关于嵌入式总线PPT课件

总线概念,在嵌入式处理器中总线是cpu、内存、输入、输出设备传递信息的公用通道。通过信号线上的信号表示信息，通过约定不同信号的先后次序即可约定操作如何实现。具有以下特性：（1）物理特性：指总线上部件在物理连接时表现出的一些特性，如插头与插座的几何尺寸、形状、引脚个数及排列顺序等。（2）功能特性：功能特性是指每一根信号线的功能，如地址总线用来表示地址码。数据总线用来表示传输的数据，控制总线表示总线上操作的命令、状态等。（3）电气特性：通常数据信号和地址信号定义高电平为逻辑1、低电平为逻辑0，控制信号则没有俗成的约定，如WE表示低电平有有效、Ready表示高电平有效。（4）时间特性：指在总线操作过程中每一根信号线上信号什么时候有效，通过这种信号有效的时序关系约定，确保了总线操作的正确进行。,51单片机总线结构,从功能上来说总线有：地址总线、数据总线和控制总线在51单片机中CPU通过地址总线、数据总线、控制总线对系统中其他模块进行控制。,51单片机内部总线结构简单、规则、易于扩展,51单片机的内部结构如图所示，主要包括CPU，存储器和I/O口时钟，定时器，中断以及串口。这些模块是通过地址总线、数据总线、控制总线和CPU通信。,从功能上来说嵌入式处理器内部总线都有以下三种，只是51单片机比较简单。（1）地址总线：用于传送单片机送出的地址信号，以便进行存储单元和I/O端口的选择。地址总线是单向的，只能由单片机向外发出。MCS-51单片机有16位地址总线扩展部件，因此其外部存储器扩展可达64KB,即216个地址单元。（2）数据总线：用于在单片机与存储器之间或单片机与I/O端口之间传送数据。数据总线是双向的，可以进行两个方向的数据传送。（3）控制总线：控制总线实际上是一组控制信号线，包括由单片机发出的，以及从其他部件送给单片机的信号线。用于传送控制命令，使单片机的各功能模块协调工作。,ARM总线框架,ARM是32位嵌入式处理器，发展到现在有很多体系。这里以Cortex-M4为例讲述一款ARM处理器的内部总线框架。主系统由32位多层AHB总线矩阵构成，可实现以下部分的互连：八条主控总线：Cortex-M4F内核I总线、D总线和S总线DMA1存储器总线DMA2存储器总线DMA2外设总线以太网DMA总线USBOTGHSDMA总线,七条被控总线：内部FlashICode总线内部FlashDCode总线主要内部SRAM1(112KB)辅助内部SRAM2(16KB)辅助内部SRAM3(64KB)（仅适用于STM32F42xxx和STM32F43xxx器件）AHB1外设（包括AHB-APB总线桥和APB外设）AHB2外设FSMC注：AHB(AdvancedHighperformanceBus）高级高性能总线，主要用于高性能模块(如CPU、DMA和DSP等)之间的连接。APB，是AdvancedPeripheralBus的缩写，这是一种外围总线。主要用于低带宽的周边外设之间的连接，例如UART。FSMC(FlexibleStaticMemoryController）可变静态存储控制器。一种新型的存储器扩展技术。在外部存储器扩展方面具有独特的优势，可根据系统的应用需要，方便地进行不同类型大容量静态存储器的扩展,ARM总线矩阵,ARM总线框架,S0：I总线此总线用于将Cortex-M4F内核的指令总线连接到总线矩阵。内核通过此总线获取指令。此总线访问的对象是包含代码的存储器（内部Flash/SRAM或通过FSMC的外部存储器）。S1：D总线此总线用于将Cortex-M4F数据总线和64KBCCM数据RAM连接到总线矩阵。S2：S总线此总线用于将Cortex-M4F内核的系统总线连接到总线矩阵。S3、S4：DMA存储器总线此总线用于将DMA存储器总线主接口连接到总线矩阵S5：DMA外设总线此总线用于将DMA外设主总线接口连接到总线矩阵。DMA通过此总线访问AHB外设或执行存储器间的数据传输。S6：以太网DMA总线此总线用于将以太网DMA主接口连接到总线矩阵。以太网DMA通过此总线向存储器存取数据。,S7：USBOTGHSDMA总线此总线用于将USBOTGHSDMA主接口连接到总线矩阵。USBOTGDMA通过此总线向存储器加载/存储数据。AHB/APB总线桥(APB)借助两个AHB/APB总线桥APB1和APB2，可在AHB总线与两个APB总线之间实现完全同步的连接，从而灵活选择外设频率。注：DMA(DirectMemoryAccess）直接内存存取。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。DMA传输将数据从一个地址空间复制到另外一个地址空间。当CPU初始化这个传输动作，传输动作本身是由DMA控制器来实行和完成。典型的例子就是移动一个外部内存的区块到芯片内部更快的内存区。,外部总线,嵌入式处理器与外围设备通信涉及到的总线技术RS232总线一般全双工通信，仅需几条信号线就可实现，如一条发送线、一条接收线及一条地线。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等波特，十分常用的一种通信总线。I2C总线是由PHILIPS公司开发的两线式串行总线,通过串行数据（SDA）线和串行时钟（SCL）线在连接到总线的器件间传递信息。很多芯片都集成了这种通信协议，如温度传感器DS18B02、温湿度传感器AM2321。SPI串行外设接口（SerialPeripheralInterface）的缩写。SPI，是一种高速的，全双工，同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线，它们是SDI（数据输入）、SDO（数据输出）、SCLK（时钟）、CS（片选）。,外部总线,USB总线它基于通用连接技术，实现外设的简单快速连接，达到方便用户、降低成本、扩展PC连接外设范围的目的。它可以为外设提供电源，而不像普通的使用串、并口的设备需要单独的供电系统。另外，快速是USB技术的突出特点之一，USB的最高传输率可达12Mbps比串口快100倍，比并口快近10倍，而且USB还能支持多媒体。CAN总线CAN是控制器局域网络(ControllerAreaNetwork,CAN)的简称，CAN总线是具有通信速率高、容易实现、且性价比高等诸多特点的一种已形成国际标准的现场总线。这些也是CAN总线应用于众多领域，具有强劲的市场竞争