嵌入式技术及其应用

RS-422串行通信接口
RS-485 串行总线接口
通信规范
RS-232
RS-422
RS-485
工作方式
单端
平衡
平衡
节点数
最大传输电缆 长度
最大传输速率
接收器输入电 压范围
接收器输入门 限
接பைடு நூலகம்器输入电 阻
驱动器负载阻 抗
1收1发 12米 20Kb/s +/-15V +/-3V 3KΩ～7KΩ 3KΩ～7KΩ
主控制器和HUB之间的某些总线事件涉及4个包的传输，这些类型的事 件用来管理主机与设备之间的数据传输。
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。管道与 数据带宽、传输服务类型、端点特性有关。当USB设备被配置时，大多 数管道就形成了。一旦设备加电，总是形成一个被称作默认控制管道的 消息管道，以便提供对设备配置、状态和控制信息的访问。
1收10发 1200米 10Mb/s +/-2V +/-200mV
4KΩ 100Ω
1收32发 1500米
10Mb/s
+/-1.5V +/-
200mV 12KΩ
54Ω
并行接口的基本原理和结构
在IEEE1284标准中定义了多种并行接口模式， 常用的有以下三种：
（1）SPP（Standara Parallel Port）标准并行 接口；
应用层
对象层：报文滤波、报文和状态的处理
传输层：故障定位、错误检测和标定、报 文校验、应答、仲裁、报文分帧、传输速 率和定时 物理层：信号电平和位 表示、传输介质
CAN对传输介质未做规定，因此CAN能 够使用多种物理介质，例如双绞线、光 纤等。最常用的就是双绞线。信号使用 差分电压传送，两条信号线被称为 “CAN_H”和“CAN_L”，静态时均是 2.5V左右，此时状态表示为逻辑“1”， 也可以叫做“隐性”。用CAN_H比 CAN_L高表示逻辑“0”，称为“显形”， 此时，通常电压值为：CAN_H = 3.5V 和
CAN_L = 1.5V
传输层是CAN 协议的核心。它把接收到 的报文提供给对象层，以及接收来自对 象层的报文。
传输层负责位定时及同步、报文分帧、 仲裁、应答、错误检测和标定、故障界 定。
对象层的功能是报文滤波以及状态和报 文的处理。
（2）EPP（Enhanced Parallel Port）增强并 行接口；
（3）ECP（Extended Capabilities Port）扩展 功能并行接口等。
1. 标准并行接口（SPP模式）
SPP是最早定义的并行接口模式，它可以提供 50K Bits/秒的典型传输速度，其最高的传输速 度可达150K Bits/秒。可进行9Bits的并行输入 和12Bits的并行输出。通常可选择Nibble （4bits）或Byte（8bits）的方式进行输入数据， 还有一种Bi-directional的双向传输方式，这种 方式需硬件支持。SPP硬件是由8条数据线，4 条控制线和5条状态线所组成，它们分别对应 三个不同的寄存器来进行数据的读写操作。
PCI总线规范了配置空间，配置空间定义了所连接 设备的参数，如中断请求、传输速率、存储空间 等等。POST程序会根据设备的要求自动分配所需 资源。
PCI的引脚定义与信号类型
名称
定义
In
用于输入的标准信号
Out
标准的有效驱动器
t/s
双向的三态输入/输出引脚，无效时为高阻
态
s/t/s
每次只由一个单元拥有并驱动的低电平有
事务调度表（Transaction Schedule）允许对某些管道进行流量控制，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 冲区上溢或者下溢产生。当被否认时，一旦总线时间可用会重试该总线 事务。流量控制机制允许灵活地进行调度，以适应异类混合流管道的同 时服务，因此，可以在不同的时间间隔，用不同规模的包为多个流管道 服务。
串行接口的物理标准
RS-232-C标准规定的数据传输速率为每秒50、 75、 100、150、300、600、1200、2400、4800、 9600、19200波特。 驱动器允许有2500pF的电容负载，通信距离将 受此电容限制，例如，采用150pF/m的通信电 缆时，最大通信距离为15m； RS-232-C 采用负逻辑规定逻辑电平，信号电平 与通常的TTL电平也不兼容，RS-232-C 将5V～-15V 规定为“1”，+5V～+15V规定为“0”
USB的总线协议
USB是一种查询总线，由主控制器启动所有的数据传输。USB上所有挂 接的外设通过主机调度、基于令牌的协议来共享带宽。
大部分总线事件涉及3个数据包的传输。当主控制器按计划地发出一个 描述事件类型和方向、USB设备地址和端点号的USB包时，就开始发起 一个事物，这个包称做“令牌包”，他指示总线上要执行什么事件，欲 寻址的USB设备及数据传送方向。然后，目标一般还要用一个指示传输 是否成功的握手包来响应。
增强并行接口（EPP模式）
EPP提供了一种更高性能的连接方式， 并向下兼容所有之前的并行口应用及外 部设备。与SPP不同之处在于其原来的17 个信号经过重新定义，EPP模式使用其中 14个信号进行传输、握手和选通，剩下 的3个信号可以由外部设备设计者自行定 义。
PCI接口的基本原理和结构
PCI（Peripheral Component Interconnect） 总线是一种同步的、独立于处理器的、 32位或64位的局部总线，其目的是在高 集成度的外设控制器件、外部设备、处 理器和存储器系统之间提供一种内部连 接机制。
USB总线的主要性能特点
(1)使用简单。 (2)每个USB系统中有一个主机，USB总线采用级联的方式可以连接多
个外部设备， (3)应用范围广泛。 (4)低成本的电缆和连接器。 (5)较强的纠错能力。 (6)较低的协议开销带来了高的总线性能，且适合与低成本的外设开发。 (7)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
CAN，全称为“Controller Area Network”， 控制器局域网，是国际上应用最广泛的 现场总线之一。CAN是一个单一的网络 总线，所有的外围器件可以被挂接在该 总线上。1993年，CAN 已成为国际标准 ISO11898( 高 速 应 用 ) 和 ISO11519 （ 低 速 应用）。
I2C接口的基本原理和结构
24LC02
主要特性如下： （1）单电源供电，
电压范围2.5V-5.5V。 （2）I2C总线接口。 （3）以256字节为
单位组成一块。 （4）写保护功能。 （5）低功耗特性。
管脚名称
功能描述
A0 、 A1 、 器件的地址输入线，用于多个器件级联时设置
A2
器件的地址，当这些管脚悬空是默认值为空
PCI总线的特点
PCI总线是一种局部总线，通过PCI总线，CPU与 存储器、外围设备等器件连接在一起，为各个不 同部分提供标准信息和高速数据通道，同时还为 CPU与高速缓冲存储器服务，PCI总线的存在，大 大提高了系统性能。
PCI总线不受处理器类型限制，只要符合PCI总线 规范，便可以互相连接。
效双向三态信号
o/d
漏极开路电路，允许多个器件共享
USB接口的基本原理和结构
一个USB系统由3部分来描述： USB设备 USB主机 USB互连。
物理接口
USB总线支持的数据传输速率有3种：高速信 令位传输速率为480Mbps；全速信令位传输速 率为12Mbps；低速信令位传输速率为1.5Mbps。
嵌入式技术及其应用
嵌入式系统的总线接口
串行接口的基本原理和结构
所谓串行通信就是使数据按位的方式进 行传输而实现的通信。在通信的接收端， 可以将接收到的位信息组合成字节或字 等数据。
串行通信具有的优点是：仅需要较少的 通信线就可以实现全双工通信，结构简 单，成本低。
缺点是通信速度相对较慢，并且不同电 平条件下应用需要有相应的转换器。
串行通信接口的基本任务
（1）实现数据格式化; （2）进行串－并转换; （3）控制数据传输速率; （4）进行错误检测; （5）进行TTL与EIA电平转换; （6）提供接口标准所要求的信号线;
串行通信协议
串行接口的电路组成
串行通信接口电路一般由可编程的串行 接口芯片、波特率发生器、EIA 与TTL 电平转换器以及地址译码电路组成。
步传输模式。 (8)总线供电。USB总线可以为连接在其上的设备提供5V/100mA的 供电能力，最大可以提供500mA的供电能力。
SPI接口的基本原理和结构
SPI接口是以主从方式工作的,这种模式通常有 一个主器件和一个或多个从器件,其接口包括以 下四种信号： （1）MOSI – 主器件数据输出,从器件数据输入 （2）MISO – 主器件数据输入,从器件数据输出 （3）SCLK – 时钟信号,由主器件产生 （4）/SS – 从器件使能信号,由主器件控制
SCL
串行时钟输入引脚，用于产生器件所有数据发
送或接收的时钟，此管脚需要接上拉电阻
SDA
串行数据输入/输出引脚，用于传输数据，数据 包含地址，此管脚需要接上拉电阻
WP
写保护管脚，如果该该管脚所接信号为高电平，
则器件处于写保护状态，如果连接低电平，则
可以进行读写
Vcc
电源
Vss
接地
CAN接口的基本原理和结构