第6章 嵌入式系统总线接口

嵌入式系统中的通信技术第一章：概述嵌入式系统是一种特殊的计算机系统，它主要用于控制和监测硬件设备，通信技术是嵌入式系统的重要组成部分。

嵌入式系统中的通信技术可以用于系统内部通讯，也可以用于系统与外部设备的通讯。

嵌入式系统中的通信技术包括串口通讯、以太网通讯、CAN总线通讯、SPI总线通讯等。

第二章：串口通讯串口通讯是嵌入式系统中最常见的通信方式，通过串口通讯可以连接MCU与其他外部设备，如电脑、模块等。

串口通讯分为同步串口和异步串口。

异步串口通讯是一种基于字符的通讯方式，在通讯时每个字符间间隔不同的时间，从而实现数据传输。

同步串口通讯是一种更高效的通讯方式，相对于异步串口通讯速率较快，传输距离也更远，但需要更多的硬件支持。

第三章：以太网通讯以太网通讯是一种高速局域网通讯方式，它是嵌入式系统中比较常用的通讯方式。

用以太网通讯可以建立一个TCP/IP协议栈，实现数据的快速传输。

以太网通讯在嵌入式系统属于高级通讯方式，需要较高的硬件支持，并且使用也相当复杂。

但是在需要高速传输数据的应用场景中，是一种非常有效的通讯方式。

第四章：CAN总线通讯CAN总线通讯是一种多主从、多帧类型的通讯方式，它可以在嵌入式系统中实现不同节点之间的通讯。

CAN总线通讯在工业控制、汽车电子、机载系统等领域应用广泛。

CAN总线通讯可以实现高效的数据传输，具有高实时性、高可靠性等优点。

CAN总线通讯的核心是CAN控制器和CAN收发器，需要通过硬件的方式来实现。

第五章：SPI总线通讯SPI总线通讯是一种串行通讯方式，广泛应用于嵌入式系统中。

SPI总线通讯方式具有传输速率快、数据传输稳定可靠等优点，可以与多种不同的外设进行通信。

SPI总线通讯可以使用多主从结构，通过主设备的选择信号实现对从设备的选择，实现多个设备在同一总线上的高效通讯。

第六章：总结嵌入式系统中的通信技术是系统开发中不可或缺的部分，它对于系统的稳定性、可靠性和高效性至关重要。

嵌入式系统中常见的通信接口介绍与实践嵌入式系统是一种集成了硬件和软件的计算系统，旨在满足特定应用需求。

通信接口在嵌入式系统中扮演着至关重要的角色，它们允许不同组件之间进行数据传输和交互。

本文将对嵌入式系统中常见的通信接口进行介绍，并提供实际应用实践。

1. 串行通信接口串行通信接口通过逐位传输数据来实现通信。

它在嵌入式系统中非常常见，因为它可以使用少量的引脚来传输大量的数据。

常见的串行通信接口包括RS232、RS485、SPI（串行外设接口）、I2C（双向串行总线）等。

RS232是一种常见的串行通信接口，广泛应用于计算机和外围设备之间的通信。

它使用一对差分信号线进行数据的传输。

实践中，我们可以通过串口连接电脑和嵌入式系统，实现数据的收发和调试。

RS485是一种多点通信标准，可以连接多个设备。

它适用于在远距离传输数据的情况下，可达数千米的传输距离。

在实践中，我们可以使用RS485实现远程传感器的数据采集或远程监控系统的数据传输。

SPI是一种同步串行通信接口，常用于嵌入式系统中的外设和主控制器之间的通信。

它使用四根信号线（主机输入、主机输出、时钟和片选）来实现数据传输。

常见的SPI外设包括存储器芯片、传感器和显示器等。

在实践中，我们可以通过SPI接口读取传感器数据或控制外部设备。

I2C是一种双向串行总线，适用于通过两根信号线（数据线和时钟线）连接多个设备。

它使用地址和数据进行通信，并支持多主机模式。

在嵌入式系统中，我们可以使用I2C总线连接不同的传感器、存储器和其他外设。

实践上，可以使用I2C总线读取温度传感器的数据或与其他设备进行通信。

2. 并行通信接口并行通信接口可以同时传输多个位的数据，它们可以提供更高的传输速率，但需要更多的引脚。

常见的并行通信接口包括ATA（并行ATA）、PCI（周边组件互连）、PCIe（PCI Express）等。

ATA是一种常见的并行通信接口，用于连接存储设备（例如硬盘驱动器）和主机系统。

嵌入式培训：嵌入式系统基础（接口）1、USB接口（1）USB总线的主要特点：A、使用简单，即插即用。

B、每个USB系统中都有主机，这个USB网络中最多可以连接127个设备。

C、应用范围广，支持多个设备同时操作。

D、低成本的电缆和连接器，使用统一的4引脚插头。

E、较强的纠错能力。

F、较低的协议开销带来了高的总线性能，且适合于低成本外设的开发。

G、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类型。

H、总线供电，能为设备提供5V/100mA的供电。

（2）USB系统由3部分来描述：USB主机、USB设备和USB互连。

（3）USB总线支持的数据传输率有3种：高速信令位传输率为480Mb/s；全速信令位传输率为12Mb/s；全速信令位传输率为1.5Mb/s。

（4）USB总线电缆有4根线：一对双绞信号线和一对电源线。

（5）USB是一种查询总线，由主控制器启动所有的数据传输。

USB上所挂接的外设通过由主机调度的、基于令牌的协议来共享USB带宽。

（6）大部分总线事务涉及3个包的传输：A、令牌包：指示总线上要执行什么事务，欲寻址的USB设备及数据传送方向。

B、数据包：传输数据或指示它没有数据要传输。

C、握手包：指示传输是否成功。

（7）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。

（8）事务调度表允许对某些流管道进行流量控制，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下溢产生。

（9）USB设备最大的特点是即插即用。

（10）工作原理：USB设备插入USB端点时，主机都通过默认地址0与设备的端点0进行通信。

在这个过程中，主机发出一系列试图得到描述符的标准请求，通过这些请求，主机得到所有感兴趣的设备信息，从而知道了设备的情况以及该如何与设备通信。

随后主机通过发出Set Address请求为设备设置一个唯一的地址。

微处理器系统结构与嵌入式系统设计(第2版)第6章答案微处理器系统结构与嵌入式系统设计答案Chapter6习题解答6.2什么是I/O端口？一般接口电路中有哪些端口？I/O端口指的是I/O接口电路中的一些寄存器；一般接口电路中有数据端口、控制端口和状态端口。

6.3 CPU对I/O端口的编址方式有哪几种？各有什么特点？80x86对I/O端口的编址方式属于哪一种？（1）独立编址其特点：系统视端口和存储单元为不同的对象。

（2）统一编址（存储器映像编址总线结构）其特点：将端口看作存储单元，仅以地址范围的不同来区分两者。

80x86对I/O端口的编址方式属于独立编址方式。

6.4某计算机系统有8个I/O接口芯片，每个接口芯片占用8个端口地址。

若起始地址为9000H，8个接口芯片的地址连续分布，用74LS138作为译码器，试画出端口译码电路图，并说明每个芯片的端口地址范围。

A15 A14 … … A7 A6微处理器系统结构与嵌入式系统设计答案6.6 CPU与I/O设备之间的数据传送有哪几种方式？每种工作方式的特点是什么？各适用于什么场合？①无条件控制（同步控制）：特点：方式简单，CPU随时可无条件读/写数据，无法保证数据总是有效，适用面窄。

适用于外设数据变化缓慢，操作时间固定，可以被认为始终处于就绪状态。

②条件控制（查询控制）：特点：CPU主动，外设被动，执行I/O操作时CPU总要先查询外设状态；若传输条件不满足时，CPU等待直到条件满足。

解决了CPU与外设间的同步问题，可靠性高，但CPU利用率低，低优先级外设可能无法及时得到响应。

适用于CPU不太忙，传送速度不高的场合。

③中断方式：特点：CPU在执行现行程序时为处理一些紧急发出的情况，暂时停止当前程序，转而对该紧急事件进行处理，并在处理完后返回正常程序。

CPU利用率高，外设具有申请CPU中断的主动权，可以实现实时故障处理，实时响应外设的处理，但中断服务需要保护断点（占用存储空间，降低速度）。

嵌入式系统接口技术实际上，嵌入式系统本身是一个外延极广的名词，但凡与产品结合在一起的具有嵌入式特点的控制系统都可以叫嵌入式系统，而且有时很难以给它下一个准确的定义。

下面是 YJBSY的嵌入式系统接口技术，希望对你有帮助!(1)Flash存储器是一种非易失性存储器，根据结构的不同可以将其分为NOR Flash和NAND Flash两种。

(2)Flash存储器的特点：A、区块结构：在物理上分成假设干个区块，区块之间相互独立。

B、先擦后写：Flash的写操作只能将数据位从1写成0，不能从0写成1，所以在对存储器进行写入之前必须先执行擦除操作，将预写入的数据位初始化为1。

擦除操作的最小单位是一个区块，而不是单个字节。

C、操作指令：执行写操作，它必须输入一串特殊指令(NOR Flash)或者完成一段时序(NAND Flash)才能将数据写入。

D、位反转：由于Flash的固有特性，在读写过程中偶尔会产生一位或几位的数据错误。

位反转无法防止，只能通过其他手段对结果进行事后处理。

E、坏块：区块一旦损坏，将无法进行修复。

对已损坏的区块操作其结果不可预测。

(3)NOR Flash的特点：应用程序可以直接在闪存内运行，不需要再把代码读到系统RAM中运行。

NOR Flash的传输效率很高，在1MB~4MB的小容量时具有很高的本钱效益，但是很低的写入和擦除速度大大影响了它的性能。

(4)NAND Flash的特点能够提高极高的密度单元，可以到达高存储密度，并且写入和擦除的速度也很快，这也是为何所有的U盘都使用NAND Flash作为存储介质的原因。

应用NAND Flash的困难在于闪存需要特殊的系统接口。

(5)NOR Flash与NAND Flash的区别：A、NOR Flash的读速度比NAND Flash稍快一些。

B、NAND Flash的擦除和写入速度比NOR Flash快很多C、NAND Flash的随机读取能力差，适合大量数据的连续读取。