【浙大 | 嵌入式系统】第五节

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• 嵌入式 I/O 常用接口设计
• cpu 结构总线
• 存储接口总线
• 基本嵌入式接口
• 嵌入式网络接口
• 标准协议接口
• 调试协议接口
• 其它接口

嵌入式 I/O 常用接口设计

接口设计方法

1. 状态机设计时许接口电路；
2. 采用通用接口芯片；
3. 采用嵌入式专用接口芯片ASIC
4. 采用现场可编程逻辑电路CPLD

cpu 结构总线

总线协议：大部分总线协议采用4周期握手协议，用2根信号线来表示应答；
总线复用：同一根线，既传输数据又传输指令；
DMA：CPU 不参与的直接存储器访问，应用于高速数据块传送；
DMA 控制过程：

1. DMA 控制器向 CPU 请求总线使用权（请求信号HRQ）；
2. CPU 让出总线控制权；
3. DMA 控制器控制总线，发总线命令、传送数据；
4. DMA 总线控制器归还总线控制权（响应信号HLDA）；
5. CPU 重新获取总线控制权；

总线配置：高速总线、低速总线，各类总线之间用**桥（总线转换接口）**互连。
I/O总线：AGP、PCI、ISA

ARM-CPU 总线：

基本嵌入式接口

• 预分频器：将时钟的频率进行分配，以满足不同设备对时钟频率的要求，可编程定时器、AD/DA转换；
• 定时器和计数器：多任务时间片调度、分频、定时中断等；
• PWM 脉宽调制器：常用于电机控制系统；
• Watch Dog Timer：实际是一个定时器，在固定时间内若无法正常清零，则自动复位处理器；
• AD/DA转换
• 键盘与LED显示
• 显示器：LED：电压、脉冲驱动；LCD 脉冲驱动；CRT：扫描加阴极射线控制驱动；
• 触摸屏：电阻式（精度更高、不能多点触控）、电容式触摸屏（导体接触才有用）

嵌入式网络接口

TCP/IP协议
CAN总线(Controller Area NetWork)控制器局域网协议
高可靠性现场总线，大量应用于汽车环境；
定义了OSI模型链路层和物理层的规范；

标准协议接口

I2C(Inter Integrated Circuit)
飞利浦半导体公司推出，一种具有多端控制能力的双线双向串行数据总线系统，用于I/O串行扩展；
其规定了如何在两个设备之间传递数据，采取的方法是总线仲裁、时钟同步和总线的电器特征；

USB(Universal Serial Bus)
通用串行总线、不需要外接电源、有不同的带宽和连接距离

IEEE1394(High Performance Serial BUS Standard)

调试协议接口

JTAG(Joint Test Action Group)
Nexus：与JTAG协议兼容
BDM