嵌入式硬件体系中的接口设计课件.ppt

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1、第五章嵌入式硬件体系中的接口设计（1）7.1嵌入式系统接口概述嵌入式系统的接口是其核心微控制器与外部设备进行连接和数据交换的必经通道。7.1.1嵌入式系统接口的类型划分嵌入式系统接口有线通信接口无线通信接口GSM/CDMA通信接口红外通信IrDA接口卫星通信接口近距离通信接口远距离通信通信接口（现场总线接口）有线通信接口RS-458总线接口仪表总线接口CAN总线接口EMAC总线接口LonWorks总线接口PRODIBUS总线接口近距离通信接口远距离通信通信接口（现场总线接口）串行通信接口并行通信接口人机通信接口工业板卡通信接口UART接口IIC/SCCB接口SPI接口USB接口JATA接

2、口1394接口1-wire接口SPP打印接口EPP打印接口键盘输入接口LED显示接口LCD显示接口ISA/PC104总线接口PCI/CPCI总线接口7.1.2接口的功能接口的功能信息的格式的转换协调信息的类型和信号电平的差异协调时序差异地址译码和设备选择功能设计中断和DMA数据缓冲功能7.1.3嵌入式系统接口的控制方式接口的功能信息的格式的转换协调信息的类型和信号电平的差异协调时序差异地址译码和设备选择功能设计中断和DMA数据缓冲功能接口与系统的连接总线收发器和相应逻辑电路联络信号地址译码器菊花链逻辑输入/输出设备地址总线控制总线数据总线数据/状态/控制控制读/写使能存储器和I/O选择片

3、选寄存器选择状态寄存器控制寄存器数据输入寄存器和数据输出寄存器控制线数据线DMA控制器中断请求中断回答信号图典型I/O接口与系统总线连接逻辑图接口与系统总线相连与I/O设备相连实现与CPU的启动、选中接口等控制信号的配合，提供传输数据信息的I/O端口。随接口类型的不同而异，其电路结构与设备传输数据的要求以及数据格式紧密相关。接口与系统的连接7.1.3嵌入式系统接口的控制方式1.程序查询方式通过编程，用CPU直接控制I/O接口的数据传输。优点：较硬件实现简单，成本低缺点：CPU用来控制I/O,则它的总体利用率不高，效率低7.1.3嵌入式系统接口的控制方式2.中断处理方式外设准备就绪→提出服

4、务请求→若微控制器响应该请求→暂停止当前程序→执行与该请求对应的服务程序→完成后→继续执行原来被中断的程序。优点：比程序查询方式CPU利用率高，同时成本不高缺点：CPU利用率还是不如DMA方式高。7.1.3嵌入式系统接口的控制方式3.直接存储器存取DMA传送方式在机子内部有一个DMA芯片，代替CPU对数据传输进行控制的功能来管理数据的传输，数据直接从接口送到存储器中，不经过CPU。优点：CPU效率最高，数据传输速度快缺点：由于是硬件实现，较复杂，且成本较前两者高。7.2常用串行接口及其应用设计1.UART串口概述UART，即通用异步接收器/发送器（UniversalAsychronous

5、Receiver/Transmitter）能完成异步通信USRT（UniversalSychronousReceiver/Transmitter）能完成同步通信USART（UniversalSychronousAsychronousReceiver/Transmitter）既能完成异步又能完成同步通信7.2.1UART串行接口及其连接UART是通用异步收发器（异步串行通信口）的英文（UniversalAsychronousReceiver/Transmitter）缩写是一种通用串行数据总线，用于异步通信。该总线双向通信，可以实现全双工传输和接收。在嵌入式设计中，UART用来与PC进行通信

6、，包括与监控调试器和其它器件，如EEPROM通信。7.2.1UART串行接口及其连接UART包括了RS232、RS499、RS423、RS422和RS485等接口标准规范和总线标准规范，即UART是异步串行通信口的总称。而RS232、RS499、RS423、RS422和RS485等，是对应各种异步串行通信口的接口标准和总线标准，它规定了通信口的电气特性、传输速率、连接特性和接口的机械特性等内容。7.2.1UART串行接口及其连接COM口是PC机上异步串行通信口的简写。由于历史原因，IBM的PC机外部接口配置为RS232，成为实际上的PC机界默认标准。所以，现在PC机的COM口均为RS23

7、2。若配有多个异步串行通信口，则分别称为COM1、COM2...。7.2.1UART串行接口及其连接2.串行通信接口RS-232、RS-422和RS-485（1）RS-232、RS-422与RS-485的由来RS-232、RS-422与RS-485都是串行数据接口标准，最初都是由电子工业协会（EIA）制订并发布的，RS-232在1962年发布，命名为EIA-232-E，作为工业标准，以保证不同厂家产品之间的兼容。RS-422是为弥补