(guī)劃圖8-9EPROM結(jié)構(gòu)與工作原理圖8-10EPROM的外觀8.2存儲(chǔ)設(shè)備特點(diǎn)一種只讀存儲(chǔ)器電可編程紫外線擦除適合少量生產(chǎn)或是產(chǎn)品

5、開發(fā)調(diào)試實(shí)驗(yàn)8.2存儲(chǔ)設(shè)備(2)EEPROM(ElectricallyErasableProgrammableRead-OnlyMemory)8.2存儲(chǔ)設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)與EPROM類似，具有浮動(dòng)?xùn)艠O與EPROM不同，源極、漏極、浮動(dòng)?xùn)艠O、P型基底接上不同的電壓進(jìn)行寫入、擦除和讀出見下圖8-118.2存儲(chǔ)設(shè)備圖8-11EEPROM結(jié)構(gòu)與工作原理8.2存儲(chǔ)設(shè)備特點(diǎn)與EPROM類似，電可編程與EPROM不同，電可擦除省去了EPROM擦除需照射紫外線的煩瑣程序針對(duì)每個(gè)存儲(chǔ)單元進(jìn)行擦除操作擦除次數(shù)達(dá)到一萬次以上EEPROM的使用比EPROM更普遍8.2存儲(chǔ)設(shè)備(3)FlashMemory(閃存)內(nèi)部結(jié)構(gòu)

6、是EEPROM的延伸產(chǎn)品，也采用浮動(dòng)?xùn)艠O原理但其浮動(dòng)?xùn)艠O與通道間的距離較短8.2存儲(chǔ)設(shè)備特點(diǎn)數(shù)據(jù)寫入速度快（因?yàn)楦?dòng)?xùn)艠O與通道間的距離比較短），故得名“閃存”可以一大塊數(shù)據(jù)直接進(jìn)行清除，使用方便例：PDA中作為程序存儲(chǔ)器，操作系統(tǒng)版本的升級(jí)和改變只需重寫Flash8.2存儲(chǔ)設(shè)備種類NOR型FlashNAND型Flash8.2存儲(chǔ)設(shè)備①NOR型閃存讀取動(dòng)作與RAM類似，可直接某個(gè)內(nèi)存空間進(jìn)行方便的讀取操作成本較高每個(gè)內(nèi)存單元(cell)的面積比較大，因此存儲(chǔ)容量較小8.2存儲(chǔ)設(shè)備②NAND型閃存必須通過I/O指令的方式進(jìn)行讀取，因此須通過驅(qū)動(dòng)程序來讀取成本較低每個(gè)內(nèi)存單元面積較小，因此存儲(chǔ)容

7、量較大常用來制作擴(kuò)充記憶卡，如CF(CompactFlashCard)存儲(chǔ)卡、SD(SecureDigitalCard)卡、MS(MemoryStick)卡、SMC(Smart-MediaCard)卡等8.3輸入設(shè)備小型鍵盤觸摸屏8.3.1小型鍵盤功能嵌入式系統(tǒng)的一種常用輸入設(shè)備例如：收款機(jī)系統(tǒng)由幾個(gè)簡單的數(shù)字鍵和功能鍵組成8.3.1小型鍵盤結(jié)構(gòu)：矩陣鍵盤16個(gè)按鍵接至4條行輸出XO～X3和4條列輸入YO～Y3上圖8-1