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嵌入式系統基礎及知識及接口技術總結

作者: 時間:2016-09-12 來源:網絡 收藏

16、IIC接口

(1)IIC總線是具備總線仲裁和高低速設備同步等功能的高性能多主機總線。

(2)IIC總線上需要兩條線:串行數據線SDA和串行時鐘線SCL。

(3)總線上的每個器件都有唯一的地址以供識別,而且各器件都可以作為一個發送器或者接收器(由器件的功能決定)。

(4)IIC總線有4種操作模式:主發送、主接收、從發送、從接收。

(5)IIC在傳送數據過程******有3種類型信號:

A、開始信號:SCL為低電平時,SDA由高向低跳變。

B、結束信號:SCL為低電平時,SDA由低向高跳變。

C、應答信號:接收方在收到8位數據后,在第9個脈沖向發送方發出特點的低電平。

(6)主器件發送一個開始信號后,它還會立即送出一個從地址,來通知將與它進行數據通信的從器件。1個字節的地址包括7位地址信息和1位傳輸方向指示位,如果第7位為0,表示要進行一個寫操作,如果為1,表示要進行一個讀操作。

(7)SDA線上傳輸的每個字節長度都是8位,每次傳輸種字節的數量沒有限制的。在開始信號后面的第一個字節是地址域,之后每個傳輸字節后面都有一個應答位(ACK),傳輸中串行數據的MSB(字節高位)首先發送。

(8)如果數據接收方無法再接收更多的數據,它可以通過將SCL保持低電平來中斷傳輸,這樣可以迫使數據發送方等待,直到SCL被重新釋放。這樣可以達到高低速設備同步。

(9)IIC總線的工作過程:SDA和SCL都是雙向的。空閑的時候,SDA和SCL都是高電平,只有SDA變為低電平,接著SCL再變為低電平,IIC總線的數據傳輸才開始。SDA線上被傳輸的每一位在SCL的上升沿被采樣,該位必須一直保持有效到SCL再次變為低電平,然后SDA就在SCL 再次變為高電平之前傳輸下一個位。最后,SCL變回高電平,接著SDA也變為高電平,表示數據傳輸結束。

17、以太網接口

(1)最常用的以太網協議是IEEE802.3標準。

(2)傳輸編碼(06和07年都有******):曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼。

A、曼徹斯特編碼:每位中間有一個電平跳變,從高到底的跳變表示“0”,從低到高的跳變表示為“1”。

B、差分曼徹斯特編碼:每位中間有一個電平跳變,利用每個碼元開始時有無跳變來表示“0”或“1”,有跳變為“0”,無跳變為“1”。

(3)相比之下,曼徹斯特編碼編碼簡單,差分曼徹斯特編碼提供更好的噪聲抑制性能。

(4)以太網數據傳輸特點:

A、所有數據位的傳輸由低位開始,傳輸的位流時用曼徹斯特編碼。

B、以太網是基于沖突檢測的總線復用方法,由硬件自動執行。

C、傳輸的數據長度,目的地址DA+源地址SA+類型字段TYPE+數據段DATA+填充位PAD,最小為60B,最大為1514B。

D、通常以太網卡可以接收3種地址的數據:廣播地址、多播地址、自己的地址。

E、任何兩個網卡的物理地址都不一樣,是世界上唯一的,網卡地址由專門機構分配。

(5)嵌入式以太網接口有兩種實現方法:

A、嵌入式處理器+網卡芯片(例如:RTL8019AS、CS8900等)

B、帶有以太網接口的處理器。

(6)TCP/IP是一個分層協議,分為:物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層和應用層。每層實現一個明確的功能,對應一個或幾個傳輸協議,每層相對于它的下層都作為一個獨立的數據包來實現。每層上的協議如下:

A、應用層:BSD套接字。

B、傳輸層:TCP、UDP。

C、網絡層:IP、ARP、ICMP、IGMP

D、數據鏈路層:IEEE802.3 Ethernet MAC

E、物理層:二進制比特流。

(7)ARP(地址解析協議)

A、網絡層用32位的地址來標識不同的主機(即IP地址),而鏈路層使用48位的物理地址(MAC)來標識不同的以太網或令牌網接口。

B、ARP功能:實現從IP地址到對應物理地址的轉換。

(8)ICMP(網絡控制報文協議)

A、IP層用它來與其他主機或路由器交換錯誤報文和其他重要控制信息。

B、ICMP報文是在IP數據包內被傳輸的。

C、網絡診斷工具ping和traceroute其實就是ICMP協議。

(9)IP(網際協議)

A、IP工作在網絡層,是TCP/IP協議族中最為核心的協議。

B、所有的TCP、UDP、ICMP及IGMP數據都以IP數據包格式傳輸。

C、TTL(生存時間字段):指定了IP數據包的生存時間(數據包可以經過的路由器數)。

D、IP提供不可靠、無連接的數據包傳送服務,高效、靈活。

a、不可靠:它不能保證數據包能成功到達目的地,任何要求的可靠性必須由上層來提供(如TCP)。如果發生某種錯誤,IP有一個簡單的錯誤處理算法--丟棄該數據包,然后發送ICMP消息報給信源端。

b、無連接:IP不維護任何關于后續數據包的狀態信息。每個數據包的處理都是相互獨立的。IP數據包可以不按順序接收,

(10)TCP(傳輸控制協議)

TCP協議是一個面向連接的可靠的傳輸層協議,它為兩臺主機提供高可靠性的端到端數據通信。

(11)UDP(用戶數據包協議)

UDP協議是一種無連接不可靠的傳輸層協議,它不保證數據包能到達目的地,可靠性有應用層來提供。UDP協議開銷少,和TCP相比更適合于應用在低端的嵌入式領域中。

(12)端口:TCP和UDP采用16位端口號來識別上層的用戶,即應用層協議,例如FTP服務的TCP端口號都是21,Telnet服務的TCP端口號都是23,TFTP服務的UDP端口號都是69。

18、CAN總線接口

(1)CAN(Control Area Network,控制器局域網)總線是一種多主方式的串行通信總線,是國際上應用最廣泛的現場總線之一,最初被用于汽車環境中的電子控制網絡。一個CAN 總線構成的單一網絡中,理想情況下可以掛接任意多個節點,實際應用中節點數據受網絡硬件的電氣特性所限制。

(2)總線信號使用差分電壓傳送。兩條信號線被稱為CAN_H和CAN_L,靜態是均為2.5V左右,此時狀態表示邏輯1,也可以叫做“隱性”。用CAN_H比CAN_L高表示邏輯0,稱為“顯性”,此時,通常電壓值為CAN_H=3.5V和CAN_L=1.5V。

(3)當“顯性”和“隱性”位同時發送的時候,最后總線數值將為“顯性”這種特性為CAN總線的仲裁奠定了基礎。



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