计算机三级嵌入式系统开发专业技术笔记.docx

专业术语（中英文对照表）2矩阵键盘扫描原理3汉字编码标准：4数字图像4热点4数字文本（也称电子文本或文本）4数字音频 数字视频4路由器4互联网的接入方式5哈佛结构5ARM体系结构5ARM工作模式5ARM 寄存器组：5伪指令6指令6数据模式6ARM 指令条件域6UART6SSP7DMA(Direct Memory Access，直接内存存取)7JTAG7GPIO7EEPROM7SRAM8DRAM8FRAM8SoC8AHB8实时时钟9DCE 数据通信设备9循环冗余校验（CRC）9STN（Super Twisted Nematic）10TFT（Thin Film Transistor）是薄膜晶体管10AMBA 先进微处理器体系结构10存储器及其控制器107. 互联通信组件 UART I2C SPI CAN USB11ARM处理芯片内部有多个可互联通信的组件，主要包括UART. 12C、SPI、CAN. USB、113.3嵌入式系统的存储器113.4.2 集成电路互连总线接口I2C123.4.3 串行外设接口SPI123.4.4 串行异步通信接口UART133.4.6 高清多媒体接口HDMI133.6 嵌入式系统外部通信接口134.1.2 嵌入式系统的软件结构134.1.3 硬件抽象层与板级支持包BSP14. 嵌入式操作系统15. .实时系统与实时操作系统154.linux内核16uc/os嵌入式操作系统165.1.3嵌入式系统的调试175.2.1 ADS1.2工具软件175.2.2 RVDS185.2.3 GNU18S3C241018I/O接口技术18软件192嵌入式处理芯片19通信20多路复用技术20OTG，21专业术语（中英文对照表）ARM advanced RISC machines 先进精简指令集机器ARM简介： /item/arm/7518299?sefr=crSTM32简介： /item/stm32?sefr=crAHB Advanced High Performance Bus 先进高性能总线APB advanced peripheral bus 先进外设总线AHB 访问端口 AHB access port AHB-APASP advanced system bus 先进系统总线AXI advanced extensible interface 先进的可扩展接口ATB advanced trace bus 先进的跟踪总线ACE AXI一致性扩展 AXI coherency extensionsAPSR 应用程序状态寄存器ADS ARM developer suite ARM开发套件BCT 任务控制块（task control block BCT）board support package BSP 板级支持包BS 边界扫描测试技术 boundary scan（BS）Banked stack pointer SP 分块堆栈指针byte-invariantbig-endian字节保序大端模式Bus matrix 总线阵列 bootROM 引导只读存储器 一般指用来存储boot loader程序的非易失性存储器，当前大多用NOR flash ROM core sight ROM表 内核可视ROM表 CISC（ComplexInstructionSetComputer，复杂指令集计算机RISC（ReducedInstructionSetComputer，精简指令集计算机）CEC（consumer electronics control）接口，即消费电子控制接口。DTE Data Terminal Equipment 数据终端设备DCE Data Communicate Equipment 数据通信设备DSR数据发送准备好，Data Set Ready。DTR数据终端准备好，Data Terminal Ready。RTSDTE请求DCE发送（Request To Send）。CTSDCE允许DTE发送（Clear To Send），该信号是对RTS信号的回答。DCD数据载波检测（Data Carrier Detection），DVI,digital visual interface 数字视频接口 /item/DVIETM 嵌入跟踪宏单元 embedded trace macrocellerror correcting code ECC 错误检测与纠正 EPSR 执行程序状态寄存器embedded operating system EOS 嵌入式操作系统 FPB flash 分区与断点 flash patch and breakpoint Handler and thread mode 手柄和线程模式Handler mode 手柄模式GPRS模块 通用分组无线服务 General Packet Radio Service）/item/gprsGPS模块（global positioning system）hardware abstract layer HAL 硬件抽象层 interruptlatency 中断延迟时间IDE 集成开发环境 integrated development environment IDE ICE 在线仿真器 in-circuit emulator ICEISP（In-System Programmer，在系统编程instruction Set simulator ISS 指令集模拟器 instruction set architecture ，ISA 指令集体系结构或IS架构ITM 仪表跟踪宏单元 instrumentation trace macrocellIPSR 中断程序状态寄存器JTAG (Joint Test Action Group；联合测试工作组Little endian 小端模式LED lighting emitting diodesLCD liquid crystal display 液晶显示屏LR 连接寄存器MPU 存储保护单元 memory protection unitMiddleware 中间件软件NVIC 可嵌套向量中断控制器 nested vectored interrupt controlleropensourcesoftware 开源软件ON-chip debugging OCD 片上调试技术 （pulse width modulation ，PWM） 脉冲宽度调节器RS（recommended standard）代表推荐标准RS-232 RS是英文“推荐标准”的缩写 /item/RS-232RS-485 RXD接收数据（Received data-RxD）SW-DP SWJ-DP 串行线或JTAG调试口 serial wire JTAG debug portTXD发送数据（Transmitted data-TxD）taskswitchingtime 任务切换时间 taskpreemptiontime 任务抢占时间Throughput 吞吐量 TAP（Test Access Port；测试访问口tightly coupled memory TCM 片内紧耦合存储器task control block TCB 任务控制块 TPIU 跟踪端口接口单元 trace port interface unitThread mode 线程模式uc/os micro controller operation system 微控制器操作系统 U-boot 开源boot loader软件。设备驱动程序device driver 是指直接与硬件相互作用并控制硬件的软件。基本特点：1.只能被高层软件调用而无法自行运行。2.对上层软件屏蔽硬件细节，对下层硬件直接进行操作。UART 通用异步收发传输器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)，VGA,video graphics array 视频图形阵列 /item/VGA/258838?fr=aladdinWIC唤醒中断控制器 wake-up interrupt controllerwifi（wireless fidelity 即无线保真矩阵键盘扫描原理方法一： 逐行扫描：我们可以通过高四位轮流输出低电平来对矩阵键盘进行逐行扫描，当低四位接收到的数据不全为1的时候，说明有按键按下，然后通过接收到的数据是哪一位为0来判断是哪一个按键被按下。方法二： 行列扫描：我们可以通过高四位全部输出低电平，低四位输出高电平。当接收到的数据，低四位不全为高电平时，说明有按键按下，然后通过接收的数据值，判断是哪一列有按键按下，然后再反过来，高四位输出高电平，低四位输出低电平，然后根据接收到的高四位的值判断是那一行有按键按下，这样就能够确定是哪一个按键按下了。I/O汉字编码标准： GB18030字符集与国际标准UCS/unicode字符集基本兼容，均包含中日韩统一汉字（CJK）约70000多个。GB18030采用双字节编码表示汉字，而UCS/unicode表示汉字时有两种方案，UTF-8使用3字节表示，UTF-16使用双字节编码.GB2312（双字节传输和存储汉字，包含3755个一级常用汉字和3008二级常用汉字，还有682个图形符号，包括拉丁字母、俄文、日文平假名、片假名、希腊文字、汉语拼音等，都是2字节）中所有字符在GB18030中也存在，且编码相同。Ascii字符（共128个字符，包括96个可打印字符、32个控制字符 7个二进制位进行编码）、标点符号、希腊字符、阿拉伯文、和CJK汉字均采用双字节编码，其他不常用字符采用四字节编码。数字图像 数字图像的文件包括BMP、TIF（TIEF）、GIF,JPEG,PNG. GIF图像文件格式颜色数目仅有256种，文件特别小，适合还联网传输。JPEG图像文件格式是静止图像数据压缩编码的国际标准，在数码相机中广泛应用。热点又称为无线接入点，是一种无线交换机或无线路由器，室内覆盖距离一般仅为30M左右，室外100-300M。数字文本（也称电子文本或文本）是以文字以及其他符号为主的一种数字媒体。根据排版格式区分为纯文本（简单文本）和丰富格式文本。纯文本是由一连串字符编码组成，只包含单纯的文字信息。在windows环境下，TXT是一种纯文本。相对于线性文本，超文本按着网络结构组织信息。WWW网页是最常见的超文本。数字文本阅读器可以是软件，也可以是一种称为“电子书阅览器”的嵌入式应用产品。PDF（便携式文本格式）用于文本交换所发展出的文本格式。优点在于跨平台、能保留文本原有格式（layout）、开放标准，能免版税自由开发PDF相容软件，是一个开放标准。2007年成为ISO32000国际标准。数字音频 数字视频WAV是数字音频文件格式。AVI 、MOV、RMVB、是数字视频文件格式。数字图像的分辨率用水平分辨率*垂直分辨率表示，如800*600，1024*768等，我国高清电视的图像分辨率大多为1920*1080，其宽高比为16：9.路由器路由器是用于链接异构网络的设备，工作在网络层，屏蔽不同物理网络的差异，确保易购网络的数据交换流场进行。路由器拥有多个输入端口和输出端口，可以连接多个网络，或者多个路由器，一个路由器为每个端口分配一个IP，同一个路由器拥有多个不同的IP地址。转发数据时，路由器按照端口接入的网络号判断。蓝牙技术，是一种短距离，低速度，低成本的无线通信技术，最高传输速率为1Mbps左右，传输距离大概在10 M之内。无线局域网采用的协议为IEEE802.11a/b/g/n，其速率为11-108Mb/s（俗称WIFI，近些年推出的IEEE802.11n协议传输速率进一步提高到108Mb/s甚至更高）互联网的接入方式1. 采用无线方式接入互联网的技术主要有三类：无线局域网（WLAN）接入、GPRS移动电话网接入（GPRS是通用分组无线服务的简称，它是GSM移动电话用户可用的一种移动电话用户可用的一种移动数据业务。通常支持AT命令集进行呼叫、短信、传真、数据传输等任务。）、3G移动电话网络接入。其中无线局域网必须在安装有接入点（AP）的热点区域中才能接入。ADSL是利用普通电话线将家庭用户计算机接入互联网的技术之一。此时，用户端需要配置一个ADSL MODEM和一个语音分离器，计算机则必须有以太网接口（ethernet网络RJ45.）哈佛结构是一种将程序指令存储和数据存储分开的存储器结构，是一种并行体系结构。ARM体系结构中，有3种工作状态，1.ARM状态2.thumb/thumb-2状态3.调试状态。ARM状态是ARM处理器工作在32位指令的状态，所有指令均为32位。thumb状态是ARM执行16位指令的平台，即16位状态，指令代码只有16位。thumb-2状态是ARMv7版本的ARM处理器所具有的新状态，兼容16位和32位指令长度；通过BX指令，ARM状态和thumb状态可以相互切换。If thumb状态下进入异常处理(异常处理要在ARM下进行)，则当异常返回时，将自动切换到thumb状态Thumb-2指令集有专门提供开关中断的专用指令，其中开可屏蔽中断的指令为CPSIE I,关闭可屏蔽中断的指令为CPSID I.Arm Cortex-M系列处理器内部没有MMU. RISC reduced instruction SET computer 精简指令集计算机ARM工作模式采用加载/存储指令访问内存，单周期操作和指令流水线技术都是ARM处理器的技术特征。ARM 寄存器组： 31个通用寄存器（含PC）和6个状态寄存器，仅为32位结构 通用寄存器R0-R7 存放数据，存放地址 R0-R15 宽度32位 R13 堆栈指针SP，当不使用堆栈时，R13也作通用数据寄存器。 R14 （LINK register）存储子程序的返回地址 R15 程序计数器PC CPSR 程序状态寄存器 存放各种标志和状态 CPRS中的控制位中，I是外部中断IRQ中断禁止控制位，I=1时禁止外部IRQ中断，I=0时允许外部IRQ中断；F为禁止快速中断FIQ的控制位，F=1时禁止FIQ中断,F=0时允许FIQ中断。 SPSR 备份程序状态寄存器伪指令伪指令在原程序中的作用是为完成汇编程序做各种准备工作，这些伪指令只在汇编时起作用，一旦汇编结束，为指令的使命就完成。DCB为数据定义伪指令，用于分配一片连续的字节存储单元，并用伪指令后的表达式初始化。DCD为数据定义伪指令，用于分配一片连续的字存储单元，并用伪指令后的表达式初始化。DCD为数据定义伪指令，用于分配一片连续的半字存储单元，并用伪指令后的表达式初始化。CODE16 伪指令通知编译器，其后的指令代码为16位的thumb指令CODE32 伪指令通知编译器，其后的指令代码为16位的ARM指令MYtest EQU 15000; 定义一个32位常量MYtest，值为15000.EXPORT 伪指令用于程序中声明一个全局标号，该标号可以在其他的文件中引用。指令跳转指令：BL带返回的跳转指令,BLX带返回且带状态切换的伪指令,BX带状态切换的伪指令。B转移指令MVN 按位取反 数据处理类指令可分为数据传送指令，算术逻辑运算指令，和比较指令。 指定位清零 位清零指令BIC 按位与操作。数据模式 0X1234在CPU内存中的存放方式是1. 大端模式 内存地址 存放内容 0X10000000 0X12 0X10000002 0X34 2.小端模式 内存地址 存放内容 0X10000000 0X34 0X10000002 0X12 ARM 指令条件域 HI 无符号数大于 LS 无符号数小于或等于 CS 无符号数大于等于 CC 无符号数小于 GT 带符号数大于 LE 带符号数小于或等于 LT 带符号数小于 GE 带符号数大于或等于 VS 溢出 VC 未溢出 PL 正数或零UART 通用异步收发传输器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)，通常称作UART，是一种异步收发传输器，是电脑硬件的一部分。将资料由串行通信与并行通信间作传输转换，作为并行输入成为串行输出的芯片，通常集成于其他通讯接口的连结上。定义 UART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用于主机与辅助设备通信，如汽车音响与外接AP之间的通信，与PC机通信包括与监控调试器和其它器件，如EEPROM通信SSP(Synchronous Serial Port)：同步串行接口控制器 SSP：微处理芯片中的一种串行传输模式的缩写SSP(Supervisor Stack Pointer)：微处理器芯片中用于初始化的一个指针DMA(Direct Memory Access，直接内存存取) 是所有现代电脑的重要特色，它允许不同速度的硬件装置来沟通，而不需要依赖于 CPU 的大量中断负载。否则，CPU 需要从来源把每一片段的资料复制到暂存器，然后把它们再次写回到新的地方。在这个时间中，CPU 对于其他的工作来说就无法使用JTAG(Joint Test Action Group；联合测试工作组)是一种国际标准测试协议（IEEE 1149.1兼容），主要用于芯片内部测试。现在多数的高级器件都支持JTAG协议，如DSP、FPGA器件等。标准的JTAG接口是4线：TMS、TCK、TDI、TDO，分别为模式选择、时钟、数据输入和数据输出线。GPIOGeneral Purpose Input Output （通用输入/输出）简称为GPIO，或总线扩展器，人们利用工业标准I2C、SMBus或SPI接口简化了I/O口的扩展。当微控制器或芯片组没有足够的I/O端口，或当系统需要采用远端串行通信或控制时，GPIO产品能够提供额外的控制和监视功能。EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)，电可擦可编程只读存储器-一种掉电后数据不丢失的存储芯片。 EEPROM 可以在电脑上或专用设备上擦除已有信息，重新编程。一般用在即插即用。 EPROM由以色列工程师Dov Frohman发明，是一种断电后仍能保留数据的计算机储存芯片即非易失性的（非挥发性）。它是一组浮栅晶体管，被一个提供比电子电路中常用电压更高电压的电子器件分别编程。一旦编程完成后，EPROM只能用强紫外线照射来擦除。通过封装顶部能看见硅片的透明窗口，很容易识别EPROM，这个窗口同时用来进行紫外线擦除。可以将EPROM的玻璃窗对准阳光直射一段时间就可以擦除。SRAM（Static Random Access Memory），即静态随机存取存储器。它是一种具有静止存取功能的内存，不需要刷新电路即能保存它内部存储的数据.SRAM不需要刷新电路即能保存它内部存储的数据。而DRAM（Dynamic Random Access Memory)每隔一段时间，要刷新充电一次，否则内部的数据即会消失，因此SRAM具有较高的性能，功耗较小，但是SRAM也有它的缺点，即它的集成度较低，相同容量的DRAM内存可以设计为较小的体积，但是SRAM却需要很大的体积。同样面积的硅片可以做出更大容量的DRAM，因此SRAM显得更贵DRAM（Dynamic Random Access Memory），即动态随机存取存储器，最为常见的系统内存。DRAM 只能将数据保持很短的时间。为了保持数据，DRAM使用电容存储，所以必须隔一段时间刷新（refresh）一次，如果存储单元没有被刷新，存储的信息就会丢失。 （关机就会丢失数据）FRAM（ferromagnetic random access memory）即铁电存储器。FRAM利用铁电晶体的铁电效应实现数据存储。铁电效应是指在铁电晶体上施加一定的电场时，晶体中心原子在电场的作用下运动，并达到一种稳定状态；当电场从晶体移走后，中心原子会保持在原来的位置。这是由于晶体的中间层是一个高能阶，中心原子在没有获得外部能量时不能越过高能阶到达另一稳定位置，因此FRAM保持数据不需要电压，也不需要像DRAM一样周期性刷新。由于铁电效应是铁电晶体所固有的一种偏振极化特性，与电磁作用无关，所以FRAM存储器的内容不会受到外界条件（诸如磁场因素）的影响，能够同普通ROM存储器一样使用，具有非易失性的存储特性SoC（System on Chip的缩写，称为系统级芯片，也有称片上系统）由ARM公司推出的AMBA片上总线受到了广大IP开发商和SoC系统集成者的青睐，已成为一种流行的工业标准片上结构。AMBA规范主要包括了AHB(Advanced High performance Bus)系统总线和APB(Advanced Peripheral Bus)外围总线。 AHB=Advanced High Performance Bus，译作高级高性能总线。如同USB（Universal Serial Bus）一样，也是一种总线接口AHB主要用于高性能模块(如CPU、DMA和DSP等)之间的连接，作为SoC的片上系统总线，它包括以下一些特性：单个时钟边沿操作；非三态的实现方式；支持突发传输；支持分段传输；支持多个主控制器；可配置32位128位总线宽度；支持字节、半字和字的传输。AHB 系统由主模块、从模块和基础结构AHB (Infrastructure)3部分组成，整个AHB总线上的传输都由主模块发出，由从模块负责回应。基础结构则由仲裁器(arbiter)、主模块到从模块的多路器、从模块到主模块的多路器、译码器(decoder)、虚拟从模块(dummy Slave)、虚拟主模块(dummy Master)所组成实时时钟（Real-Time Clock）、响应时间补偿（Response Time Compensation）、实时通讯（Real-time communications）、 雷达跟踪中心（Radar TrackingCentre）。实时时钟定义实时时钟（Real-Time Clock）是PC主板上的晶振及相关电路组成的时钟电路的生成脉冲，RTC经过8254电路的变频产生一个频率较低一点的OS(系统)时钟TSC，系统时钟每一个cpu周期加一，每次系统时钟在系统初起时通过RTC初始化。8254本身工作也需要有自己的驱动时钟（PIT）。主要作用提供稳定的时钟信号给后续电路用。主要功能有:时钟，日历，闹钟，周期性中断输出，32KHz时钟输出。主要性能指标控制方式：二线制，三线，四线制。晶振：分内置晶振和外置晶振。耗流，时间微调范围，时间精度以及是否有TTF功能。MPU有两种意思，微处理器和内存保护单元。MPU是单一的一颗芯片，而芯片组则由一组芯片所构成，早期甚至多达7、8颗，但目前大多合并成2颗，一般称作北桥（North Bridge）芯片和南桥（South Bridge)芯片。MPU是计算机的计算、判断或控制中心，有人称它为”计算机的心脏”。存储器保护单元允许ARM处理器的4GB地址空间定义8对域，分别控制8个指令和8个数据内存区域。DCE 数据通信设备 Data Communications Equipment（数据通信设备）它在DTE和传输线路之间提供信号变换和编码功能，并负责建立、保持和释放链路的连接，由开放软件基金开发。(Data Circuit-Terminaing Equipment)数据电路终接设备，简称DCE，是能够通过网络发送和接收模拟或数字信号形式数据的设备。常用的DCE是调制解调器(modem)。DTE一般不直接连接到网络，它通过一台DCE进行通信。把DTE和DCE的连接称为DTE-DCE接口。在任何一个网络中，DTE产生数字数据并把它传送给DCE，DCE将这些数据转化成可以在传输介质上传输的格式，并将转化后的信号发送给网络上另一个DCE。第二个DCE从线路上接收信号，将信号转化成与它连接的DTE可用的格式，然后将信息转发给与它相连的DTE。循环冗余校验（CRC）若A与B通信，双方协议中采用CRC校验，约定生成多项式是G(X)=X6+X2+1,若A 发送的信息为 100110010011 ，问B收到的正确信息是什么？100110010011左移六位，去除以G(x)=1000101，余数是110001，冗余后，B正确收到的应该是 100110010011 110001 这一串。STN（Super Twisted Nematic）是用电场改变原为180度以上扭曲的液晶分子的排列从而改变旋光状态，外加电场通过逐行扫描的方式改变电场，在电场反复改变电压的过程中，每一点的恢复过程较慢，因而产生余辉。它的好处是功耗小，具有省电的最大优势.彩色STN的显示原理是在传统单色STN液晶显示器上加一彩色滤光片，并将单色显示矩阵中的每一像素分成三个子像素，分别通过彩色滤光片显示红、绿、蓝三基色，就可显示出彩色画面。和TFT不同STN属于无源Passive型LCD，一般最高能显示65536种色彩。TFT（Thin Film Transistor）是薄膜晶体管的缩写。TFT式显示屏是各类笔记本电脑和台式机上的主流显示设备，该类显示屏上的每个液晶像素点都是由集成在像素点后面的薄膜晶体管来驱动，因此TFT式显示屏也是一类有源矩阵液晶显示设备。是最好的LCD彩色显示器之一，TFT式显示器具有高响应度、高亮度、高对比度等优点，其显示效果接近CRT式显示器。同时，TFT式屏幕也普遍应用于中高端彩屏手机中，分65536 色、16 万色，1600万色三种，其显示效果非常出色。TFT是指液晶显示器上的每一液晶像素点都是由集成在其后的薄膜晶体管来驱动。从而可以做到高速度高亮度高对比度显示屏幕信息，TFT-LCD（薄膜晶体管液晶显示器）是多数液晶显示器的一种AMBA 先进微处理器体系结构由ARM公司研发推出的AMBA(Advanced Microcontroller Bus Architecture)片上总线.可将RISC处理器集成在其它IP芯核和外设中，2.0版AMBA标准定义了三组总线：AHB(AMBA高性能总线)、ASB(AMBA系统总线)、和APB(AMBA外设总线)。系统总线经过桥接器（bridge）变换成外围总线APB的信号AMBA有多个版本，至2011年，AMBA已从AMBA1.0发展到了AMBA4.0，性能随版本的发展也逐渐提高。ARM7采用AMBA1，而ARM9采用AMBA基于ARM内核的嵌入式芯片的硬件组成存储器及其控制器 用于管理和控制片内的SRAM,ROM,FLASH ROM。1. 中断控制器 对其他硬件的中断请求进行管理和控制，一般采用向量中断（VIC0和嵌套向量中断（NVIC）方式管理中断。2. DMA控制器 直接存储器访问控制器3. 电源管理与时钟控制器 ARM处理芯片内部的电源管理有正常工作模式，慢时钟模式，空闲模式，掉电模式，休眠模式，深度休眠模式，4. GPIO端口5. 定时计数组件 主要包括看门狗定时器（WDT），timer通用定时器，RTC，脉冲宽度调节器（pulse width modulation ，PWM）6. 模拟通道组件 ADC DAC 比较器7. 互联通信组件 UART I2C SPI CAN USB ARM处理芯片内部有多个可互联通信的组件，主要包括UART. 12C、SPI、CAN. USB、 通用异步收发器( Universal Asynchronous Receiver/Transmitter UART)为标准的串行通信接口，字符格式按照低位在前、高位在后的次序进行传输，l位起始位，5-8位数据位，1位奇偶校验位，1-2位停止位。它是应用最为广泛的串行通信接口，可完成全双工的串行异步通信。外接电平和逻辑转换收发器后可做成RS-232. RS-422. RS-485筹标准的串行接口。RS是英文“推荐标准”的缩写 I2c( Inter-lntegrated Circuit) 集成电路互联 串行半双工 是集成电路互连的一种总线标准，只有两根信号线一根是时钟线SCL，一根是数据线SDA（双向三态），即可完成数据的传输操作。具有特定的起始位和终止位，可完成同步半双工串行通信方式，常用于板级芯片之间的短距离低速通信。 I2S (lnter_lntegrated Circuit Sound Bus)是一种面向多媒体应用的音频串行总线，是SONY. PHILIPS等公司共同推出的接口标准，主要针对数字音频设备如便携CD机、数字音频处理器等，专用于这些音频设备之间的数据传输。 SPI(Serial Peripheral Interface)是串行外设接口，总线系统是一种同步串行外设接口，它可以使MCU与各种外围设备以串行方式进行通信。通常用四线制，包括MISO（主输入从输出）、MOSI（主输出从输入）、SSL（低电平有效的从机芯片选择）和SCK（串行时钟线）。可完成全双工的同步串行通信，用于板级芯片之间的短距离通信。 CAN(Controller Area Network)是控制器局域网，仅有CANH和CANL两根信号线，采用差分传输的方式，可以进行远跑离(1 200 m)多机通信。主要用于要求抗干扰能力强的工业控制领域，可组成多主多从系统。CRC校验 USB (Universal Serial Bus)是一种通用串行总线，主要应用于与外部设备的短距离通信，也采用差分方式传输数据，速度快，效率高，是目前应用最广的串行总线接口形式。Ethernet是以太网通信接口，在许多新型ARM芯片（如Cortex - M3系列）中均集成了这一接口，把以太网MAC层做到芯片内部，有的连物理层也做进去了，使连接以太网变得非常容易，外部仅需要连接一个RJ-45连接器即可。3.2.4 嵌入式处理芯片选型3.3嵌入式系统的存储器新型存储器 FRAM 铁电随机存取存储器 ferroelectric random access memoryMRAM 磁性随机存取存储器 Magnetic random access memory随机存储器RAM(RandomAccessMemory)易失性存储器，掉电信息失去RAM又分为静态RAM(SRAM以触发器原理寄存信息)和动态RAM(DRAM以电容充放电原理寄存信息)。只读存储器ROM(ReadonlyMemory)非易失性存储器只读存储器分为掩膜型只读存储器MROM（MaskedROM）、可编程只读存储器PROM(ProgrammableROM)、可擦除可编程只读存储器EPROM(ErasableProgrammableROM)、用电可擦除可编程的只读存储器EEPROM(ElectricallyErasableProgrammableROM)。以及近年来出现了的快擦型存储器FlashMemory，它具有EEPROM的特点，而速度比EEPROM快得多。NOR flash（以字节为单位进行存取）和NAND flash（以页，行为单位进行存取）是市场上两种主要的闪存技术。 存储器的带宽指是指每秒可传输（读出/写入）的最大数据总量。其与存储器总线的工作频率、也与数据线的位数（位宽、宽度）和每个总线周期的传输次数有关。NOR flash 和NAND flash 是市场上主要的两种闪存技术；NOR flash ROM是以字节为单位进行随机存取，但写入和擦除速度较慢，影响他的性能。NAND flash ROM 以页（行0为单位进行随机存取，在容量，使用寿命，成本方面有优势。但读出速度较慢，编程较为复杂，大多用于数据存储。数码相机存储卡和U盘中的flash均为NAND FLASH 。典型片外存储器的带宽及容量计算。带宽=总线频率数据宽度/8*传输次数总线周期=1332MB/s；存储器容量V，地址总线M，数据总线N,V=。如地址总线20条，数据总线16条，V=16Mb=2M.3.4 I/O接口及常用的I/O设备3.4.1 通用I/O接口GPIO 输入 缓冲 输出 锁存 三态：0态，1态 高阻态3.4.2 集成电路互连总线接口I2C连接嵌入式处理器及其外围器件 串行半双传输的总线标准 主动发起数据传输操作的I2C器件是 主控器件，否则是从器件。有两条信号线。一数据线SDA,二时钟线SCL,SDA上的数据必须在时钟的高电平周期保持稳定，他的高低电平只能在时钟信号线是低电平时才能实现。涉及操作时序：启动和停止条件 数据传输格式 应答（ACK）信号传送 读/写操作 总线仲裁 异常中断条件3.4.3 串行外设接口SPI同步串行外设接口 基于SPI接口的外围设备主包：flash ROM,RAM ,A/D转换器 网络控制器 MCU。一般4条线：串行时钟线SCK，主机输入/从机输出数据线MISO,主机输出/从机输入数据线MOSI，和低电平有效的从机选择线SSEL3.4.4 串行异步通信接口UART全双工异步串行通信 由发送器，接收器，控制单元，波特率发生器构成发送模式：先进先出(FIFO)模式 普通发送模式 查询发送方式接收模式：先进先出(FIFO)模式 普通发送模式3.4.5 通用串行总线USB Universal serial BUS 采用反转不归零制编码（NON-return to zero, NRZI）,即电平保持时传输逻辑1，反转时传输0.半双工差分方式传输3.4.6 高清多媒体接口HDMIHigh definition multimedia interface， 一种数字化/音频接口，同时传输音频/视频信号而无须再传输前进行数模，模数转换。HDMI 在STM32F100中也成为CEC（consumer electronics control）接口，即消费电子控制接口。19针和29针 即插即用3.4.7 常用输入设备键盘 触摸屏 其他感应传感器键盘：线性键盘（一个键盘占一个引脚） 矩阵键盘（行列矩阵 扫描法，反转法读取键值）触摸屏：电阻式（软屏）结构简单，价格低，电容式（硬屏）复杂，贵3.4.8 输出设备LED灯 数码管 LCD显示设备（接口标准，VGA,video graphics array 视频图形阵列 ,DVI,digital visual interface两种主要形式，现在开始流行HDMI）VGA,video graphics array 视频图形阵列 /item/VGA/258838?fr=aladdinDVI,digital visual interface 数字视频接口 /item/DVIHDMI High Definition Multimedia Interface（高分辨率多媒体接口 3.6 嵌入式系统外部通信接口1. 基于UART的RS-232/RS-485接口2. CAN总线接口 基于SPI（串行外设接口）的CAN总线扩展接口 基于并行总线的CAN总线扩展接口 CAN总线的数据帧由7个不同的域组成，按照顺序排列为帧起始，仲裁域，控制域，数据域，校验域（CRC欲），应答域，帧结尾。3. 以太网通信接口 3.1基于内置以太网控制器的以太网接口 3.2 不带内置以太网控制器的以太网接口以太网控制器DM9000以太网水晶接头RJ-45网络变压器H1102 主要用于信号电平耦合，增强信号，使其传输距离更远。4. 常用无线通信接口 GPS模块（global positioning system） 北斗模块 GPRS模块 通用分组无线服务 WIFI模块 使用IEEE 802.11系列协议的无线局域网又称wifi（wireless fidelity 即无线保真） 蓝牙模块 射频通信模块如 SI4432，SI1000,第4章 嵌入式软件系统4.1.2 嵌入式系统的软件结构1. 简单的轮询结构 round-robin 应用程序重复循环检查每一个外部输入条件，一旦有需要处理的任务，则进行相应的处理。2. 带中断的轮循结构 也称中断驱动结构或前后台结构 后台是一个循环执行的轮询程序，前台则由若干个中断服务程序组成。3. 监控式操作系统+应用软件结构 嵌入式操作系统 embedded operating system EOS 4. 通用嵌入式操作系统+应用软件结构 嵌入式系统软件控制和管理系统中的资源，为嵌入式应用提供支持，通常可分为硬件抽象层（驱动层），操作系统层，中间件层。 中间件（middleware）软件是指出来操作系统内核，设备驱动程序和应用软件之外的系统软件。 中间件是具有标准程序接口和协议的通用服务。通用的中间件有JAVA虚拟机中间件，数据库访问中间件、图形和图像处理中间件，面向特定应用的有数字电视中间件，嵌入式RFID中间件。嵌入式系统通常是在开发主机上进行交叉开发的，所以在开发主机和嵌入式目标机上运行着大量的支撑软件：指辅助嵌入式系统设计、开发及测试的工具软件，包括系统分析设计工具、在线仿真工具、交叉编译器、源程序模拟器和配置管理器。大部分自称软件运行在开发平台上，在调试阶段，嵌入式系统目标平台上也会运行一些开发工具的代理程序（agent）。 4.1.3 硬件抽象层与板级支持包BSP1. 概念 hardware abstract layer HAL board support package BSP 都是嵌入式系统的底层软件。将嵌入式系统软件中位于操作系统层与硬件之间的、与硬件相关的软件层统称为硬件抽象层，而板级支持包则被看作是硬件抽象层与在特定操作系统环境系下的具体实现。2. BSP实际上是一些汇编程序和 C语言代码相结合的操作系统底层软件。包括初始化程序，设备驱动程序，配置文件，和引导加载程序。3. 和实例是altera公司推出的位哈佛结构用户可配置的通用软核处理器。builder开发工具Windowembeddedcompact（）微软公司推出由引导加载程序（bootloader）、适配器（）、设备驱动程序、配置文件和内核无关的传输层（）组成。Boot引导只读存储器. .设备驱动程序指直接与硬件相互作用并控制硬件的软件。通常以一组函数的形式出现，该函数封装了对硬件（包或虚拟硬件）的操作。一般功能包括：设备初始化、设备打开或关闭、设备读取和写入（数据收发）、设备状态查询和设备控制操作。操作系统有高性能事实内核wind、文件系统、系统、网络协议栈和板级支持包组成。、网络驱动程序和驱动程序等构成硬件抽象层。引导加载程序嵌入式下加电后执行的第一批最初操作是引导或者自举（boot），对应的程序成为引导程序或者加载程序，英文术语boot loader 主要完成内存加电自检、外设存在自检，内存地址映射，初始化外围设备，内存地址寻址，加载和启动操作系统。对于嵌入式linux系统，boot loader 主要完成的工作步骤如下：1.初始化处理器及外设的硬件资源配置2.建立内存空间的映射，使能MMU，是系统地内存和外存地址变换激活，为最终调用操作系统内核做准备3，装在操作系统影响到内