嵌入式系统的外围设备.ppt

n8.1  实时时钟实时时钟 n8.2  存储设备存储设备n8.3  输入设备输入设备 n8.4  输出设备输出设备n8.5  外设接口外设接口n8.6  通讯接口通讯接口n8.7  本章小结本章小结习题习题 第8章 嵌入式系统的外围设备  实时时钟 n 功能功能n提供可靠的时钟信息，包括时分秒提供可靠的时钟信息，包括时分秒和年月日和年月日n即使系统处于关机或停电状态，实即使系统处于关机或停电状态，实时时钟通过后备电池供电也能正常时时钟通过后备电池供电也能正常继续工作继续工作  实时时钟 n 使用使用n一些嵌入式处理器一些嵌入式处理器( (如如S3C2410S3C2410处理器处理器 ) )芯片内部集成了实时时钟单元；芯片内部集成了实时时钟单元； 未集成时，则需要外扩实时时钟芯片未集成时，则需要外扩实时时钟芯片n外围电路：典型的只需要一个高精度的外围电路：典型的只需要一个高精度的晶振晶振  存储设备 n 功能功能 提供执行程序和存储数据所需空间提供执行程序和存储数据所需空间 n 种类种类 RAMRAM和和ROMROM两种两种 n 特点特点 半导体器件而非磁质材料半导体器件而非磁质材料 具有密度大、体积小、访问速度快、性能可靠、具有密度大、体积小、访问速度快、性能可靠、使用寿命长的优点，适合于嵌入式应用领域使用寿命长的优点，适合于嵌入式应用领域  存储设备 1.RAM (Random Access Memory)1.RAM (Random Access Memory)n 内部结构：内部结构：4×4 RAM 4×4 RAM n每个每个内存单元存储一个位（内存单元存储一个位（BitBit）的数据）的数据n使能线使能线+ +地址线地址线 ＋＋rd/wrrd/wr线控制线控制 图图4-2   RAM内部结构内部结构  存储设备 n 特点特点n可读可写，可读可写，读取和写入一样快速读取和写入一样快速n上电数据保存，掉电数据丢失上电数据保存，掉电数据丢失 作为内存作为内存 n 种类种类nSRAMSRAMnDRAMDRAM 存储设备 (1) SRAM ((1) SRAM (静态随机存取存储器静态随机存取存储器 ) )n 内部结构内部结构n 由由正反器电路组成正反器电路组成S=1S=1、、R=0R=0时时, ,输出输出Q =1Q =1S=0S=0、、R=1R=1时时, ,输出输出Q =0 Q =0 n 每一位存储单元电路每一位存储单元电路 需要需要6 6个晶体管个晶体管 图图8-3  SRAM结构结构  存储设备 n 特点特点n数据存取速度较快数据存取速度较快 n比较容易和处理器制造在同一个芯比较容易和处理器制造在同一个芯片中片中n数据不需实时刷新数据不需实时刷新n但成本较高但成本较高  存储设备 (2) DRAM ((2) DRAM (动态随机存取存储器动态随机存取存储器) )n 内部结构内部结构n 存储单元由一个电存储单元由一个电容和一个晶体管组成容和一个晶体管组成n 解码线使晶体管导通后，解码线使晶体管导通后，通过通过 rd/wr rd/wr 线读取电容线读取电容电压，或者对电容充放电电压，或者对电容充放电n 电容漏电，电容漏电，微秒充电一次微秒充电一次 图图8-4  DRAM结构结构  存储设备 n 特点特点n容量较大，约是容量较大，约是 SRAM SRAM 的的4 4倍倍 n成本低成本低 n但由于电容的充放电原因，数据需但由于电容的充放电原因，数据需要进行实时刷新操作要进行实时刷新操作  存储设备 2.ROM (Read-Only Memory)2.ROM (Read-Only Memory)n 内部结构内部结构n存储数据方式利用可规划式接线的短路或断路存储数据方式利用可规划式接线的短路或断路来实现，具体接线的规划方式由来实现，具体接线的规划方式由ROMROM的类型决定的类型决定 n使能线使能线 + 地址线地址线  图图8-5  ROM结构示意图结构示意图  存储设备 n 特点特点n数据可以读取数据可以读取, ,但不能任意更改但不能任意更改 n掉电情况下数据不会丢失掉电情况下数据不会丢失 程序可存放在程序可存放在ROMROM中中n 种类种类nEPROMEPROM，，EEPROMEEPROMnFlashFlash 存储设备 (1) EPROM(1) EPROM ( (Erasable ProgramEnable Read-Erasable ProgramEnable Read-Only Memory)Only Memory) 存储设备 n 内部结构内部结构n图图(a)(a) 使用金氧半导体使用金氧半导体(MOS) (MOS) 具有浮动栅极具有浮动栅极 n图图(b):(b):电可编程电可编程n栅极正电压使电子经栅极正电压使电子经 绝缘体层到达栅极绝缘体层到达栅极n栅极被充电后，源栅极被充电后，源- -漏漏 极间为截止状态极间为截止状态, ,形成形成 断路，逻辑输出为断路，逻辑输出为0 0；； 相反，逻辑输出为相反，逻辑输出为1 1 图图8-9  EPROM结构与工作原理结构与工作原理  存储设备 n图图(c):(c):紫外线擦除紫外线擦除n紫外线通过石英窗紫外线通过石英窗 直接照射直接照射 n栅极的电子又通过栅极的电子又通过 绝缘体回到绝缘体回到N N通道，通道，n为防自然光照射，石英为防自然光照射，石英 窗上粘贴上反光胶布窗上粘贴上反光胶布nEPROMEPROM又可被重新规划又可被重新规划图图8-9  EPROM结构与工作原理结构与工作原理 图图8-10  EPROM的外观的外观  存储设备 n 特点特点n一种一种只读存储器只读存储器 n电可编程电可编程n紫外线擦除紫外线擦除适合少量生产或是产品开发调试实验适合少量生产或是产品开发调试实验  存储设备 (2) EEPROM(2) EEPROM( (Electrically Erasable Programmable Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory )Read-Only Memory ) 存储设备 n 内部结构内部结构n与与EPROMEPROM类似，类似，具有浮动栅极具有浮动栅极n与与EPROMEPROM不同，源极、漏极、浮动栅极、不同，源极、漏极、浮动栅极、P P型基底型基底 接上不同的电压进行写入、擦除和读出接上不同的电压进行写入、擦除和读出 见下图见下图8-118-11 存储设备 图图8-11  EEPROM结构与工作原理结构与工作原理  存储设备 n 特点特点n与与EPROMEPROM类似，电可编程类似，电可编程n与与EPROMEPROM不同，电可擦除不同，电可擦除n省去了省去了EPROMEPROM擦除需照射紫外线的烦琐擦除需照射紫外线的烦琐程序程序n针对每个存储单元进行擦除操作针对每个存储单元进行擦除操作n擦除次数达到一万次以上擦除次数达到一万次以上 EEPROMEEPROM的使用比的使用比EPROMEPROM更普遍更普遍  存储设备 (3) (3) Flash Memory (Flash Memory (闪存闪存) )n 内部结构内部结构n 是是EEPROM EEPROM 的延伸产品，也采用浮动栅的延伸产品，也采用浮动栅极原理极原理n 但其浮动栅极与通道间的距离较短但其浮动栅极与通道间的距离较短  存储设备 n 特点特点n数据写入速度快（数据写入速度快（因为因为浮动栅极与通浮动栅极与通道间的距离比较短道间的距离比较短），故得名），故得名““闪存闪存” ” n可以一大块数据直接进行清除，使可以一大块数据直接进行清除，使用方便用方便例：例：PDAPDA中作为程序存储器，中作为程序存储器，操作系统版本的操作系统版本的升级和改变只需重写升级和改变只需重写FlashFlash  存储设备 n 种类种类nNOR NOR 型型 Flash FlashnNAND NAND 型型 Flash Flash 存储设备 ① NOR① NOR型闪存型闪存 n 读取动作与读取动作与RAM RAM 类似，可直接某类似，可直接某个内存空间进行方便的读取操作个内存空间进行方便的读取操作n 成本较高成本较高n 每个内存单元每个内存单元 (cell) (cell) 的面积比的面积比较大，因此存储容量较小较大，因此存储容量较小  存储设备 ② NAND② NAND型闪存型闪存 n 必须通过必须通过 I/O I/O 指令的方式进行读取，指令的方式进行读取，因此须通过驱动程序来读取因此须通过驱动程序来读取 n 成本较低成本较低 n 每个内存单元面积较小，因此存储容每个内存单元面积较小，因此存储容量较大量较大常用来制作扩充记忆卡，如常用来制作扩充记忆卡，如 CF(Compact Flash Card) CF(Compact Flash Card)存存储卡、储卡、SD (Secure Digital Card)SD (Secure Digital Card)卡、卡、MS (Memory MS (Memory Stick)Stick)卡、卡、SMC(Smart-Media Card)SMC(Smart-Media Card)卡等卡等  输入设备 n 小型键盘小型键盘n 触摸屏触摸屏 小型键盘 n 功能功能n 嵌入式系统的一种常用嵌入式系统的一种常用输入设备输入设备n 例如：收款机系统例如：收款机系统 由几个简单的数字键和功能键组成由几个简单的数字键和功能键组成  小型键盘 n 结构：结构：矩阵键盘矩阵键盘1616个按键接至个按键接至4 4条行输出条行输出X XO O～～X X3 3和和4 4条条列输入列输入Y YO O～～Y Y3 3上上 图图8-12  键盘与键盘控制器电路工作原理示意图键盘与键盘控制器电路工作原理示意图 节省节省I/OI/O端口资源端口资源  小型键盘 n 工作原理工作原理n 键盘控制器键盘控制器扫描按键输入扫描按键输入( (逐行输出，逐列检测逐行输出，逐列检测) ) 译码译码 去抖去抖 按键值存放在寄存器中按键值存放在寄存器中n 嵌入式处理器：嵌入式处理器：PollingPolling或或KeyKey管脚管脚InterruptInterrupt方式检测方式检测 CS CS 管脚使能管脚使能 从从DIODIO管脚依次读取管脚依次读取 8.3.2 触摸屏 n 功能功能n 在在液晶屏上叠加一片触摸屏，用触液晶屏上叠加一片触摸屏，用触控笔或手指头直接点选按键或输入文字控笔或手指头直接点选按键或输入文字 n 轻薄短小，便于携带，使用方便轻薄短小，便于携带，使用方便注：触摸屏与注：触摸屏与LCDLCD的分辨率和坐标系一般不同，因的分辨率和坐标系一般不同，因此触摸屏的位置需要在程序中进行转换变为此触摸屏的位置需要在程序中进行转换变为LCD LCD 坐标系中的位置坐标系中的位置8.3.2 触摸屏 n 种类种类n 电容式：最早出现电容式：最早出现n 表面声波式表面声波式n 电阻式：主要产品，市场份额电阻式：主要产品，市场份额72% 72% n XGT XGT式式 ：最新技术，市场份额：最新技术，市场份额20% 20% 8.3.2 触摸屏 1.1.电容式触摸屏电容式触摸屏n 工作原理工作原理n触摸时，人体电场、用户和触摸屏表面触摸时，人体电场、用户和触摸屏表面形成一耦合电容形成一耦合电容n电容是高频电流直接导体，因此手指从电容是高频电流直接导体，因此手指从接触点吸走很小的电流接触点吸走很小的电流n流经四个角落电极的电流与手指到四角流经四个角落电极的电流与手指到四角的距离成正比的距离成正比8.3.2 触摸屏 n 特点特点n对大多数的环境污染物有抵抗力对大多数的环境污染物有抵抗力 n人体成为回路的一部分，因而漂移现象人体成为回路的一部分，因而漂移现象比较严重比较严重 n人体戴手套式不起作用人体戴手套式不起作用 n需经常校正需经常校正 n不适用于金属机柜不适用于金属机柜 n外界存在电感和磁感的时候，触摸屏失外界存在电感和磁感的时候，触摸屏失灵灵 8.3.2 触摸屏 2.2.表面声波式触摸屏表面声波式触摸屏n 工作原理：工作原理：n物体触摸到表面时，阻碍声波的传输物体触摸到表面时，阻碍声波的传输 n换能器侦测到这个变化，反映给计算机，换能器侦测到这个变化，反映给计算机，进而进行鼠标的模拟进而进行鼠标的模拟 8.3.2 触摸屏 n 特点特点n高清晰度，透光性好高清晰度，透光性好 n高度耐久，抗刮伤性良好高度耐久，抗刮伤性良好 n一次校正不漂移一次校正不漂移 n灰尘、油污使声波不能正常反射，因此灰尘、油污使声波不能正常反射，因此需要经常维护，只适合于办公室、机关需要经常维护，只适合于办公室、机关单位及环境比较清洁的场所单位及环境比较清洁的场所 8.3.2 触摸屏 3.3.电阻式触摸屏电阻式触摸屏 n 工作原理工作原理n 两层导电薄膜，两层导电薄膜， 上层可伸缩上层可伸缩 n 触碰后上下电触碰后上下电 极导通，通过极导通，通过 电位差计算电位差计算(X,Y)(X,Y)值值 图图8-13  电阻式触摸屏工作原理示意图电阻式触摸屏工作原理示意图 8.3.2 触摸屏 n 特点特点n高解析度，高速传输反应高解析度，高速传输反应 n表面硬度处理，减少擦伤、刮伤及防化表面硬度处理，减少擦伤、刮伤及防化学处理学处理 n具有光面及雾面处理具有光面及雾面处理 n一次校正，稳定性高，永不漂移一次校正，稳定性高，永不漂移 8.3.2 触摸屏 4.4.XGTXGT式触摸屏式触摸屏 n 工作原理工作原理n采用纯玻璃面板采用纯玻璃面板 n将电压连到玻璃基板的将电压连到玻璃基板的4 4个角落，产生个角落，产生一个电场一个电场 n通过特殊的有线触控笔去触控输入，其通过特殊的有线触控笔去触控输入，其它实体碰触不会有反应，电场的变化对它实体碰触不会有反应，电场的变化对应碰触位置应碰触位置8.3.2 触摸屏 n 特点特点n 结合了电阻式和表面声波式触摸屏的结合了电阻式和表面声波式触摸屏的优点优点——防水、防火、防尘、防刮、抗菌防水、防火、防尘、防刮、抗菌 n寿命大约是前类产品的寿命大约是前类产品的 100 100 倍左右倍左右n透光率较透明导电薄膜的提高了透光率较透明导电薄膜的提高了 15% 15% 左右左右 n可应用于高温低温以及恶劣环境下可应用于高温低温以及恶劣环境下被视为当前最具潜力的触摸屏技术被视为当前最具潜力的触摸屏技术  输出设备 n LED n  LCD8.4.1 LED n 功能功能作为电源指示灯、电平指示、工作状态作为电源指示灯、电平指示、工作状态显示或微光源之用显示或微光源之用例：例：n红外发光管：用于电视机、录像机等遥红外发光管：用于电视机、录像机等遥控器中控器中n红绿双色发光管：指示红绿双色发光管：指示PCPC或笔记本电脑或笔记本电脑中的硬盘工作状态中的硬盘工作状态 8.4.1 LEDn 种类种类n发光二极管（基本单元）发光二极管（基本单元）n数码管、符号管、米字管、点阵显示数码管、符号管、米字管、点阵显示 屏屏 8.4.1 LED1.1.发光二极管发光二极管（（LEDLED，，Light Emitting DiodeLight Emitting Diode）） n 工作原理工作原理n 核心是一核心是一PNPN结结——正向导通、反向截止正向导通、反向截止n 还具有发光特性还具有发光特性 n 特点特点耗电少、成本低、配置简单灵活、安装耗电少、成本低、配置简单灵活、安装方便、耐振动、寿命常方便、耐振动、寿命常 8.4.1 LEDn 种类种类n 按发光颜色按发光颜色红色、橙色、绿色、蓝光、多色等红色、橙色、绿色、蓝光、多色等 n 按出光面特征（形状）按出光面特征（形状） 圆灯、方灯、矩形、面发光管、侧向管、表面圆灯、方灯、矩形、面发光管、侧向管、表面安装用微型管等安装用微型管等 n 按透明性及是否掺散射剂按透明性及是否掺散射剂有色透明、无色透明、有色散射和无色散射有色透明、无色透明、有色散射和无色散射8.4.1 LED2.2.数码管数码管n 结构结构n 七段条状发光二极管组成七段条状发光二极管组成“日日”字型，字型，实现数字实现数字0～～9、部分字母和小数点的显、部分字母和小数点的显示示 n 共阳极或共阴极电气连接方式共阳极或共阴极电气连接方式见下图见下图8-148.4.1 LED 图图8-14  七段数码管结构原理图七段数码管结构原理图 8.4.1 LEDn 工作原理：以共阴极为例工作原理：以共阴极为例 n 某各发光二极管阳极加上高电平时点某各发光二极管阳极加上高电平时点亮亮n 驱动方式驱动方式n静态驱动：每个数码管用一个并口驱动静态驱动：每个数码管用一个并口驱动 n动态驱动动态驱动：：共一个并口，轮询以节省资源共一个并口，轮询以节省资源 8.4.1 LED3.3.其它其它LEDLEDn 米字管米字管: :显示包括英文字母在内的多种符号显示包括英文字母在内的多种符号 n 符号管符号管: :显示显示+ +、、- -或或±±号等号等 n 点阵显示屏点阵显示屏: :工作原理与工作原理与七段数码管七段数码管类似类似  图图8-15  点阵显示屏原理图点阵显示屏原理图 8.4.2 LCD n 工作原理工作原理n 液晶特性液晶特性n介于固态与液态之间的物质，同时具备固态介于固态与液态之间的物质，同时具备固态晶体的光学特性和液态物质的流动特性晶体的光学特性和液态物质的流动特性n当液晶被送上电压后，液晶的内部结构会产当液晶被送上电压后，液晶的内部结构会产生扭曲生扭曲n通过液晶的光线因为液晶内部的结构而改变通过液晶的光线因为液晶内部的结构而改变光线的行径光线的行径8.4.2 LCD n 液晶屏液晶屏n背光板：光源背光板：光源 n液晶阵列：液晶阵列：n每一个图案像素用一个液晶单元表示每一个图案像素用一个液晶单元表示 n对液晶单元施以不同电压以改变对应像素的光线行对液晶单元施以不同电压以改变对应像素的光线行径径n彩色滤光膜彩色滤光膜 ：：通过液晶阵列的光线经过～后显示指定的三原色通过液晶阵列的光线经过～后显示指定的三原色RGB RGB n两块偏光板两块偏光板 ：：将将需要显示的光线，需要显示的光线， 使其不会显示在液晶屏幕上使其不会显示在液晶屏幕上 8.4.2 LCD n 特点特点n 体积小、重量轻体积小、重量轻CRT(CRT(阴极射线管阴极射线管) )的电子枪与被撞击的磷光物质需很长的电子枪与被撞击的磷光物质需很长间距，才能够将所发射的电子正确地偏移到显示区域间距，才能够将所发射的电子正确地偏移到显示区域n 低辐射低辐射 CRTCRT有辐射有辐射8.4.2 LCD n 种类种类n 被动式被动式 n 控制电压组件设计在面板的四周控制电压组件设计在面板的四周 反应时间慢，光线输出量较少，动态影像有残影反应时间慢，光线输出量较少，动态影像有残影n 成本偏低（如用于普通的移动成本偏低（如用于普通的移动 ））n 主动式主动式 n 每个液晶单元内植入控制电压的组件每个液晶单元内植入控制电压的组件 光输出量大，反应时间快，提供鲜艳的色彩与较好光输出量大，反应时间快，提供鲜艳的色彩与较好 的动态影像的动态影像 n 制造成本较高（如用于信息家电制造成本较高（如用于信息家电 ））8.5 外设接口 n 并行接口并行接口n  串行接口串行接口n I2Cn I2S n USB n IEEE1394 8.5.1 并行接口 n 结构结构n 通过由多条数据线组成总线通过由多条数据线组成总线n 一次可以同时传送多个位的数据一次可以同时传送多个位的数据例：例：打印机并口打印机并口(Parallel Port)(Parallel Port)n 特点特点n 传输数据量大、速度快、控制简单传输数据量大、速度快、控制简单n 传输总线的长度受限（过长时，电子线传输总线的长度受限（过长时，电子线路间将产生电容效应），且抗干扰能力差路间将产生电容效应），且抗干扰能力差 8.5.1 并行接口 n 对比：对比： I I2 2C C、、I I2 2S S、、USBUSB、、IEEE1394IEEE1394等串行接口等串行接口 n 线路简单、抗干扰能力强线路简单、抗干扰能力强 n 控制也相对复杂控制也相对复杂 8.5.2 I2C I I2 2C C（（InterInter－－Integrated Circuit) Integrated Circuit) n 功能与特点功能与特点n 用于连接微控制器和外设用于连接微控制器和外设ADCADC、、DACDAC、、存储器、存储器、LEDLED驱动器、实时时钟等芯片驱动器、实时时钟等芯片n 支持多主控支持多主控 n 通信速度：通信速度：100Kbit/s 100Kbit/s 、、最高最高400Kbit/s400Kbit/s n 简单，成本低简单，成本低8.5.2 I2C n 组成：组成： 两根串行线（均为双向两根串行线（均为双向I/OI/O线）线）n 串行时钟线（串行时钟线（SCLSCL，，Serial Clock Serial Clock LineLine））n 串行数据线（串行数据线（SDLSDL，，Serial Data LineSerial Data Line）） 注：通过数据线的软件寻址实现片选注：通过数据线的软件寻址实现片选 减少器件片选线的连接减少器件片选线的连接8.5.2 I2C n 工作原理：工作原理：一次典型工作流程一次典型工作流程 n (1) (1) 开始开始：信号表明传输开始：信号表明传输开始n (2) (2) 地址地址：主设备发送地址信息（：主设备发送地址信息（ 7 7 位从设备位从设备地址和地址和 1 1 位表明读、写或数据流方向的指示位）位表明读、写或数据流方向的指示位）n (3) (3) 数据数据：根据指示位，数据在主设备和从设：根据指示位，数据在主设备和从设备之间传输；数据一般以备之间传输；数据一般以 8 8 位传输，具体传输的位传输，具体传输的数据量无限制；接收器上用一位的数据量无限制；接收器上用一位的 ACK ACK（回答信号）（回答信号）表明一个字节已收到；传输可被终止或重新开始表明一个字节已收到；传输可被终止或重新开始n (4) (4)停止停止：信号结束传输：信号结束传输 8.5.3 I2S I I2 2S(Inter-IC Sound)S(Inter-IC Sound)n 功能功能 n 由由SONYSONY和和PHILIPSPHILIPS公司等共同推出公司等共同推出n 主要应用于连接数字音频处理设备主要应用于连接数字音频处理设备 例如：便携例如：便携CDCD机、数字音频处理器等机、数字音频处理器等8.5.3 I2S n 组成：组成：3 3根串行线根串行线 n 时钟线时钟线（（CSKCSK，，Continuous Serial ClockContinuous Serial Clock））n 字选择线字选择线（（WSWS，，Word SelectWord Select）） 指示左通道或右通道的数据将被传输指示左通道或右通道的数据将被传输 n 数据通道线（数据通道线（SDSD，，Serial DataSerial Data））n分时复用分时复用n按高有效位按高有效位MSBMSB到低有效位到低有效位LSBLSB的顺序传送字长的顺序传送字长的音频数据的音频数据nMSBMSB总在总在WSWS切换后的第一个时钟发送切换后的第一个时钟发送n若数据长度不匹配若数据长度不匹配, ,接收接收/ /发送器将截取或填充发送器将截取或填充8.5.3 I2S n 工作时序工作时序图图8-17  I2S总线接口的基本时序总线接口的基本时序 8.5.4 USB USBUSB（（Universal Serial BusUniversal Serial Bus，通用串行总线），通用串行总线） ————由由COMPAQCOMPAQ、、IntelIntel、、MicrosoftMicrosoft、、NECNEC等等厂商共同制定的一种外部设备总线规范厂商共同制定的一种外部设备总线规范 8.5.4 USB n 功能与特点功能与特点n 为外设扩充提供一种即插即用的简单方法为外设扩充提供一种即插即用的简单方法n连接外设不必打开机箱连接外设不必打开机箱 n允许外设热插拔，而不必关闭主机电源允许外设热插拔，而不必关闭主机电源 n采用采用““级联级联””方式（最多连接方式（最多连接127127个外设，而个外设，而每个外设间距离可达每个外设间距离可达5 5米），且不会有米），且不会有IRQIRQ冲突冲突 n自取电：提供自取电：提供5V5V电源电源 n 速度较快速度较快：最高达：最高达12Mbps12Mbps：最高达到：最高达到480Mbps 480Mbps 8.5.4 USB n 种类种类n A A类类连接器连接器 主设备端主设备端 n B B类连接器类连接器 从设备端从设备端图图8-18  USB连接器常见种类连接器常见种类 8.5.5 IEEE1394 IEEE1394IEEE1394，亦称为火线（，亦称为火线（FirewireFirewire））————由苹果公司研制由苹果公司研制 n IEEE1394IEEE1394与与USBUSB的共同点的共同点n 都是一种通用外接设备接口都是一种通用外接设备接口n 支持热插拨支持热插拨n 可连接多个不同设备可连接多个不同设备n 不用外部电源不用外部电源n 快速传输大量数据快速传输大量数据 8.5.5 IEEE1394 n IEEE1394IEEE1394与与USBUSB的不同的不同n 传输速率不同传输速率不同n为为12Mbps12Mbps，最高为，最高为480Mbps480Mbps，，一般用于连接键盘、鼠标与麦克风等低速设备一般用于连接键盘、鼠标与麦克风等低速设备nIEEE1394IEEE1394目前为目前为400Mbps400Mbps，将要达，将要达1Gbps1Gbps，，可连接数码相机、扫描仪和信息家电等高速设备可连接数码相机、扫描仪和信息家电等高速设备 8.5.5 IEEE1394 n 连接方式不同连接方式不同 nUSBUSB：主从方式，需要：主从方式，需要HUBHUB，最多，最多127127台设备台设备 nIEEE1394IEEE1394：多主方式：多主方式, ,不需要不需要HUBHUB，用网桥连接，用网桥连接多个多个IEEE1394IEEE1394网络网络( (网内网内63)(63)(达到无限制连接）达到无限制连接）n 智能化不同智能化不同 nUSBUSB：以：以HUBHUB来判断连接设备的增减来判断连接设备的增减nIEEE1394IEEE1394：可以在其设备进行增减时自动重设：可以在其设备进行增减时自动重设网络网络 8.6 通讯接口 n 有线通信接口有线通信接口n RS-232n 以太网以太网 n 无线通信接口无线通信接口n 红外线红外线/蓝牙蓝牙 n GPRS n IEEE802.11  8.6.1 RS-232 n 功能与特点功能与特点n 电子工业协会电子工业协会 （（EIAEIA））制订的制订的点对点对点点的有线串行异步通信标准的有线串行异步通信标准n 传输速率传输速率24002400～～19200bps 19200bps 8.6.1 RS-232 n 机械特性规范：机械特性规范：DB-9DB-9和和DB-25DB-25 图图8-19  RS-232物理接口形式物理接口形式 表表4-2  RS-232端口端口DB-9管脚定义管脚定义 8.6.1 RS-232 n 电气特性规范电气特性规范 n 信号电平为信号电平为 5 5～～15V15Vn 采用负逻辑采用负逻辑 -5 -5～～-15V-15V表示表示“1”“1”，，+5+5～～+15V+15V表示表示“0”“0” 不同于数字电路的不同于数字电路的0 0～～3V3V或或0 0～～5V5V，因此，因此通讯前源信号需要进行电平转换通讯前源信号需要进行电平转换 8.6.1 RS-232 n RS-232 RS-232的的控制传输：控制传输： UART(Universal Asynchronous UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)Receiver/Transmitter)芯片或模块芯片或模块 n 检测检测起始位：高电平变为低电平起始位：高电平变为低电平n 采样：以设置的比特率进行信号采样，采样：以设置的比特率进行信号采样，并存入寄存器中并存入寄存器中n 通知：通知：通知其它需要数据的组件将通知其它需要数据的组件将 UART UART 芯片中的数据由寄存器取出芯片中的数据由寄存器取出 8.6.2 以太网 n 功能与特点功能与特点n 局域网的一种有线通信总线标准局域网的一种有线通信总线标准 n 采用采用CSMA/CDCSMA/CD（载波监听（载波监听/ /冲突检测）冲突检测）n 星型或总线型结构，通过集线器星型或总线型结构，通过集线器/ /交交换机换机/ /网桥互连网桥互连 8.6.2 以太网 n 通信协议规范通信协议规范 n 十兆以太网（十兆以太网（10Base Ethernet10Base Ethernet，，10 Mbps 10 Mbps ））n IEEE802.3u IEEE802.3u 快速以太网（快速以太网（Fast EthernetFast Ethernet，，100 Mbps100 Mbps）） n 千兆以太网（千兆以太网（Gigabit EthernetGigabit Ethernet，，1000 Mbps1000 Mbps）） n IEEE802.3ae IEEE802.3ae 万兆以太网（万兆以太网（10 Gigabit Ethernet10 Gigabit Ethernet，，10000 Mbps10000 Mbps）） 8.6.2 以太网 n 通讯介质标准：通讯介质标准：以为例以为例 n 10Base5 10Base5 n粗以太网电缆粗以太网电缆 ，采用插入式分接头，采用插入式分接头n段长为段长为500m500m，每段节点数为，每段节点数为100100 n 10Base2 10Base2 n细以太网电缆细以太网电缆 ，采用，采用BNCBNC连接器组成连接器组成T T型插座型插座n价格低廉，可靠性高，安装方便价格低廉，可靠性高，安装方便n段长为段长为200m200m，每段节点数为，每段节点数为30308.6.2 以太网 n 10Base-T 10Base-T n双绞线＋集线器（双绞线＋集线器（HubHub））n增添或移去节点简单增添或移去节点简单, ,且容易检测到电缆故障且容易检测到电缆故障 n段长为段长为100m100m，每段节点数为，每段节点数为10241024 n 10Base-F 10Base-F n光纤光纤n连接器和终止器的费用而十分昂贵，但却有连接器和终止器的费用而十分昂贵，但却有极好的抗干扰性极好的抗干扰性n段长为段长为2000m2000m，每段节点数为，每段节点数为10241024 8.6.3 红外线 n 功能功能n 红外线（红外线（InfraredInfrared））是一个是一个点对点点对点的的无线通信标准无线通信标准n 发射的红外波长：～发射的红外波长：～μmμm例例: : 用于、用于、PDAPDA与笔记本电脑的通讯与笔记本电脑的通讯8.6.3 红外线 n 收发模块组成：收发模块组成：3 3部分部分 n 红外线发光二极管红外线发光二极管n 硅晶硅晶PINPIN光检二极管光检二极管 n 控制电路控制电路 接收接收到的信号传送到控制电路中，由嵌入式处到的信号传送到控制电路中，由嵌入式处理器进行处理或存储理器进行处理或存储 8.6.3 红外线 n 特点特点 n 优点：价格便宜优点：价格便宜 n 缺点：缺点：通讯距离短通讯距离短(1m(1m内内) )、速度较慢、速度较慢(4Mbps)(4Mbps)、方向性强、不能穿过障碍物、易受热源、方向性强、不能穿过障碍物、易受热源干扰等干扰等 表表8-3  红外线红外线IrDA标准标准 8.6.4 蓝牙 n 功能功能n 蓝牙蓝牙(Bluetooth)(Bluetooth)也是一个也是一个点对点点对点的的无线通信协议标准无线通信协议标准 n 频带：～频带：～2.480 GHz2.480 GHz属属ISM (Industrial Scientific Medical)ISM (Industrial Scientific Medical) 频带频带8.6.4 蓝牙n 收发模块组成：收发模块组成：3 3部分部分 n 无线传输收发单元无线传输收发单元 n 基频处理单元基频处理单元 n 数据传输接口数据传输接口 接收接收到的信号传送到控制电路中，由嵌入式处到的信号传送到控制电路中，由嵌入式处理器进行处理或存储理器进行处理或存储 8.6.4 蓝牙n 特点特点: : 对比红外线对比红外线 n 缺点：价格高缺点：价格高( (采用低温陶瓷基版采用低温陶瓷基版) )n 优点：优点：表表8-4 8-4 蓝牙与红外线无线通信方式特性比较表蓝牙与红外线无线通信方式特性比较表     8.6.5 GPRS n 移动通信移动通信: :分为三代分为三代 n 第一代第一代: :模拟的无线网络模拟的无线网络 n 第二代第二代: :数字通信，包括数字通信，包括GSMGSM、、CDMACDMA等等n 第三代第三代: :分组型的移动业务，称为分组型的移动业务，称为 3G 3Gn GPRS GPRS（（General Packet Radio SystemGeneral Packet Radio System）） 属于：第二代和第三代之间的混合体属于：第二代和第三代之间的混合体n 采用采用 TDMA TDMA 方式传输语音方式传输语音n 采用分组的方式传输数据采用分组的方式传输数据 8.6.5 GPRS n 特点特点 n 多个用户可共享一个无线信道，一个用多个用户可共享一个无线信道，一个用户也可以使用多个无线信道；支持点到点和户也可以使用多个无线信道；支持点到点和点到多点服务；点到多点服务； n 支持短消息业务（支持短消息业务（SMSSMS）；支持基于标准）；支持基于标准数据通信协议的应用，可以和数据通信协议的应用，可以和 IP IP 网、网、X.25 X.25 网互联互通网互联互通n 永远永远 ，且按量计费，且按量计费 8.6.5 GPRS n 数据传输效率数据传输效率 相对相对GSM GSM 以拨号接入的电路交换数据传送方式，以拨号接入的电路交换数据传送方式，GPRS GPRS 采用分组交换技术，高效传输数据，优化了采用分组交换技术，高效传输数据，优化了对网络资源和无线资源的利用对网络资源和无线资源的利用n 安全性安全性GPRS GPRS 的安全功能同现有的的安全功能同现有的 GSM GSM 安全功能一样，安全功能一样，不过不过 GPRS GPRS 使用的密码算法是专为分组数据传输使用的密码算法是专为分组数据传输所优化过的所优化过的 8.6.6 IEEE802.11 n 功能及特点功能及特点 n 无线局域网的通信标准无线局域网的通信标准n 短距离传输短距离传输限于家庭范围使用，最多是以大功率限于家庭范围使用，最多是以大功率无线桥接器无线桥接器实现小区（如机场、酒店、餐厅和商铺实现小区（如机场、酒店、餐厅和商铺 ）内覆盖，）内覆盖，要在整个城市或更大范围则成本太高要在整个城市或更大范围则成本太高 n 版本版本 n 19971997年年 制定制定8.6.6 IEEE802.11 n 1999 1999年年n 频带，带宽频带，带宽54Mbps54Mbps n2.4 GHz2.4 GHz频带，带宽频带，带宽11Mbps11Mbpsn具有基本加密机制具有基本加密机制, ,保护数据传输的完整性保护数据传输的完整性n例：例：PCMCIAPCMCIA接口的无线网卡产品或笔记本接口的无线网卡产品或笔记本内置，在内置，在300300m m范围有无线桥接器范围有无线桥接器 ( (Wireless Access Points)Wireless Access Points)，，就可以连接就可以连接上网上网 8.6.6 IEEE802.11 n 2003 2003年年 nIEEE802IEEE802．．11g11gnIEEE802IEEE802．．11b11b的高速版的高速版 采用了与不同的采用了与不同的OFDMOFDM（正交频分复用）调（正交频分复用）调制方式，传输速率制方式，传输速率54Mbps54MbpsnWi-FiWi-Fi联盟认证了第一批采用联盟认证了第一批采用802802．．11g11g标准标准的产品的产品 8.7 本章小结 典型的嵌入式外围设备及其接口的典型的嵌入式外围设备及其接口的组成、工作原理和特点组成、工作原理和特点 n 实时时钟实时时钟 n RAM&ROM RAM&ROM类存储设备类存储设备 n 输入输出设备输入输出设备 n 外设接口和通讯接口外设接口和通讯接口 自测题 n 1. 1.比较比较NOR GateNOR Gate型闪存与型闪存与NAND GateNAND Gate型闪存的不同型闪存的不同 。

n 2. 2.简述矩阵键盘按键接收的工作原理简述矩阵键盘按键接收的工作原理 n 3. 3.简述电阻式触摸屏的工作原理简述电阻式触摸屏的工作原理. .n 4. 4.比较比较IEEE1394IEEE1394与与USBUSB两种串行外设两种串行外设接口的不同接口的不同 n 5. 5.比较比较蓝牙与红外线两种无线通信方蓝牙与红外线两种无线通信方式的不同特性式的不同特性。