嵌入式接口
嵌入式系统 软硬件接口
应用程序
驱动 API
设备驱动
符合寄存器操作规范
硬件设备
应用程序
OS API
OS内核
设备 驱动
设备 驱动
设备 驱动
符合寄存器操作规范
硬件设备
Linux设备驱动举例
? 在/find搜索led.c看看
应用程序可以通过C库函数fopen()、 fwrite()、fread()、fclose()等访问设 备功能 应用程序也可以直接通过文件系统 的系统调用接口open()、write()、 read()、close()等函数访问字符设备 和块设备，通过socket接口访问网络 设备
复杂设备（特别是总线，如PCI、 USB）还有独特的驱动分层体系结构
Linux 将存储器和外设分为3 大类： 字符设备；块设备网络设备
设备驱动设计
? 区分机制（提供什么能力）和 策略（如何使用这 些能力）
? 编写驱动代码使硬件可用, 但不能强加特别的策略给 用户，将所有关于如何使用硬件的事情留给应用程序
? 数据、控制、状态
? 寄存器地址
? 独立编址（ I/O端口方式）与统一编址（ I/O内存方式） ? 一个地址可能对应多个寄存器 ? 有些地址可以动态配置（如 PCI）
? 指令如何访问外设
? 外设操作方式与流程
? 规范与协议
? CPU与外设交互方式
? 轮询、中断、DMA
外设接口
控制寄存器
读/写
CPU
? Loader
? 定位OS（OS在哪儿？） ? 载入OS（可能要校验和解压缩。载入到哪儿？） ? 提供操作系统启动参数 ? 移交控制权给OS内核
? 其余功能
? 由程序员根据需求自行控制，一般够用即可
嵌入式系统的软硬件接口设计要点
嵌入式系统的软硬件接口设计要点嵌入式系统是一种专门设计用于控制特定设备或系统的计算机系统。
软硬件接口是嵌入式系统中软件和硬件进行通信的关键部分。
一个良好设计的软硬件接口可以提高系统的可靠性、性能和可维护性。
以下是嵌入式系统软硬件接口设计的要点。
1. 规范化接口设计一个好的软硬件接口设计需要符合标准化的原则。
这包括使用标准的通信协议和接口标准，以便软件和硬件之间可以进行有效的通信和交互。
常见的接口标准包括UART、SPI、I2C和CAN等。
选择和应用标准接口可以提高系统的互操作性，方便硬件和软件的开发和维护。
2. 设计合理的接口传输速率嵌入式系统中的软硬件接口往往需要传输大量的数据，因此传输速率非常重要。
接口的传输速率应该与系统的需求相匹配，既不能过慢导致性能下降，也不能过快导致硬件资源的浪费。
在设计接口时，需要考虑传输速率的平衡，以确保数据传输的高效和稳定。
3. 硬件引脚的合理分配嵌入式系统的硬件接口通常需要使用多个引脚进行通信。
在设计接口时，需要合理分配硬件引脚，以便满足系统的需求。
引脚的数量和布局应该考虑到硬件资源的限制和尺寸的限制。
合理布局引脚可以提高系统的可靠性和可维护性。
4. 考虑功耗和电源管理功耗和电源管理是嵌入式系统中重要的考虑因素之一。
在设计软硬件接口时，需要考虑如何最大限度地减少功耗，并有效管理电源。
这可以通过设计低功耗的接口协议、优化硬件和软件的交互过程以及合理选择低功耗的硬件组件来实现。
5. 进行适当的错误处理嵌入式系统中的软硬件接口设计需要充分考虑错误处理机制。
在接口通信过程中，可能出现数据传输错误、通信中断等情况。
为了确保系统的稳定性和可靠性，需要设计适应错误处理机制。
这可以包括数据校验、错误检测和纠正、异常处理等。
适当的错误处理可以减少系统故障和数据损失的可能性。
6. 软硬件协同设计软硬件接口设计需要软硬件协同工作。
软件和硬件之间的接口应该清楚地定义，并有明确的规范和通信协议。
史上最详细！嵌入式系统知识和接口技术总结
史上最详细！嵌⼊式系统知识和接⼝技术总结1什么是嵌⼊式IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers，美国电⽓和电⼦⼯程师协会）对嵌⼊式系统的定义：“⽤于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置”。
原⽂为：Devices Used to Control，Monitor or Assist the Operation of Equipment，Machinery or Plants）。
嵌⼊式系统是⼀种专⽤的计算机系统，作为装置或设备的⼀部分。
通常，嵌⼊式系统是⼀个控制程序存储在ROM中的嵌⼊式处理器控制板。
事实上，所有带有数字接⼝的设备，如⼿表、微波炉、录像机、汽车等，都使⽤嵌⼊式系统，有些嵌⼊式系统还包含操作系统，但⼤多数嵌⼊式系统都是由单个程序实现整个控制逻辑。
从应⽤对象上加以定义，嵌⼊式系统是软件和硬件的综合体，还可以涵盖机械等附属装置。
国内普遍认同的嵌⼊式系统定义为：以应⽤为中⼼，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应⽤系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专⽤计算机系统。
⼀个嵌⼊式系统装置⼀般都由嵌⼊式计算机系统和执⾏装置组成,嵌⼊式计算机系统是整个嵌⼊式系统的核⼼，由硬件层、中间层、系统软件层和应⽤软件层组成。
执⾏装置也称为被控对象，它可以接受嵌⼊式计算机系统发出的控制命令，执⾏所规定的操作或任务。
执⾏装置可以很简单，如⼿机上的⼀个微⼩型的电机，当⼿机处于震动接收状态时打开；也可以很复杂，如SONY 智能机器狗，上⾯集成了多个微⼩型控制电机和多种传感器，从⽽可以执⾏各种复杂的动作和感受各种状态信息。
2嵌⼊式系统的组成⼀、硬件层硬件层中包含嵌⼊式微处理器、存储器（SDRAM、ROM、Flash等）、通⽤设备接⼝和I/O接⼝（A/D、D/A、I/O等）。
在⼀嵌⼊式处理器基础上添加电源电路、时钟电路和存储器电路，就构成了⼀个嵌⼊式核⼼控制模块。
嵌入式串行外设接口(SPI)全解
8
数据寄存器
SPI发送数据寄存器（SPTDATn） 发送数据寄存器中存放待SPI口发送的数据。
寄存器 SPTDAT0 SPTDAT1 地址 0x59000010 0x59000030 读/写状态 R/W R/W 功能描述 SPI0发送数据寄存器 SPI1发送数据寄存器 复位值 0x00 0x00
SPI接收数据寄存器（SPRDATn） 接收数据寄存器中存放SPI口接收到的数据。
寄存器 SPTDAT0 SPTDAT1 地址 0x59000014 0x59000034 读/写状态 R R 功能描述 SPI0接收数据寄存器 SPI1接收数据寄存器 复位值 0x00 0x00
9
SPI引脚控制寄存器（SPPINn）
接收移位寄存器1
引脚控制逻辑 1
发送1
PCLK
8位分频器 1 预分频器1 状态寄存器 1
REDY DCOL MULF
SPI Clock 主设备 CPOL CPHA
Clock 时钟逻辑 1
SPICLK 1 时钟
nSS 1
从设备
片选
INT0 / INT1 REQ0 / REQ1 ACK0/ ACK1
APB 1/F 1 (INT DMA 1)
当一个SPI系统被允许时，nSS之外的引脚的数据传输方向都由 SPCONn的MSTR位控制，nSS引脚总是输入。 当SPI是一个主设备是，nSS引脚用于检测多主设备错误（如果 SPPIN的ENMUL位被使能），另外还需要一个GPIO 来选择从 设备。 如果SPI被配置为从设备，nSS引脚用来被选择为从设备。
6
SPI控制寄存器（SPICONn）
寄存器 SPCON0
SPCON1
嵌入式软件接口测试方法
三、嵌入式软件接口测试方法
API接口测试 协议接口——底层：信号类 协议接口——中间层：数据类 协议接口——高层：文本类
三、嵌入式软件接口测试方法
API接口测试 API接口函数 测试接口函数的功能和性能 测试方法：
编写测试程序，调用API函数 交叉编译 可执行程序下载到嵌入式设备 运行，获取测试结果
接口的分类（二）
人与系统 硬件与硬 的接口 件的接口
软件与软 软件与硬 件的接口 件的接口
一、接口与接口测试
底层软件提供的应用编程接口 系统API 开发包API
人与计算机操作用户界面 GUI CLI
接口的分类（三）
API
总线/网
络接口
人机交互 界面
数据库 接口
部件与部件通过总线/网络相连 Ethernet、RS232、CAN、
很大比例是安全关键软件，关系到生命安全和国家安全，要求
非常严格 一般来说上比非嵌入式软件更困难一些
测试 人员
二、嵌入式软件接口测试
嵌入式软件接口测试
对嵌入式软件测试包括静态和动态，包括基于结构的白盒测试和基于 需求规约的黑盒测试
嵌入式软件接口测试：对嵌入式软件提供的接口按照接口需求进行测 试和验证 ➢ 测试嵌入式软件接口信息数据与控制逻辑的正确性 ➢ 测试正常情况和异常情况（包括数据和逻辑） ➢ 测试接口的功能性、性能、安全性和稳定性
pass data and control correctly to one another.
一、接口与接口测试
接口测试（interface testing） 军用软件测评实验室测评过程与技术能力要求 接口测试是对软件需求规格说明或设计文档中的接口需求逐项进行的 测试。接口测试一般需进行：
嵌入式系统中常见的外设接口与控制方法
嵌入式系统中常见的外设接口与控制方法嵌入式系统是一种特殊类型的计算机系统，它被设计用于特定的应用领域，通常需要与外部设备进行交互。
外设接口是嵌入式系统与外部设备之间的物理连接通道，而控制方法则是嵌入式系统用于管理和控制外设的软件和算法。
在嵌入式系统中，常见的外设接口包括串行接口、并行接口、USB接口、以太网接口和无线接口等。
每种接口都具有不同的特点和应用场景。
串行接口是一种通过一个bit传输数据的接口，它使用单个传输线路来传输数据。
串行接口具有低功耗、简单和成本低等特点，在嵌入式系统中被广泛应用。
常见的串行接口标准包括RS-232、RS-485和I2C等。
RS-232是一种常见的标准，用于在计算机和外设之间传输数据。
RS-485接口适用于在长距离传输数据，常用于工业自动化系统。
I2C接口是一种简单的串行接口，广泛用于连接各种外设，如传感器和存储器等。
并行接口是一种同时传输多个bit的接口，它使用多个传输线路来传输数据。
并行接口具有高带宽和高速度的优势，适用于要求高速数据传输的应用。
常见的并行接口标准包括PCI、PCIe和ISA等。
PCI接口用于连接计算机和外部设备，广泛应用于桌面电脑和服务器等系统。
PCIe接口是一种新一代的高速扩展总线接口，用于连接图形卡和其他高性能设备。
ISA接口是一种老式的并行接口，现已不常见。
USB接口是一种通用的串行总线接口，它是嵌入式系统中最常见的接口之一。
USB接口具有热插拔、高带宽和灵活性等优势，广泛应用于各类外设。
USB接口分为多个版本，包括USB 1.0、USB 2.0和USB 3.0等。
USB 1.0接口适用于低速和全速设备，如键盘和鼠标等。
USB 2.0接口提供高速传输速度，可以连接数码相机和移动存储设备等。
USB 3.0接口是当前最新的USB标准，具有更高的传输速度和功率输出能力。
以太网接口是一种用于连接计算机网络的接口，它使用以太网协议传输数据。
以太网接口广泛应用于嵌入式系统中的网络通信功能，如网络交换机和路由器等。
嵌入式系统中的硬件模块选型与接口设计
嵌入式系统中的硬件模块选型与接口设计嵌入式系统的设计过程中，硬件模块选型和接口设计是至关重要的步骤。
硬件模块的选型决定了嵌入式系统的功能和性能，而接口设计则决定了模块之间的通信和数据交换方式。
在本文中，我们将探讨嵌入式系统中的硬件模块选型与接口设计的方法和注意事项。
1. 硬件模块选型在选择硬件模块时，需要考虑系统的需求和性能要求。
以下是一些常见的硬件模块及其选型方向。
处理器和微控制器：选择适合项目需求的处理器或微控制器非常重要。
需要考虑处理器的性能、功耗、支持的外设接口等因素。
如果需要高性能计算，可以选择性能强大的处理器。
如果对功耗有严格要求，可以选择低功耗的微控制器。
存储器：存储器的选择主要包括闪存、RAM和EEPROM。
闪存适合用于存储程序代码和数据，RAM适合用于临时存储数据，而EEPROM适合用于存储持久性数据。
根据系统的存储需求，选择合适的存储器容量和类型。
通信模块：根据系统需要进行通信的类型和方式，可以选择不同的通信模块。
常见的通信模块包括Wi-Fi、蓝牙、以太网、CAN总线等。
根据系统的通信需求和通信距离，选择适合的通信模块。
传感器和执行器：根据系统的功能需求，选择合适的传感器和执行器非常重要。
例如，如果需要监测温度和湿度，可以选择温湿度传感器。
如果需要控制电机，可以选择合适的电机驱动器。
2. 硬件接口设计硬件接口设计是模块之间相互连接和通信的基础。
以下是一些常见的硬件接口设计考虑因素。
物理接口：在设计硬件接口时，首先需要考虑物理接口的类型和规范。
例如，常见的物理接口包括USB、UART、SPI和I2C接口等。
选择合适的物理接口是确保模块之间可靠连接和通信的关键。
电源和信号电平：在接口设计中，需要考虑电源和信号电平的匹配。
确保模块之间的电源和信号电平兼容并正确连接。
如果信号电平不匹配，可能导致通信错误或模块损坏。
数据传输速率：根据系统的要求和通信模块的能力，选择合适的数据传输速率。
嵌入式系统中常见的通信接口介绍与实践
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。
嵌入式系统中常见的外设接口与控制方法
嵌入式系统中常见的外设接口与控制方法嵌入式系统是一种特殊的计算机系统，广泛应用于各个领域，如汽车、医疗设备、家电等。
为了实现实时、高效的数据交互，嵌入式系统通常需要与各种外设进行连接和控制。
本文将介绍几种常见的外设接口和控制方法。
一、串行通信接口（Serial Communication Interface）串行通信接口是一种用于点对点通信的数据传输方式，常见的有SPI（Serial Peripheral Interface）和I2C（Inter-Integrated Circuit）接口。
SPI接口一般由主设备和多个从设备组成。
主设备通过时钟信号（SCLK）控制数据的传输，将数据通过MOSI线发送给从设备，从设备则通过MISO线将应答数据返回给主设备。
SPI接口传输速度快，适用于高速数据传输，常用于存储器、传感器和显示屏等外设的控制。
I2C接口是一种多主从结构的串行通信接口，可以通过两根线（SDA和SCL）连接多个设备。
I2C接口通过地址识别从设备进行通信，可以同一条总线上连接多个外设，适合于连接多种外设，如温度传感器、电压检测模块等。
二、并行通信接口（Parallel Communication Interface）并行通信接口是一种同时传输多位数据的接口方式，常见的有ISA（Industry Standard Architecture）、PCI（Peripheral Component Interconnect）和USB （Universal Serial Bus）接口。
ISA接口是一种比较古老的并行通信接口，常用于早期的计算机系统。
ISA总线采用32位数据传输，具有较高的传输速度，适用于传输大量数据。
PCI接口是一种高速的并行通信接口，广泛应用于个人电脑系统。
PCI接口采用高频率的时钟信号来控制数据传输，具有较高的带宽和传输速度，适用于连接高性能外设，如显卡、声卡等。
USB接口是一种通用的并行通信接口，支持热插拔和多设备连接。
嵌入式开发基础知识uart
嵌入式开发基础知识uartUART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发器）是嵌入式系统中常用的串行通信接口之一。
它是一种简单、可靠、成本低廉的通信方式，广泛应用于各种嵌入式设备中。
UART接口主要用于实现设备之间的数据通信。
在嵌入式系统中，各个硬件模块或外设通常需要与主控芯片进行数据交换，UART接口就是实现这种交换的桥梁。
它通过串行传输方式，将数据按位发送或接收，并且通过定时机制保证数据的可靠传输。
UART接口通常由两个信号线组成：一个是传输线TX（Transmit），用于发送数据；另一个是接收线RX（Receive），用于接收数据。
这两个信号线通过电压的高低来表示数据的0和1，形成一种简单的二进制通信方式。
UART通信是一种异步通信方式，意味着发送和接收双方的时钟不同步。
为了确保数据的正确传输，UART接口需要在数据传输之前约定好一些参数，包括波特率（Baud Rate）、数据位数、校验位和停止位等。
波特率是UART通信中最重要的参数之一，它表示数据传输的速率。
常见的波特率有9600、115200等，可以根据实际需求进行设置。
发送方和接收方的波特率必须一致，否则数据将无法正确传输。
数据位数表示每个数据字节中的位数，通常为8位。
校验位用于检测数据传输过程中的错误，常见的校验方式有奇偶校验和无校验。
停止位用于表示一个数据字节的结束，通常为1位。
在使用UART接口进行数据通信时，发送方将数据按照一定的格式发送到传输线上，接收方根据约定好的参数对传输线上的数据进行解析和处理。
由于UART是一种点对点的通信方式，所以在多个设备之间进行通信时，通常需要使用多个UART接口。
除了基本的数据传输功能，UART接口还可以实现其他功能，如流控制。
流控制用于解决发送方和接收方之间数据传输速率不匹配的问题，常见的流控制方式有硬件流控和软件流控。
硬件流控是通过额外的信号线来控制数据的传输，常见的硬件流控信号有RTS（Request to Send）和CTS（Clear to Send）。
嵌入式接口知识点
基础知识：嵌入式系统之常用接口技术(转）2010-11-25 09:21一、引言嵌入式系统的硬件除了核心的微处理器之外就是外围器件和接口。
接口技术在嵌入式系统设计处于如此重要的位置，是嵌入式系统设计师硬件部分的重要考试范围。
目前嵌入式系统中的接口五花百门，每个接口都可以写成一本厚厚的书。
面对内容如此之多，范围如此之广的考试部分，应该怎么样去复习呢？我的指导思想是，把握好每种接口技术的最基本概念，理解透每个接口的最基本工作原理，从历年考题中提炼出常考知识点，重点进行复习，这样足以应付考试了。
是不是这样就要通过真题考试来验证了，让我们期待吧。
二、接口技术汇总1. Flash存储器（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：在物理上分成若干个区块，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。
位反转无法避免，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成本效益，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，可以达到高存储密度，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。
嵌入式各种接口简介
1．嵌入式模块接口目前嵌入式系统中常用的通用设备接口有I/O接口,有RS-232接口（串行通信接口）、Ethernet（以太网接口）、USB（通用串行总线接口）、I2C（现场总线）、I2S、SPI（串行外围设备接口）、LVDS、JTAG、PCI、HPI、camera link等。
1.1 I/O接口CPU与外部设备、存储器的连接和数据交换都需要通过接口设备来实现，前者被称为I/O接口，而后者则被称为存储器接口。
I/O接口的功能是负责实现CPU通过系统总线把I/O电路和外围设备联系在一起，按照电路和设备的复杂程度，I/O接口的硬件主要分为两大类：（1）I/O接口芯片这些芯片大都是集成电路，通过CPU输入不同的命令和参数，并控制相关的I/O电路和简单的外设作相应的操作，常见的接口芯片如定时/计数器、中断控制器、DMA控制器、并行接口等。
（2）I/O接口控制卡有若干个集成电路按一定的逻辑组成为一个部件，或者直接与CPU同在主板上，或是一个插件插在系统总线插槽上。
按照接口的连接对象来分，又可以将他们分为串行接口、并行接口、键盘接口和磁盘接口等.1.2 以太网接口以太网一般分为十兆、百兆、千兆以太网：1.2.1 传统以太网接口符合10Base-T物理层规范，工作速率为10Mbit/s，有全双工和半双工两种工作方式。
1.2.2 快速以太网接口符合100Base-TX物理层规范，兼容10Base-T物理层规范，可以在10Mbit/s、100Mbit/s两种速率下工作，有半双工和全双工两种工作方式。
它具有自动协商模式，可以与其它网络设备协商确定工作方式和速率，自动选择最合适的工作方式和速率，从而可以大大简化系统的配置和管理。
传统以太网接口的配置与快速以太网接口的配置基本相同，但前者配置简单，配置项较少。
1.2.3 千兆以太网技术作为最新的高速以太网技术，给用户带来了提高核心网络的有效解决方案，这种解决方案的最大优点是继承了传统以太技术价格便宜的优点。
嵌入式系统的通信接口设计与应用
嵌入式系统的通信接口设计与应用嵌入式系统的通信接口设计与应用是指在嵌入式系统中，设计并应用各种通信接口，以实现系统与外部设备之间的数据交换与通信。
通信接口是嵌入式系统中与外界进行数据传输的纽带，它负责将系统内部的数据格式转换为外部设备所需的数据格式，并通过各种通信协议与外部设备进行数据交互。
在嵌入式系统中，通信接口的设计与应用具有重要的意义。
首先，通信接口的设计需要考虑系统的实际需求，包括数据传输速率、延迟、可靠性等方面的要求。
其次，通信接口的应用需要根据具体的外部设备进行适配，确保系统与外部设备能够正常地进行数据传输与通信。
同时，通信接口的设计还需要考虑系统的可扩展性与兼容性，以便在系统升级或替换外部设备时能够方便地进行接口的切换与适配。
嵌入式系统中常用的通信接口有串口、并口、USB、以太网、SPI、I2C等。
不同的通信接口适用于不同的应用场景和外部设备。
下面将对几种常见的通信接口进行介绍。
首先是串口（UART），串口是一种常见的通信接口，其特点是简单、可靠、成本低。
串口通信在嵌入式系统中广泛应用于与外部设备进行简单的数据传输与通信。
其工作原理是通过将数据按比特位串行方式传输，通信速率通常为几十到几百万波特率。
串口通信使用较少的引脚，适用于资源受限的嵌入式系统。
其次是并口（Parallel Port），并口是一种传统的并行通信接口。
它可以同时传输多个比特数据，因此数据传输速度快，但需要较多的引脚。
并口通常用于与打印机、显示器等外部设备进行数据传输与通信。
USB（Universal Serial Bus）是目前应用最广泛的通信接口之一。
它具有插拔方便、传输速度快、灵活性高等优点。
USB通信接口支持热插拔，能够实现设备的即插即用。
USB通信接口适用于连接外部设备，如键盘、鼠标、摄像头、打印机等，实现数据传输与通信。
以太网（Ethernet）是用于局域网中计算机之间通信的一种通信接口。
以太网通信接口使用双绞线实现数据传输，传输速率高达几百兆甚至几千兆。
嵌入式系统的软硬件接口设计要点
嵌入式系统的软硬件接口设计要点嵌入式系统是指安装在各种设备中以完成特定功能的计算机系统。
软硬件接口设计是嵌入式系统开发过程中至关重要的一部分，它涉及到软件和硬件之间的通信和交互。
合理的软硬件接口设计能够提高系统性能、可靠性和可维护性，并且帮助开发者更好地利用系统资源。
本文将探讨嵌入式系统软硬件接口设计的关键要点。
1. 接口定义和规范在软硬件接口设计中，首先需要明确定义接口的功能和规范。
接口定义应包含输入和输出信号的类型、数据格式、速率等信息。
接口规范应明确交互的时序和信号传输的电气特性，确保各个模块之间能够正确地进行数据交换。
2. 接口电气特性在嵌入式系统中，电气特性的设计对于接口的可靠性起着至关重要的作用。
应该考虑信号传输的电平、电流、电压等因素，确保信号能够稳定地传递，并且不会因为电压波动或者干扰而导致错误的数据传输。
3. 接口协议选择选择适当的接口协议对于软硬件之间的通信至关重要。
常见的接口协议包括SPI、I2C、UART等。
每种协议都有自己的特点和适用场景，开发者需要根据具体的需求选择合适的协议。
此外，还需要考虑接口的带宽要求、传输距离、可靠性等因素。
4. 中断和DMA的使用在嵌入式系统中，中断和DMA是常用的机制，可以提高系统的性能和响应速度。
中断可以在设备状态发生变化时立即中断CPU的执行，通过ISR（中断服务程序）来处理设备的响应和状态更新。
DMA允许数据在外设和内存之间直接传输，减少了CPU的负载和数据拷贝的时间，提高了系统的效率。
5. 缓冲器和队列设计合理的缓冲器和队列设计能够平衡软硬件之间的性能差异。
在数据传输过程中，由于硬件时钟和软件处理的速度差异，可能会导致数据丢失或者严重的性能下降。
通过使用缓冲器和队列，可以在硬件和软件之间建立一个缓冲区，平衡两者之间的速度差异，并且提高系统性能和稳定性。
6. 数据验证和容错处理在接口设计中，数据的验证和容错是至关重要的。
硬件和软件之间的数据传输可能会受到多种因素的干扰，例如噪声、电磁干扰等。
嵌入式通讯接口标准
嵌入式通讯接口标准
常见的嵌入式通讯接口标准包括但不限于：
1. SPI（Serial Peripheral Interface），SPI是一种全双工
的同步串行通讯接口标准，通常用于连接微控制器和外围设备，如
存储器、传感器、显示器等。
SPI接口使用四根线进行通讯，包括
时钟线、数据输入线、数据输出线和片选线，具有高速传输和简单
硬件连接的特点。
2. I2C（Inter-Integrated Circuit），I2C是一种双向的串
行通讯接口标准，适用于连接多个设备到同一总线上。
I2C总线由
两根线组成，即串行数据线（SDA）和串行时钟线（SCL），可以实
现多个设备之间的通讯和数据交换。
3. UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter），UART是一种通用的异步串行通讯接口标准，广泛应用于串行通讯设
备之间的数据传输。
UART接口使用两根线进行通讯，包括数据线和
时钟线，支持异步通讯和同步通讯。
4. CAN（Controller Area Network），CAN是一种专用于车载
通讯和工业控制领域的串行通讯接口标准，具有高抗干扰能力和可靠性。
CAN总线可以连接多个节点设备进行数据传输和通讯。
以上是一些常见的嵌入式通讯接口标准，不同的应用场景和设备需求会选择不同的接口标准来实现设备之间的通讯和数据交换。
这些标准的制定和遵循有助于提高设备之间的兼容性和互操作性，促进嵌入式系统的发展和应用。
嵌入式开发中的API设计
嵌入式开发中的API设计嵌入式系统是指被嵌入到其他设备或系统中，完成特定功能的计算机系统。
在嵌入式系统的开发过程中，API（应用程序接口）的设计极为重要。
API是为了方便系统开发者与系统进行交互而提供的一组函数、协议、消息格式等接口规范。
本文将探讨嵌入式开发中的API设计原则、常见问题和解决方案。
一、API设计原则1. 易于使用：良好的API设计应该使得系统开发者能够方便地使用API，简化开发流程。
API应该提供清晰的功能接口，避免使用者需要过多的配置和操作。
2. 完备性：API应该提供全面的功能接口，涵盖系统的各个方面。
开发者使用API时，能够方便地获取所需的功能和信息，避免需要编写额外的代码。
3. 简洁明了：API的命名应该简洁明了，遵循一致的命名规范。
函数和参数的命名应该能够准确地表达其功能和作用，避免歧义。
4. 高效性：API应该设计高效的接口，尽量减少开销和延迟。
设计API时，需考虑系统资源的使用情况，优化算法和数据结构的设计。
5. 可扩展性：API应该具备良好的扩展性，方便系统的功能升级和扩展。
API的设计需要考虑到未来可能出现的需求变化，避免过于僵化。
二、常见API设计问题与解决方案1. API粒度过细或过粗：API设计中，粒度的选择非常重要。
过细的API会导致使用者需要调用大量的API来完成一个功能，增加了开发的复杂性。
过粗的API则可能导致性能下降，无法满足开发者的特定需求。
解决方案是在设计API时，合理划分功能模块，把握好API的粒度。
2. 缺乏错误处理机制：API应该提供完善的错误处理机制，使得使用者能够方便地处理可能出现的错误情况。
API应该提供返回错误码或异常信息的接口，使得开发者能够及时捕获和处理错误。
3. 缺乏文档和示例：良好的API应该提供清晰的文档和示例代码，方便使用者理解和使用API。
文档应该描述API的功能、参数说明、返回值说明等信息。
示例代码可以帮助使用者更好地理解API的使用方法。
嵌入式工作流客户端接口文档
嵌入式工作流客户端接口文档一. 概述嵌入式工作流客户端接口是一套标准化的软件接口，用于方便地管理工作流。
该文档旨在提供对嵌入式工作流客户端接口的详细了解和使用说明，以便更好地使用该接口。
二. 嵌入式工作流客户端接口的特点嵌入式工作流客户端接口（简称工作流接口）具有以下特点：1. 简单易用：该接口被设计为用户友好的，并且易于集成到现有的应用程序中。
2. 扩展性强：该接口支持定制和扩展，可以为需要的业务逻辑和工作流定制所需的功能。
3. 高性能：接口的实现采用了高效的算法和数据结构，能够最大限度地提高性能，提高工作效率。
三. 嵌入式工作流客户端接口的组成部分工作流接口包括以下组成部分：1. 工具箱（Toolbox）：工作流接口提供了一组工具箱，包括可视化设计器、工作流引擎、查询和报表等，以便您可以更方便地管理和控制工作流。
2. API：API是开发者可以通过编程使用的一组函数和方法，旨在以自动化方式处理工作流。
3. 控制台：控制台提供了一种轻型管理工作流的方法。
您可以通过控制台来配置和管理工作流。
4. 协议框架（Protocol Framework）：提供标准化的接口管理协议，为不同的业务系统连接和交互提供基础服务支持。
四. 嵌入式工作流客户端接口的使用接下来着重说明嵌入式工作流客户端接口使用的三种场景：可视化设计器、API使用和控制台。
1. 可视化设计器可视化设计器是工作流接口的一个核心工具，用于以可视化方式创建和管理工作流。
在设计器中，你可以创建工作流的各种组件（例如任务、事件和决策），并根据业务需求定义它们之间的关系和流程。
设计器支持拖放、连接等方式，从而实现工作流的快速创建和修改。
您可以通过设计器导出和导入工作流定义，以便与其他开发者共享技术资源。
2. API使用API是工作流接口最重要的组成部分，也是工作流管理过程中最常用的方式。
通过API，您可以完全自动化工作流，从而实现流程的自动化和优化。
嵌入式系统的接口类型
根据数据的通信形式，嵌入式系统接口可以分为串行数据传输接口和并行数据传输接口两种形式。
串行数据传输接口又分为数字数据传输接口和模拟数据传输接口两种形式，即通过数据线上的信号形式来进行划分，目前使用的大多数串行数据传输接口均为数字式。
串行数字数据传输接口又有单极性/双极性、差分/非差分、同步/异步、全双工/半双工、归零/非归零之分；模拟数据传输接口又有幅值键控ASK（Amplitude-Shift Keying）、频移键控FSK （Frequency-Shift Keying）、相移键控PSK（Phase-Shift Keying）之分。
单极性/双极性是指数据线传输数据时的电平情况，差分信号传输则需要两根数据线，两根数据线上的电平完全相反，当有外部干扰信号时，仍然能够通过两个电平完全相反的信号得到正确的数据，因此差分数据传输能够有效地抵制干扰，提高数据传输的距离。
同步/异步是指收发双方是否需要同步时钟信号。
全双工/半双工是针对接收与发送能否同时完成而言，能够同时收发的就是全双工形式，否则就是半双工形式。
要实现全双工串行数据收发需要收发各一路信号，而半双工收发数据可以共用一路信号。
归零是指每一位二进制信息传输后均返回到零电平。
根据以上介绍，很容易对常见的串行接口进行划分。
如UART RS-232-C接口是双极性、非归零、全双工异步串行接口。
I2C、JTAG、1-Wire接口是单极性、非归零、半双工串行接口。
USB、1394、RS-485、CAN、EMAC等接口是非归零、差分串行接口。
对更详细的分类感兴趣的读者可以自己归纳总结。
从实现的功能上接口类型还可以分为人机通信接口、工业板卡接口、现场总线接口等多种形式。
常见的嵌入式接口及其类型划分如图7-1所示。
7.2 嵌入式系统的电平匹配由于外部设备种类丰富，当外部设备与微处理器之间通过接口进行连接时往往存在接口类型匹配、电平匹配、通信速度匹配、数据格式匹配等一系列匹配问题。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
•
• • •
A、采用数字音频（PCM）：是CD或DVD采用的数据格式。其采样频率为44.1kHz。 精度为16位时，PCM音频数据速率为1.41Mb/s；精度为32位时为2.42 Mb/s。一张 700MB的CD可以保存大约60分钟的16位PCM数据格式的音乐。 B、MPEG层3音频（MP3）：MP3播放器采用的音频格式。立体声MP3数据速率为 112kb/s至128kb/s。 C、ATSC数字音频压缩标准（AC3）：数字TV、HDTV和电影数字音频编码标准，立 体声AC3编码后的数据速率为192kb/s。
（4）D/A转换器的主要指标：分辨率、建立时间、线性度、转换精度、温度系 数。
6.键盘接口
• （1）键盘的两种形式：线性键盘和矩阵键盘。 • （2）识别键盘上的闭合键通常有两种方法：行扫描法和 行反转法。 • （3）行扫描法是矩阵键盘按键常用的识别方法，此方法 分为两步进行： • A、识别键盘哪一列的键被按下：让所有行线均为低电平， 查询各列线电平是否为低，如果有列线为低，则说明该列 有按键被按下，否则说明无按键按下。 • B、如果某列有按键按下，识别键盘是哪一行按下：逐行 置低电平，并置其余各行为高电平，查询各列的变化，如 果列电平变为低电平，则可确定此行此列交叉点处按键被 按下。
5.D/A接口基本
(1) D/A转换器使将数字量转换为模拟量。 （2）在集成电路中，通常采用T型网络实现将数字量转换为模拟电流，再由运算 放大器将模拟电路转换为模拟电压。进行D/A转换实际上需要上面的两个环节。 （3）D/A转换器的分类： • • •
A、电压输出型：常作为高速D/A转换器。 B、电流输出型：一般外接运算放大器使用。 C、乘算型：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。位反转无法避免，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成本效益， 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，可以达到高存储密度，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
•
• A/D转换的重要指标 • A、分辨率：反映A/D转换器对输入微小变化响应的能力，通常用数 字输出最低位（LSB）所对应的模拟电压的电平值表示。n位A/D转换 器能反映1/2n满量程的模拟输入电平。 • B、量程：所能转换的模拟输入电压范围，分为单极性和双极性两种 类型。 • C、转换时间：完成一次A/D转换所需要的时间，其倒数为转换速率。 • D、精度：精度与分辨率是两个不同的概念，即使分辨率很高，也可 能由于温漂、线性度等原因使其精度不够高。精度有绝对精度和相对 精度两种表示方法。通常用数字量的最低有效位LSB的分数值来表示 绝对精度，用其模拟电压满量程的百分比来表示相对精度。 • 例如，满量程10V，10位A/D芯片，若其绝对精度为±1/2LSB，则其 最小有效位LSB的量化单位为：10/1024＝9.77mv，其绝对精度为 9.77mv/2＝4.88mv，相对精度为：0.048％。
7.显示接口
（1）LCD的基本原理是，通过给不同的液晶单元供电，控制其光线的通过与否， 从而达到显示的目的。 （2）LCD的光源提供方式有两种：投射式和反射式。笔记本电脑的LCD显示器 为投射式，屏的背后有一个光源，因此外界环境可以不需要光源。一般微控 制器上使用的LCD为反射式，需要外界提供电源，靠反射光来工作。电致发 光（EL）是液晶屏提供光源的一种方式。 （3）按照液晶驱动方式分类，常见的LCD可以分为三类：扭转向列类（TN）、 超扭曲向列型（STN）和薄膜晶体管型（TFT）。 （4）市面上出售的LCD有两种类型：带有驱动电路的LCD显示模块，只要总线 方式驱动；没有驱动电路的LCD显示器，使用控制器扫描方式。 （5）通常，LCD控制器工作的时候，通过DMA请求总线，直接通过SDRAM控 制器读取SDRAM中指定地址（显示缓冲区）的数据，此数据经过LCD控制器 转换成液晶屏扫描数据格式，直接驱动液晶显示器。 （6）VGA接口本质上是一个模拟接口，一般都采用统一的15引脚接口，包括2 个NC信号、3根显示器数据总线、5个GND信号、3个RGB色彩分量、1个行 同步信号和1个场同步信号。其色彩分量采用的电平标准为EIA定义的RS343 标准。
储卡、U盘等领域，被称为数据闪存。
2、RAM存储器
• （1）SRAM的特点： • SRAM表示静态随机存取存储器，只要供电它就会保持一个值，它 没有刷新周期，由触发器构成基本单元，集成度低，每个SRAM存储 单元由6个晶体管组成，因此其成本较高。它具有较高速率，常用于 高速缓冲存储器。 • 通常SRAM有4种引脚： • CE：片选信号，低电平有效。
CE：片选信号，低电平有效。 R/W：读写控制信号。 RAS：行地址选通信号，通常接地址的高位部分。 CAS：列地址选通信号，通常接地址的低位部分。 ADDRESS：一组地址线。 DATA：用于数据传输的一组双向信号线。
• （3）SDRAM的特点： • SDRAM表示同步动态随机存取存储器。同步是指内存 工作需要同步时钟，内部的命令发送与数据的传输都以它 为基准；动态是指存储器阵列需要不断的刷新来保证数据 不丢失。它通常只能工作在133MHz的主频。 • （4）DDRAM的特点 • DDRAM表示双倍速率同步动态随机存取存储器，也称 DDR。DDRAM是基于SDRAM技术的，SDRAM在一个时 钟周期内只传输一次数据，它是在时钟的上升期进行数据 传输；而DDR内存则是一个时钟周期内传输两次次数据， 它能够在时钟的上升期和下降期各传输一次数据。在 133MHz的主频下，DDR内存带宽可以达到 133×64b/8×2＝2.1GB/s。
8.触摸屏接口
（1）按工作原理分，触摸屏可以分为：表面 声波屏、电容屏、电阻屏和红外屏几种。 （2）触摸屏的控制采用专业芯片，例如 ADS7843。
9.音频接口
• • • （1）基本原理：麦克风输入的数据经音频编解码器解码完成A/D转换，解码后的音频 数据通过音频控制器送入DSP或CPU进行相应的处理，然后数据经音频控制器发送给 音频编码器，经编码D/A转换后由扬声器输出。 （2）数字音频的格式有多种，最常用的是下面三种：
1.Flash存储器
（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：在物理上分成若干个区块，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。
3.GPIO
• GPIO原理与结构 • GPIO是I/O的最基本形式，它是一组输入 引脚或输出引脚。有些GPIO引脚能够加以 编程改变工作方向，通常有两个控制寄存 器：数据寄存器和数据方向寄存器。数据 方向寄存器设置端口的方向。如果将引脚 设置为输出，那么数据寄存器将控制着该 引脚状态。若将引脚设置为输入，则此输 入引脚的状态由引脚上的逻辑电路层来实 现对它的控制。
• R/W：读写控制信号。
• ADDRESS：一组地址线。 • DATA：用于数据传输的一组双向信号线。
• •
• • • • • • •
（2）DRAM的特点： DRAM表示动态随机存取存储器。这是一种以电荷形式进行存储的半导体存储器。 它的每个存储单元由一个晶体管和一个电容器组成，数据存储在电容器中。电容器会 由于漏电而导致电荷丢失，因而DRAM器件是不稳定的。它必须有规律地进行刷新， 从而将数据保存在存储器中。 DRAM的接口比较复杂，通常有以下引脚：
4.A/D接口
• A/D转换器是把电模拟量转换为数字量的电路。实现A/D转换的方法 有很多，常用的方法有计数法、双积分法和逐次逼进法。 • 计数式A/D转换法 • 其电路主要部件包括：比较器、计数器、D/A转换器和标准电压源。 • 其工作原理简单来说就是，有一个计数器，从0开始进行加1计数， 每进行一次加1，该数值作为D/A转换器的输入，其产生一个比较电压 VO与输入模拟电压VIN进行比较。如果VO小于VIN则继续进行加1计 数，直到VO大于VIN，这时计数器的累加数值就是A/D转换器的输出 值。 • 这种转换方式的特点是简单，但是速度比较慢，特别是模拟电压较 高时，转换速度更慢。例如对于一个8位A/D转换器，若输入模拟量为 最大值，计数器要从0开始计数到255，做255次D/A转换和电压比较 的工作，才能完成转换。
• （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。 D、NOR Flash带有SRAM接口，有足够的地址引进来寻址，可以很容易地存取 其内部的每一个字节。NAND Flash的地址、数据和命令共用8位总线（有写公 司的产品使用16位），每次读写都要使用复杂的I/O接口串行地存取数据。 • E、NOR Flash的容量一般较小，通常在1MB~8MB之间；NAND Flash只用在8MB 以上的产品中。因此，NOR Flash只要应用在代码存储介质中，NAND Flash适 用于资料存储。 • F、NAND Flash中每个块的最大擦写次数是一百万次，而NOR Flash是十万次。 • G、NOR Flash可以像其他内存那样连接，非常直接地使用，并可以在上面直 接运行代码；NAND Flash需要特殊的I/O接口，在使用的时候，必须先写入驱 动程序，才能继续执行其他操作。因为设计师绝不能向坏块写入，这就意味 着在NAND Flash上自始至终必须进行虚拟映像。 • H、NOR Flash用于对数据可靠性要求较高的代码存储、通信产品、网络处理 等领域，被称为代码闪存；NAND Flash则用于对存储容量要求较高的MP3、存