嵌入式系統知識及接口技術(shù)總結

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16、IIC接口

（1）IIC總線(xiàn)是具備總線(xiàn)仲裁和高低速設備同步等功能的高性能多主機總線(xiàn)。
（2）IIC總線(xiàn)上需要兩條線(xiàn)：串行數據線(xiàn)SDA和串行時(shí)鐘線(xiàn)SCL。
（3）總線(xiàn)上的每個(gè)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(gè)發(fā)送器或者接收器（由器件的功能決定）。
（4）IIC總線(xiàn)有4種操作模式：主發(fā)送、主接收、從發(fā)送、從接收。

（5）IIC在傳送數據過(guò)程******有3種類(lèi)型信號：

A、開(kāi)始信號：SCL為低電平時(shí)，SDA由高向低跳變。
B、結束信號：SCL為低電平時(shí)，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(gè)脈沖向發(fā)送方發(fā)出特點(diǎn)的低電平。

（6）主器件發(fā)送一個(gè)開(kāi)始信號后，它還會(huì )立即送出一個(gè)從地址，來(lái)通知將與它進(jìn)行數據通信的從器件。1個(gè)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(jìn)行一個(gè)寫(xiě)操作，如果為1，表示要進(jìn)行一個(gè)讀操作。

（7）SDA線(xiàn)上傳輸的每個(gè)字節長(cháng)度都是8位，每次傳輸種字節的數量沒(méi)有限制的。在開(kāi)始信號后面的第一個(gè)字節是地址域，之后每個(gè)傳輸字節后面都有一個(gè)應答位（ACK），傳輸中串行數據的MSB（字節高位）首先發(fā)送。

（8）如果數據接收方無(wú)法再接收更多的數據，它可以通過(guò)將SCL保持低電平來(lái)中斷傳輸，這樣可以迫使數據發(fā)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(xiàn)的工作過(guò)程：SDA和SCL都是雙向的�？臻e的時(shí)候，SDA和SCL都是高電平，只有SDA變?yōu)榈碗娖�，接�?zhù)SCL再變?yōu)榈碗娖剑?/font>IIC總線(xiàn)的數據傳輸才開(kāi)始。SDA線(xiàn)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?yōu)榈碗娖�，然�?/font>SDA就在SCL再次變?yōu)楦唠娖街�前傳輸下一個(gè)位。最后，SCL變回高電平，接著(zhù)SDA也變?yōu)楦唠娖�，表示數據傳輸結束。

17、以太網(wǎng)接口

（1）最常用的以太網(wǎng)協(xié)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(gè)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(gè)電平跳變，利用每個(gè)碼元開(kāi)始時(shí)有無(wú)跳變來(lái)表示“0”或“1”，有跳變?yōu)?/font>“0”，無(wú)跳變?yōu)?/font>“1”。

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

（4）以太網(wǎng)數據傳輸特點(diǎn)：

A、所有數據位的傳輸由低位開(kāi)始，傳輸的位流時(shí)用曼徹斯特編碼。
B、以太網(wǎng)是基于沖突檢測的總線(xiàn)復用方法，由硬件自動(dòng)執行。
C、傳輸的數據長(cháng)度，目的地址DA＋源地址SA＋類(lèi)型字段TYPE＋數據段DATA＋填充位PAD，最小為60B，最大為1514B嵌入式信盈達企鵝要妖氣嗚嗚吧久零就要。
D、通常以太網(wǎng)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(gè)網(wǎng)卡的物理地址都不一樣，是世界上唯一的，網(wǎng)卡地址由專(zhuān)門(mén)機構分配。

（5）嵌入式以太網(wǎng)接口有兩種實(shí)現方法：

A、嵌入式處理器＋網(wǎng)卡芯片（例如：RTL8019AS、CS8900等）
B、帶有以太網(wǎng)接口的處理器。

（6）TCP/IP是一個(gè)分層協(xié)議，分為：物理層、數據鏈路層、網(wǎng)絡(luò )層、傳輸層和應用層。每層實(shí)現一個(gè)明確的功能，對應一個(gè)或幾個(gè)傳輸協(xié)議，每層相對于它的下層都作為一個(gè)獨立的數據包來(lái)實(shí)現。每層上的協(xié)議如下：

A、應用層：BSD套接字。
B、傳輸層：TCP、UDP。
C、網(wǎng)絡(luò )層：IP、ARP、ICMP、IGMP
D、數據鏈路層：IEEE802.3 Ethernet MAC
E、物理層：二進(jìn)制比特流。

（7）ARP（地址解析協(xié)議）

A、網(wǎng)絡(luò )層用32位的地址來(lái)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(lái)標識不同的以太網(wǎng)或令牌網(wǎng)接口。
B、ARP功能：實(shí)現從IP地址到對應物理地址的轉換。

（8）ICMP（網(wǎng)絡(luò )控制報文協(xié)議）

A、IP層用它來(lái)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(wǎng)絡(luò )診斷工具ping和traceroute其實(shí)就是ICMP協(xié)議。

（9）IP（網(wǎng)際協(xié)議）

A、IP工作在網(wǎng)絡(luò )層，是TCP/IP協(xié)議族中最為核心的協(xié)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(shí)間字段）：指定了IP數據包的生存時(shí)間（數據包可以經(jīng)過(guò)的路由器數）。
D、IP提供不可靠、無(wú)連接的數據包傳送服務(wù)，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(lái)提供（如TCP）。如果發(fā)生某種錯誤，IP有一個(gè)簡(jiǎn)單的錯誤處理算法－－丟棄該數據包，然后發(fā)送ICMP消息報給信源端。

b、無(wú)連接：IP不維護任何關(guān)于后續數據包的狀態(tài)信息。每個(gè)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(xié)議）

TCP協(xié)議是一個(gè)面向連接的可靠的傳輸層協(xié)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(hù)數據包協(xié)議）

UDP協(xié)議是一種無(wú)連接不可靠的傳輸層協(xié)議，它不保證數據包能到達目的地，可靠性有應用層來(lái)提供。UDP協(xié)議開(kāi)銷(xiāo)少，和TCP相比更適合于應用在低端的嵌入式領(lǐng)域中。

（12）端口：TCP和UDP采用16位端口號來(lái)識別上層的用戶(hù)，即應用層協(xié)議，例如FTP服務(wù)的TCP端口號都是21，Telnet服務(wù)的TCP端口號都是23，TFTP服務(wù)的UDP端口號都是69。

18、CAN總線(xiàn)接口

（1）CAN（Control Area Network，控制器局域網(wǎng)）總線(xiàn)是一種多主方式的串行通信總線(xiàn)，是國際上應用最廣泛的現場(chǎng)總線(xiàn)之一，最初被用于汽車(chē)環(huán)境中的電子控制網(wǎng)絡(luò )。一個(gè)CAN總線(xiàn)構成的單一網(wǎng)絡(luò )中，理想情況下可以?huà)旖尤我舛鄠�(gè)節點(diǎn)，實(shí)際應用中節點(diǎn)數據受網(wǎng)絡(luò )硬件的電氣特性所限制。

（2）總線(xiàn)信號使用差分電壓傳送。兩條信號線(xiàn)被稱(chēng)為CAN_H和CAN_L，靜態(tài)是均為2.5V左右，此時(shí)狀態(tài)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(chēng)為“顯性”，此時(shí)，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(shí)發(fā)送的時(shí)候，最后總線(xiàn)數值將為“顯性”這種特性為CAN總線(xiàn)的仲裁奠定了基礎。

（4）CAN總線(xiàn)的一個(gè)位時(shí)間可以分成4個(gè)部分：同步段、傳播時(shí)間段、相位緩沖段1和相位緩沖段2。

（5）CAN總線(xiàn)的數據幀有兩種格式：標準格式和擴展格式。包括：幀起始、仲裁場(chǎng)、控制場(chǎng)、數據場(chǎng)、CRC場(chǎng)、ACK場(chǎng)和幀結束。

（6）CAN總線(xiàn)硬件接口包括：CAN總線(xiàn)控制器和CAN收發(fā)器。CAN控制器主要完成時(shí)序邏輯轉換等工作，例如菲利普的SJA1000。CAN收發(fā)器是CAN總線(xiàn)的物理層芯片，實(shí)現TTL電平到CAN總線(xiàn)電平特性的轉換，例如TJA1050。