1、GPIO原理與結(jié)構(gòu)

GPIO是I/O的最基本形式，它是一組輸入引腳或輸出引腳。有些GPIO引腳能夠加以編程改變工作方向，通常有兩個(gè)控制寄存器：數(shù)據(jù)寄存器和數(shù)據(jù)方向寄存器。數(shù)據(jù)方向寄存器設(shè)置端口的方向。

如果將引腳設(shè)置為輸出，那么數(shù)據(jù)寄存器將控制著該引腳狀態(tài)。若將引腳設(shè)置為輸入，則此輸入引腳的狀態(tài)由引腳上的邏輯電路層來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)它的控制。

2、A/D接口

(1)A/D轉(zhuǎn)換器是把電模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的電路。

實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換的方法有很多，常用的方法有計(jì)數(shù)法、雙積分法和逐次逼進(jìn)法。

(2)計(jì)數(shù)式A/D轉(zhuǎn)換法

其電路主要部件包括：比較器、計(jì)數(shù)器、D/A轉(zhuǎn)換器和標(biāo)準(zhǔn)電壓源。

其工作原理簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是，有一個(gè)計(jì)數(shù)器，從0開(kāi)始進(jìn)行加1計(jì)數(shù)，每進(jìn)行一次加1，該數(shù)值作為D/A轉(zhuǎn)換器的輸入，其產(chǎn)生一個(gè)比較電壓VO與輸入模擬電壓VIN進(jìn)行比較。如果VO小于VIN則繼續(xù)進(jìn)行加1計(jì)數(shù)，直到VO大于VIN，這時(shí)計(jì)數(shù)器的累加數(shù)值就是A/D轉(zhuǎn)換器的輸出值。

這種轉(zhuǎn)換方式的特點(diǎn)是簡(jiǎn)單，但是速度比較慢，特別是模擬電壓較高時(shí)，轉(zhuǎn)換速度更慢。例如對(duì)于一個(gè)8位A/D轉(zhuǎn)換器，若輸入模擬量為最大值，計(jì)數(shù)器要從0開(kāi)始計(jì)數(shù)到255，做255次D/A轉(zhuǎn)換和電壓比較的工作，才能完成轉(zhuǎn)換。

(3)雙積分式A/D轉(zhuǎn)換法

其電路主要部件包括：積分器、比較器、計(jì)數(shù)器和標(biāo)準(zhǔn)電壓源。

其工作原理是，首先電路對(duì)輸入待測(cè)電壓進(jìn)行固定時(shí)間的積分，然后換為標(biāo)準(zhǔn)電壓進(jìn)行固定斜率的反向積分，反向積分進(jìn)行到一定時(shí)間，便返回起始值。

由于使用固定斜率，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)電壓進(jìn)行反向積分的時(shí)間正比于輸入模擬電壓值，輸入模擬電壓越大，反向積分回到起始值的時(shí)間越長(zhǎng)。只要用標(biāo)準(zhǔn)的高頻時(shí)鐘脈沖測(cè)定反向積分花費(fèi)的時(shí)間，就可以得到相應(yīng)于輸入模擬電壓的數(shù)字量，也就完成了A/D轉(zhuǎn)換。

其特點(diǎn)是，具有很強(qiáng)的抗工頻干擾能力，轉(zhuǎn)換精度高，但轉(zhuǎn)換速度慢，通常轉(zhuǎn)換頻率小于10Hz，主要用于數(shù)字式測(cè)試儀表、溫度測(cè)量等方面。

(4)逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換法

其電路主要部件包括：比較器、D/A轉(zhuǎn)換器、逐次逼近寄存器和基準(zhǔn)電壓源。

其工作原理是，實(shí)質(zhì)上就是對(duì)分搜索法，和平時(shí)天平的使用原理一樣。在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，由D/A轉(zhuǎn)換器從高位到低位逐位增加轉(zhuǎn)換位數(shù)，產(chǎn)生不同的輸出電壓，把輸入電壓與輸出電壓進(jìn)行比較而實(shí)現(xiàn)。

首先使最高位為1，這相當(dāng)于取出基準(zhǔn)電壓的1/2與輸入電壓比較，如果在輸入電壓小于1/2的基準(zhǔn)電壓，則最高位置0，反之置1。之后，次高位置1，相當(dāng)于在1/2的范圍中再作對(duì)分搜索，以此類(lèi)推，逐次逼近。

其特點(diǎn)是，速度快，轉(zhuǎn)換精度高，對(duì)N位A/D轉(zhuǎn)換器只需要M個(gè)時(shí)鐘脈沖即可完成，一般可用于測(cè)量幾十到幾百微秒的過(guò)渡過(guò)程的變化，是目前應(yīng)用最普遍的轉(zhuǎn)換方法。

(5)A/D轉(zhuǎn)換的重要指標(biāo)(有可能考一些簡(jiǎn)單的計(jì)算)

A、分辨率：反映A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入微小變化響應(yīng)的能力，通常用數(shù)字輸出最低位(LSB)所對(duì)應(yīng)的模擬電壓的電平值表示。n位A/D轉(zhuǎn)換器能反映1/2n滿(mǎn)量程的模擬輸入電平。

B、量程：所能轉(zhuǎn)換的模擬輸入電壓范圍，分為單極性和雙極性?xún)煞N類(lèi)型。

C、轉(zhuǎn)換時(shí)間：完成一次A/D轉(zhuǎn)換所需要的時(shí)間，其倒數(shù)為轉(zhuǎn)換速率。

D、精度：精度與分辨率是兩個(gè)不同的概念，即使分辨率很高，也可能由于溫漂、線性度等原因使其精度不夠高。精度有絕對(duì)精度和相對(duì)精度兩種表示方法。通常用數(shù)字量的最低有效位LSB的分?jǐn)?shù)值來(lái)表示絕對(duì)精度，用其模擬電壓滿(mǎn)量程的百分比來(lái)表示相對(duì)精度。

例如，滿(mǎn)量程10V，10位A/D芯片，若其絕對(duì)精度為±1/2LSB，則其最小有效位LSB的量化單位為：10/1024=9.77mv，其絕對(duì)精度為9.77mv/2=4.88mv，相對(duì)精度為：0.048%。

3、D/A接口基本

(1)D/A轉(zhuǎn)換器使將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量。

(2)在集成電路中，通常采用T型網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬電流，再由運(yùn)算放大器將模擬電路轉(zhuǎn)換為模擬電壓。進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換實(shí)際上需要上面的兩個(gè)環(huán)節(jié)。

(3)D/A轉(zhuǎn)換器的分類(lèi)：

A、電壓輸出型：常作為高速D/A轉(zhuǎn)換器。

B、電流輸出型：一般外接運(yùn)算放大器使用。

C、乘算型：可用作調(diào)制器和使輸入信號(hào)數(shù)字化地衰減。

(4)D/A轉(zhuǎn)換器的主要指標(biāo)：分辨率、建立時(shí)間、線性度、轉(zhuǎn)換精度、溫度系數(shù)。

4、鍵盤(pán)接口

(1)鍵盤(pán)的兩種形式：線性鍵盤(pán)和矩陣鍵盤(pán)。

(2)識(shí)別鍵盤(pán)上的閉合鍵通常有兩種方法：行掃描法和行反轉(zhuǎn)法。

(3)行掃描法是矩陣鍵盤(pán)按鍵常用的識(shí)別方法，此方法分為兩步進(jìn)行：

A、識(shí)別鍵盤(pán)哪一列的鍵被按下：讓所有行線均為低電平，查詢(xún)各列線電平是否為低，如果有列線為低，則說(shuō)明該列有按鍵被按下，否則說(shuō)明無(wú)按鍵按下。

B、如果某列有按鍵按下，識(shí)別鍵盤(pán)是哪一行按下：逐行置低電平，并置其余各行為高電平，查詢(xún)各列的變化，如果列電平變?yōu)榈碗娖剑瑒t可確定此行此列交叉點(diǎn)處按鍵被按下。

5、顯示接口

LCD的基本原理是，通過(guò)給不同的液晶單元供電，控制其光線的通過(guò)與否，從而達(dá)到顯示的目的。

LCD的光源提供方式有兩種：投射式和反射式。筆記本電腦的LCD顯示器為投射式，屏的背后有一個(gè)光源，因此外界環(huán)境可以不需要光源。一般微控制器上使用的LCD為反射式，需要外界提供電源，靠反射光來(lái)工作。電致發(fā)光(EL)是液晶屏提供光源的一種方式。

按照液晶驅(qū)動(dòng)方式分類(lèi)，常見(jiàn)的LCD可以分為三類(lèi)：扭轉(zhuǎn)向列類(lèi)(TN)、超扭曲向列型(STN)和薄膜晶體管型(TFT)。

市面上出售的LCD有兩種類(lèi)型：帶有驅(qū)動(dòng)電路的LCD顯示模塊，只要總線方式驅(qū)動(dòng);沒(méi)有驅(qū)動(dòng)電路的LCD顯示器，使用控制器掃描方式。

通常，LCD控制器工作的時(shí)候，通過(guò)DMA請(qǐng)求總線，直接通過(guò)SDRAM控制器讀取SDRAM中指定地址(顯示緩沖區(qū))的數(shù)據(jù)，此數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)LCD控制器轉(zhuǎn)換成液晶屏掃描數(shù)據(jù)格式，直接驅(qū)動(dòng)液晶顯示器。

VGA接口本質(zhì)上是一個(gè)模擬接口，一般都采用統(tǒng)一的15引腳接口，包括2個(gè)NC信號(hào)、3根顯示器數(shù)據(jù)總線、5個(gè)GND信號(hào)、3個(gè)RGB色彩分量、1個(gè)行同步信號(hào)和1個(gè)場(chǎng)同步信號(hào)。其色彩分量采用的電平標(biāo)準(zhǔn)為EIA定義的RS343標(biāo)準(zhǔn)。

6、觸摸屏接口

(1)按工作原理分，觸摸屏可以分為：表面聲波屏、電容屏、電阻屏和紅外屏幾種。

(2)觸摸屏的控制采用專(zhuān)業(yè)芯片，例如ADS7843。

7、音頻接口

(1)基本原理：麥克風(fēng)輸入的數(shù)據(jù)經(jīng)音頻編解碼器解碼完成A/D轉(zhuǎn)換，解碼后的音頻數(shù)據(jù)通過(guò)音頻控制器送入DSP或CPU進(jìn)行相應(yīng)的處理，然后數(shù)據(jù)經(jīng)音頻控制器發(fā)送給音頻編碼器，經(jīng)編碼D/A轉(zhuǎn)換后由揚(yáng)聲器輸出。

(2)數(shù)字音頻的格式有多種，最常用的是下面三種：

A、采用數(shù)字音頻(PCM)：是CD或DVD采用的數(shù)據(jù)格式。其采樣頻率為44.1kHz。精度為16位時(shí)，PCM音頻數(shù)據(jù)速率為1.41Mb/s;精度為32位時(shí)為2.42 Mb/s。一張700MB的CD可以保存大約60分鐘的16位PCM數(shù)據(jù)格式的音樂(lè)。

B、MPEG層3音頻(MP3)：MP3播放器采用的音頻格式。立體聲MP3數(shù)據(jù)速率為112kb/s至128kb/s。

C、ATSC數(shù)字音頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)(AC3)：數(shù)字TV、HDTV和電影數(shù)字音頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，立體聲AC3編碼后的數(shù)據(jù)速率為192kb/s。

(3)IIS是音頻數(shù)據(jù)的編碼或解碼常用的串行音頻數(shù)字接口。IIS總線只處理聲音數(shù)據(jù)，其他控制信號(hào)等則需要單獨(dú)傳輸。IIS使用了3根串行總線：數(shù)據(jù)線SD、字段選擇線WS、時(shí)鐘信號(hào)線SCK。

(4)當(dāng)接收方和發(fā)送方的數(shù)據(jù)字段寬度不一樣時(shí)，發(fā)送方不考慮接收方的數(shù)據(jù)字段寬度。如果發(fā)送方發(fā)送的數(shù)據(jù)字段小于系統(tǒng)字段寬度，就在低位補(bǔ)0;如果發(fā)送方的數(shù)據(jù)寬度大于接收方的寬度，則超過(guò)LSB的部分被截?cái)?。字段選擇WS用來(lái)選擇左右聲道，WS=0表示選擇左聲道;WS=1表示選擇右聲道。此外，WS能讓接收設(shè)備存儲(chǔ)前一個(gè)字節(jié)，并準(zhǔn)備接收下一個(gè)字節(jié)。

8、串行接口

(1)串行通信是指，使數(shù)據(jù)一位一位地進(jìn)行傳輸而實(shí)現(xiàn)的通信。與并行通信相比，串行通信具有傳輸線少、成本低等優(yōu)點(diǎn)，特別適合遠(yuǎn)距離傳送;缺點(diǎn)使速度慢。

(2)串行數(shù)據(jù)傳送有3種基本的通信模式：單工、半雙工、全雙工。

(3)串行通信在信息格式上可以分為2種方式：同步通信和異步通信。

A、異步傳輸：把每個(gè)字符當(dāng)作獨(dú)立的信息來(lái)傳輸，并按照一固定且預(yù)定的時(shí)序傳送，但在字符之間卻取決于字符與字符的任意時(shí)序。異步通信時(shí)，字符是一幀一幀傳送的，每幀字符的傳送靠起始位來(lái)同步。一幀數(shù)據(jù)的各個(gè)代碼間間隔是固定的，而相鄰兩幀數(shù)據(jù)其時(shí)間間隔是不固定的。

B、同步傳輸：同步方式不僅在字符之間是同步的，而且在字符與字符之間的時(shí)序仍然是同步的，即同步方式是將許多字符******成一字符塊后，在每塊信息之前要加上1～2個(gè)同步字符，字符塊之后再加入適當(dāng)?shù)腻e(cuò)誤檢測(cè)數(shù)據(jù)才傳送出去。

(4)異步通信必須遵循3項(xiàng)規(guī)定：

A、字符格式：起始位+數(shù)據(jù)+校驗(yàn)位+停止位(檢驗(yàn)位可無(wú))，低位先傳送。

B、波特率：每秒傳送的位數(shù)。

C、校驗(yàn)位：奇偶檢驗(yàn)。a、奇校驗(yàn)：要使字符加上校驗(yàn)位有奇數(shù)個(gè)“1”。b、偶檢驗(yàn)：要使字符加上校驗(yàn)位有偶數(shù)個(gè)“1”。

(5)RS-232C的電氣特性：負(fù)邏輯。

A、在TxD和RxD上：邏輯1為-3V～-15V，邏輯0為3V～15V。

B、在TES、CTS、DTR、DCD等控制線上：信號(hào)有效(ON狀態(tài))為3V～15V、信號(hào)無(wú)效(OFF狀態(tài))為-3V～-15V

(6)TTL標(biāo)準(zhǔn)與RS-232C標(biāo)準(zhǔn)之間的電平轉(zhuǎn)換利用集成芯片RS232實(shí)現(xiàn)。

(7)RS-422串行通信接口

A、RS-422是一種單機(jī)發(fā)送、多機(jī)接收的單向、平衡傳輸規(guī)范，傳輸速率可達(dá)10Mb/s。

B、RS-422采用差分傳輸方式，也稱(chēng)做平衡傳輸，使用一對(duì)雙絞線。

C、RS-422需要一終端電阻，要求其阻值約等于傳輸電纜的特性阻抗。

(8)RS-485串行總線接口

A、RS-485是在RS-422的基礎(chǔ)上建立的標(biāo)準(zhǔn)，增加了多點(diǎn)、雙向通信能力，通信距離可為幾十米到上千米。

B、RS-485收發(fā)器采用平衡發(fā)送和差分接收，具有抑制共模干擾的能力。

C、RS-485需要兩個(gè)終端電阻。在近距離(300m一下)傳輸可不需要終端電阻。

9、并行接口

并行接口的數(shù)據(jù)傳輸率比串行接口快8倍，標(biāo)準(zhǔn)并行接口的數(shù)據(jù)傳輸率為1Mb/s，一般用來(lái)連接打印機(jī)、掃描儀等，所以又稱(chēng)打印口。

并行接口可以分為SPP(標(biāo)準(zhǔn)并口)、EPP(增強(qiáng)型并口)和ECP(擴(kuò)展型并口)。

并行總線分為標(biāo)準(zhǔn)和非標(biāo)準(zhǔn)兩類(lèi)。常用的并行標(biāo)準(zhǔn)總線有IEEE 488總線和ANSI SCSI總線。MXI總線是一種高性能非標(biāo)準(zhǔn)的通用多用戶(hù)并行總線。

10、PCI接口

PCI總線是地址、數(shù)據(jù)多路復(fù)用的高性能32位和64位總線，是微處理器與外圍控制部件、外圍附加板之間的互連機(jī)構(gòu)。

從數(shù)據(jù)寬度上看，PCI定義了32位數(shù)據(jù)總線，且可擴(kuò)展為64位。從總線速度上分，有33MHz和66MHz兩種。

與ISA總線相比，PCI總線的地址總線與數(shù)據(jù)總線分時(shí)復(fù)用，支持即插即用、中斷共享等功能。

11、USB接口

(1)USB總線的主要特點(diǎn)：

A、使用簡(jiǎn)單，即插即用。

B、每個(gè)USB系統(tǒng)中都有主機(jī)，這個(gè)USB網(wǎng)絡(luò)中最多可以連接127個(gè)設(shè)備。

C、應(yīng)用范圍廣，支持多個(gè)設(shè)備同時(shí)操作。

D、低成本的電纜和連接器，使用統(tǒng)一的4引腳插頭。

E、較強(qiáng)的糾錯(cuò)能力。

F、較低的協(xié)議開(kāi)銷(xiāo)帶來(lái)了高的總線性能，且適合于低成本外設(shè)的開(kāi)發(fā)。

G、支持主機(jī)與設(shè)備之間的多數(shù)據(jù)流和多消息流傳輸，且支持同步和異步傳輸類(lèi)型。

H、總線供電，能為設(shè)備提供5V/100mA的供電。

(2)USB系統(tǒng)由3部分來(lái)描述：USB主機(jī)、USB設(shè)備和USB互連。

(3)USB總線支持的數(shù)據(jù)傳輸率有3種：高速信令位傳輸率為480Mb/s;全速信令位傳輸率為12Mb/s;全速信令位傳輸率為1.5Mb/s。

(4)USB總線電纜有4根線：一對(duì)雙絞信號(hào)線和一對(duì)電源線。

(5)USB是一種查詢(xún)總線，由主控制器啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳輸。USB上所掛接的外設(shè)通過(guò)由主機(jī)調(diào)度的、基于令牌的協(xié)議來(lái)共享USB帶寬。

(6)大部分總線事務(wù)涉及3個(gè)包的傳輸：

A、令牌包：指示總線上要執(zhí)行什么事務(wù)，欲尋址的USB設(shè)備及數(shù)據(jù)傳送方向。

B、數(shù)據(jù)包：傳輸數(shù)據(jù)或指示它沒(méi)有數(shù)據(jù)要傳輸。

C、握手包：指示傳輸是否成功。

(7)主機(jī)與設(shè)備端點(diǎn)之間的USB數(shù)據(jù)傳輸模型被稱(chēng)作管道。管道有兩種類(lèi)型：流和消息。消息數(shù)據(jù)具有USB定義的結(jié)構(gòu)，而數(shù)據(jù)流沒(méi)有。

(8)事務(wù)調(diào)度表允許對(duì)某些流管道進(jìn)行流量控制，在硬件級(jí)，通過(guò)使用NAK(否認(rèn))握手信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)傳輸率，以防止緩沖區(qū)上溢或下溢產(chǎn)生。

(9)USB設(shè)備最大的特點(diǎn)是即插即用。

(10)工作原理：USB設(shè)備插入U(xiǎn)SB端點(diǎn)時(shí)，主機(jī)都通過(guò)默認(rèn)地址0與設(shè)備的端點(diǎn)0進(jìn)行通信。在這個(gè)過(guò)程中，主機(jī)發(fā)出一系列試圖得到描述符的標(biāo)準(zhǔn)請(qǐng)求，通過(guò)這些請(qǐng)求，主機(jī)得到所有感興趣的設(shè)備信息，從而知道了設(shè)備的情況以及該如何與設(shè)備通信。

隨后主機(jī)通過(guò)發(fā)出Set Address請(qǐng)求為設(shè)備設(shè)置一個(gè)唯一的地址。以后主機(jī)就通過(guò)為設(shè)備設(shè)置好的地址與設(shè)備通信，而不再使用默認(rèn)地址0。

12、SPI接口

SPI是一個(gè)同步協(xié)議接口，所有的傳輸都參照一個(gè)共同的時(shí)鐘，這個(gè)同步時(shí)鐘有主機(jī)產(chǎn)生，接收數(shù)據(jù)的外設(shè)使用時(shí)鐘來(lái)對(duì)串行比特流的接收進(jìn)行同步化。

在多個(gè)設(shè)備連接到主機(jī)的同一個(gè)SPI接口時(shí)，主機(jī)通過(guò)從設(shè)備的片選引腳來(lái)選擇。

SPI主要使用4個(gè)信號(hào)：主機(jī)輸出/從機(jī)輸入(MOSI)，主機(jī)輸入/從機(jī)輸出(MISO)、串行時(shí)鐘SCLK和外設(shè)片選CS。

主機(jī)和外設(shè)都包含一個(gè)串行移位寄存器，主機(jī)通過(guò)向它的SPI串行寄存器寫(xiě)入一個(gè)字節(jié)來(lái)發(fā)起一次數(shù)據(jù)傳輸。寄存器通過(guò)MOSI信號(hào)線將字節(jié)傳送給外設(shè)，外設(shè)也將自己移位寄存器中的內(nèi)容通過(guò)MISO信號(hào)線返回給主機(jī)，這樣，兩個(gè)移位寄存器中的內(nèi)容就被交換了。

外設(shè)的寫(xiě)操作和讀操作時(shí)同步完成的，因此SPI成為一個(gè)很有效的協(xié)議。

如果只是進(jìn)行寫(xiě)操作，主機(jī)只需忽略收到的字節(jié);反過(guò)來(lái)，如果主機(jī)要讀取外設(shè)的一個(gè)字節(jié)，就必須發(fā)送一個(gè)空字節(jié)來(lái)引發(fā)從機(jī)的傳輸。

13、IIC接口

IIC總線是具備總線仲裁和高低速設(shè)備同步等功能的高性能多主機(jī)總線。

IIC總線上需要兩條線：串行數(shù)據(jù)線SDA和串行時(shí)鐘線SCL。

總線上的每個(gè)器件都有唯一的地址以供識(shí)別，而且各器件都可以作為一個(gè)發(fā)送器或者接收器(由器件的功能決定)。

IIC總線有4種操作模式：主發(fā)送、主接收、從發(fā)送、從接收。

IIC在傳送數(shù)據(jù)過(guò)程有3種類(lèi)型信號(hào)：

A、開(kāi)始信號(hào)：SCL為低電平時(shí)，SDA由高向低跳變。

B、結(jié)束信號(hào)：SCL為低電平時(shí)，SDA由低向高跳變。

C、應(yīng)答信號(hào)：接收方在收到8位數(shù)據(jù)后，在第9個(gè)脈沖向發(fā)送方發(fā)出特點(diǎn)的低電平。

主器件發(fā)送一個(gè)開(kāi)始信號(hào)后，它還會(huì)立即送出一個(gè)從地址，來(lái)通知將與它進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的從器件。1個(gè)字節(jié)的地址包括7位地址信息和1位傳輸方向指示位，如果第7位為0，表示要進(jìn)行一個(gè)寫(xiě)操作，如果為1，表示要進(jìn)行一個(gè)讀操作。

SDA線上傳輸?shù)拿總€(gè)字節(jié)長(zhǎng)度都是8位，每次傳輸種字節(jié)的數(shù)量沒(méi)有限制的。在開(kāi)始信號(hào)后面的第一個(gè)字節(jié)是地址域，之后每個(gè)傳輸字節(jié)后面都有一個(gè)應(yīng)答位(ACK)，傳輸中串行數(shù)據(jù)的MSB(字節(jié)高位)首先發(fā)送。

如果數(shù)據(jù)接收方無(wú)法再接收更多的數(shù)據(jù)，它可以通過(guò)將SCL保持低電平來(lái)中斷傳輸，這樣可以迫使數(shù)據(jù)發(fā)送方等待，直到SCL被重新釋放。這樣可以達(dá)到高低速設(shè)備同步。

IIC總線的工作過(guò)程：SDA和SCL都是雙向的?？臻e的時(shí)候，SDA和SCL都是高電平，只有SDA變?yōu)榈碗娖剑又鳶CL再變?yōu)榈碗娖?，IIC總線的數(shù)據(jù)傳輸才開(kāi)始。SDA線上被傳輸?shù)拿恳晃辉赟CL的上升沿被采樣，該位必須一直保持有效到SCL再次變?yōu)榈碗娖?，然后SDA就在SCL再次變?yōu)楦唠娖街皞鬏斚乱粋€(gè)位。最后，SCL變回高電平，接著SDA也變?yōu)楦唠娖剑硎緮?shù)據(jù)傳輸結(jié)束。

14、以太網(wǎng)接口

最常用的以太網(wǎng)協(xié)議是IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)。

傳輸編碼(06和07年都有)：曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼。

A、曼徹斯特編碼：每位中間有一個(gè)電平跳變，從高到底的跳變表示“0”，從低到高的跳變表示為“1”。

B、差分曼徹斯特編碼：每位中間有一個(gè)電平跳變，利用每個(gè)碼元開(kāi)始時(shí)有無(wú)跳變來(lái)表示“0”或“1”，有跳變?yōu)椤?”，無(wú)跳變?yōu)椤?”。

相比之下，曼徹斯特編碼編碼簡(jiǎn)單，差分曼徹斯特編碼提供更好的噪聲抑制性能。

以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸特點(diǎn)：

A、所有數(shù)據(jù)位的傳輸由低位開(kāi)始，傳輸?shù)奈涣鲿r(shí)用曼徹斯特編碼。

B、以太網(wǎng)是基于沖突檢測(cè)的總線復(fù)用方法，由硬件自動(dòng)執(zhí)行。

C、傳輸?shù)臄?shù)據(jù)長(zhǎng)度，目的地址DA+源地址SA+類(lèi)型字段TYPE+數(shù)據(jù)段DATA+填充位PAD，最小為60B，最大為1514B。

D、通常以太網(wǎng)卡可以接收3種地址的數(shù)據(jù)：廣播地址、多播地址、自己的地址。

E、任何兩個(gè)網(wǎng)卡的物理地址都不一樣，是世界上唯一的，網(wǎng)卡地址由專(zhuān)門(mén)機(jī)構(gòu)分配。

嵌入式以太網(wǎng)接口有兩種實(shí)現(xiàn)方法：

A、嵌入式處理器+網(wǎng)卡芯片(例如：RTL8019AS、CS8900等)

B、帶有以太網(wǎng)接口的處理器。

TCP/IP是一個(gè)分層協(xié)議，分為：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層。每層實(shí)現(xiàn)一個(gè)明確的功能，對(duì)應(yīng)一個(gè)或幾個(gè)傳輸協(xié)議，每層相對(duì)于它的下層都作為一個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)包來(lái)實(shí)現(xiàn)。每層上的協(xié)議如下：

A、應(yīng)用層：BSD套接字。

B、傳輸層：TCP、UDP。

C、網(wǎng)絡(luò)層：IP、ARP、ICMP、IGMP

D、數(shù)據(jù)鏈路層：IEEE802.3 Ethernet MAC

E、物理層：二進(jìn)制比特流。

ARP(地址解析協(xié)議)

A、網(wǎng)絡(luò)層用32位的地址來(lái)標(biāo)識(shí)不同的主機(jī)(即IP地址)，而鏈路層使用48位的物理地址(MAC)來(lái)標(biāo)識(shí)不同的以太網(wǎng)或令牌網(wǎng)接口。

B、ARP功能：實(shí)現(xiàn)從IP地址到對(duì)應(yīng)物理地址的轉(zhuǎn)換。

ICMP(網(wǎng)絡(luò)控制報(bào)文協(xié)議)

A、IP層用它來(lái)與其他主機(jī)或路由器交換錯(cuò)誤報(bào)文和其他重要控制信息。

B、ICMP報(bào)文是在IP數(shù)據(jù)包內(nèi)被傳輸?shù)摹?/p>

C、網(wǎng)絡(luò)診斷工具ping和traceroute其實(shí)就是ICMP協(xié)議。

IP(網(wǎng)際協(xié)議)

A、IP工作在網(wǎng)絡(luò)層，是TCP/IP協(xié)議族中最為核心的協(xié)議。

B、所有的TCP、UDP、ICMP及IGMP數(shù)據(jù)都以IP數(shù)據(jù)包格式傳輸。

C、TTL(生存時(shí)間字段)：指定了IP數(shù)據(jù)包的生存時(shí)間(數(shù)據(jù)包可以經(jīng)過(guò)的路由器數(shù))。

D、IP提供不可靠、無(wú)連接的數(shù)據(jù)包傳送服務(wù)，高效、靈活。a、不可靠：它不能保證數(shù)據(jù)包能成功到達(dá)目的地，任何要求的可靠性必須由上層來(lái)提供(如TCP)。如果發(fā)生某種錯(cuò)誤，IP有一個(gè)簡(jiǎn)單的錯(cuò)誤處理算法--丟棄該數(shù)據(jù)包，然后發(fā)送ICMP消息報(bào)給信源端。b、無(wú)連接：IP不維護(hù)任何關(guān)于后續(xù)數(shù)據(jù)包的狀態(tài)信息。每個(gè)數(shù)據(jù)包的處理都是相互獨(dú)立的。IP數(shù)據(jù)包可以不按順序接收，

(10)TCP(傳輸控制協(xié)議)

TCP協(xié)議是一個(gè)面向連接的可靠的傳輸層協(xié)議，它為兩臺(tái)主機(jī)提供高可靠性的端到端數(shù)據(jù)通信。

(11)UDP(用戶(hù)數(shù)據(jù)包協(xié)議)

UDP協(xié)議是一種無(wú)連接不可靠的傳輸層協(xié)議，它不保證數(shù)據(jù)包能到達(dá)目的地，可靠性有應(yīng)用層來(lái)提供。UDP協(xié)議開(kāi)銷(xiāo)少，和TCP相比更適合于應(yīng)用在低端的嵌入式領(lǐng)域中。

(12)端口：TCP和UDP采用16位端口號(hào)來(lái)識(shí)別上層的用戶(hù)，即應(yīng)用層協(xié)議，例如FTP服務(wù)的TCP端口號(hào)都是21，Telnet服務(wù)的TCP端口號(hào)都是23，TFTP服務(wù)的UDP端口號(hào)都是69。

15、CAN總線接口

CAN(Control Area Network，控制器局域網(wǎng))總線是一種多主方式的串行通信總線，是國(guó)際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場(chǎng)總線之一，最初被用于汽車(chē)環(huán)境中的電子控制網(wǎng)絡(luò)。一個(gè)CAN總線構(gòu)成的單一網(wǎng)絡(luò)中，理想情況下可以掛接任意多個(gè)節(jié)點(diǎn)，實(shí)際應(yīng)用中節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)受網(wǎng)絡(luò)硬件的電氣特性所限制。

總線信號(hào)使用差分電壓傳送。兩條信號(hào)線被稱(chēng)為CAN_H和CAN_L，靜態(tài)是均為2.5V左右，此時(shí)狀態(tài)表示邏輯1，也可以叫做“隱性”。用CAN_H比CAN_L高表示邏輯0，稱(chēng)為“顯性”，此時(shí)，通常電壓值為CAN_H=3.5V和CAN_L=1.5V。

當(dāng)“顯性”和“隱性”位同時(shí)發(fā)送的時(shí)候，最后總線數(shù)值將為“顯性”這種特性為CAN總線的仲裁奠定了基礎(chǔ)。

CAN總線的一個(gè)位時(shí)間可以分成4個(gè)部分：同步段、傳播時(shí)間段、相位緩沖段1和相位緩沖段2。

CAN總線的數(shù)據(jù)幀有兩種格式：標(biāo)準(zhǔn)格式和擴(kuò)展格式。包括：幀起始、仲裁場(chǎng)、控制場(chǎng)、數(shù)據(jù)場(chǎng)、CRC場(chǎng)、ACK場(chǎng)和幀結(jié)束。

CAN總線硬件接口包括：CAN總線控制器和CAN收發(fā)器。CAN控制器主要完成時(shí)序邏輯轉(zhuǎn)換等工作，例如菲利普的SJA1000。CAN收發(fā)器是CAN總線的物理層芯片，實(shí)現(xiàn)TTL電平到CAN總線電平特性的轉(zhuǎn)換，例如TJA1050。

16、xDSL接口

xDSL(數(shù)字用戶(hù)線路)技術(shù)是，在現(xiàn)有用戶(hù)電話線兩側(cè)同時(shí)接入專(zhuān)用的DSL調(diào)制解調(diào)設(shè)備，在用戶(hù)線上利用數(shù)字數(shù)字信號(hào)高頻帶寬較寬的特性直接采用數(shù)字信號(hào)傳輸，省去中間的A/D轉(zhuǎn)換，突破了模擬信號(hào)傳輸極限速率為56KB/s的閑置。

DSL技術(shù)主要分為對(duì)稱(chēng)和非對(duì)稱(chēng)兩大類(lèi)。

對(duì)成xDSL更適合于企業(yè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接應(yīng)用，例如文件傳輸、視頻會(huì)議等收發(fā)數(shù)據(jù)量大致相同的工作。

ASDL是近年發(fā)展的另一種寬帶接入技術(shù)，是利用雙絞銅線向用戶(hù)提供兩個(gè)方向上速率不對(duì)稱(chēng)的寬帶信息業(yè)務(wù)。

ADSL在一對(duì)電話線上同時(shí)傳送一路高速下行數(shù)據(jù)、一路較低速率上行數(shù)據(jù)、一路模擬電話。各信號(hào)之間采用頻分復(fù)用方式占用不同頻帶，低頻段傳送話音;中間窄頻帶傳送上行信道數(shù)據(jù)及控制信息;其余高頻段傳送下行信道數(shù)據(jù)、圖像或高速數(shù)據(jù)。

17、WLAN接口

WLAN(Wireless Local Area Network)是利用無(wú)線通信技術(shù)在一定的局部范圍內(nèi)建立的，是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與無(wú)線通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它以無(wú)線多址通道作為傳輸媒介，提供有線局域網(wǎng)的功能。

WLAN的標(biāo)準(zhǔn)：主要是針對(duì)物理層和媒質(zhì)訪問(wèn)控制層(MAC層)，涉及到所有使用的無(wú)線頻率范圍、控制接口通信協(xié)議等技術(shù)規(guī)范與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

A、IEEE 802.11：定義了物理層和MAC層規(guī)范，工作在2.4～2.4835GHz頻段，最高速率為2Mb/s，是IEEE最初制定的一個(gè)無(wú)線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。

B、IEEE 802.11b：工作在2.4～2.4835GHz頻段，最高速率為11Mb/s，傳輸距離50～150inch。采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式和基本模式兩種運(yùn)行模式。在數(shù)據(jù)傳輸速率方面可以根據(jù)實(shí)際情況在11Mb/s、5.5Mb/s、2 Mb/s、1 Mb/s的不同速率間自動(dòng)切換。

C、IEEE 802.11a：工作在5.15～8.825GHz頻段，最高速率為54Mb/s/72Mb/s，傳輸距離10～100m。

D、IEEE 802.11g：混合標(biāo)準(zhǔn)，擁有EEE 802.11a的傳輸速率，安全性較EEE 802.11b好，采用兩種調(diào)制方式，做到與EEE 802.11a和EEE 802.11b兼容。

WLAN有兩種網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型：對(duì)等網(wǎng)絡(luò)和基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。

18、藍(lán)牙接口

藍(lán)牙技術(shù)的目的：使特定的移動(dòng)電話、便鞋式電腦以及各種便攜通信設(shè)備的主機(jī)之間近距離內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫的資源共享。

藍(lán)牙技術(shù)的實(shí)質(zhì)內(nèi)容是要建立通用的無(wú)線空中接口及其控制軟件的公開(kāi)標(biāo)準(zhǔn)。其工作頻段為全球通用的2.4GHz ISM(即工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)學(xué))頻段，其數(shù)據(jù)傳輸速率為1Mb/s，采用時(shí)分雙工方案來(lái)實(shí)現(xiàn)全雙工傳輸，其理想的連接范圍為10cm～10m。

藍(lán)牙基帶協(xié)議是電路交換和分組交換的結(jié)合。

藍(lán)牙技術(shù)特點(diǎn)：

A、傳輸距離短，工作距離在10m以?xún)?nèi)。

B、采用跳頻擴(kuò)頻技術(shù)。

C、采用時(shí)分復(fù)用多路訪問(wèn)技術(shù)，有效地避免了“碰撞”和“隱藏終端”等問(wèn)題。

D、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

E、語(yǔ)言支持。

F、糾錯(cuò)技術(shù)，其采用的是FEC(前向糾錯(cuò))方案。

藍(lán)牙接口由3大單元組成：無(wú)線單元、基帶單元、鏈路管理與控制單元。

19、1394 接口

1394作為一種標(biāo)準(zhǔn)總線，可以在不同的工業(yè)設(shè)備之間架起一座溝通的橋梁，在一條總線上可以接入63個(gè)設(shè)備。

IEEE 1394的特點(diǎn)：

A、支持多種總線速度，適應(yīng)不同應(yīng)用要求。

B、即插即用，支持熱插拔。

C、支持同步和異步兩種傳輸方式。

D、支持點(diǎn)到點(diǎn)通信模式，IEEE 1394是多主總線。

E、遵循ANSI IEEE 1212控制及狀態(tài)寄存器(CSR)標(biāo)準(zhǔn)，定義了64位的地址空間，可尋址1024條總線的63個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)可包含256TB的內(nèi)存空間。

F、支持較遠(yuǎn)距離的傳輸。

G、支持公平仲裁原則，為每一種傳輸方式保證足夠的傳輸帶寬。

H、六線電纜具有電源線，可傳輸8～40V的直流電壓。

IEEE 1394的協(xié)議棧由3層組成：物理層、鏈路層和事務(wù)層，例外還有一個(gè)管理層。物理層和鏈路層由硬件構(gòu)成，而事務(wù)層主要由軟件實(shí)現(xiàn)。

A、物理層提供IEEE 1394的電氣和機(jī)械接口，功能是重組字節(jié)流并將它們發(fā)送到目的節(jié)點(diǎn)上去。

B、鏈路層提供了給事務(wù)層確認(rèn)的數(shù)據(jù)服務(wù)，包括：尋址、數(shù)據(jù)組幀和數(shù)據(jù)校驗(yàn)。

C、事務(wù)層為應(yīng)用提供服務(wù)。

D、管理層定義了一個(gè)管理節(jié)點(diǎn)所使用的所有協(xié)議、服務(wù)以及進(jìn)程。

20、電源接口

DC-DC轉(zhuǎn)換器有三種類(lèi)型：

A、線性穩(wěn)壓器：產(chǎn)生較輸入電壓低的電壓。

B、開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器：能升高電壓、降低電壓或翻轉(zhuǎn)輸入電壓。

C、充電泵：可以升高、降低或翻轉(zhuǎn)輸入電壓，但電流驅(qū)動(dòng)能力有限。

任何變壓器的轉(zhuǎn)換過(guò)程都不具有100%的效率，穩(wěn)壓器本省也使用電流(靜態(tài)電流)，這個(gè)電流來(lái)自輸入電流。靜態(tài)電流越大，穩(wěn)壓器功耗越大。

線性穩(wěn)壓器輸入輸出使用退耦電容來(lái)過(guò)濾，電容除了有助于平穩(wěn)電壓以外，還有利于去除電源中的瞬間短時(shí)脈沖波形干擾。

電壓與功耗之間的平方關(guān)系意味著理想高效的方法是在要求較低電壓的較低時(shí)鐘速率上執(zhí)行代碼，而不是先以最高的時(shí)鐘速率執(zhí)行代碼然后再轉(zhuǎn)為空閑休眠。

電源通常被認(rèn)為是整個(gè)系統(tǒng)的“心臟”，絕大多數(shù)電子設(shè)備50%～80%的節(jié)能潛力在于電源系統(tǒng)，研制開(kāi)發(fā)新型開(kāi)關(guān)電源是節(jié)能的主要舉措之一。

降低功耗的設(shè)計(jì)技術(shù)：

（1）采用低功耗器件，例如選用CMOS電路芯片。 （2）采用高集成度專(zhuān)用器件，外部設(shè)備的選擇也要盡量支持低功耗設(shè)計(jì)。 （3）動(dòng)態(tài)調(diào)整處理器的時(shí)鐘頻率和電壓，在允許的情況下盡量使用低頻率器件。 （4）利用“節(jié)電”工作方式。 （5）合理處理器件空余引腳：a、大多數(shù)數(shù)字電路的輸出端在輸出低電平時(shí)，其功耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于輸出高電平時(shí)的功耗，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該注意控制低電平的輸出時(shí)間，閑置時(shí)使其處于高電平輸出狀態(tài)。b、多余的非門(mén)、與非門(mén)的輸入端應(yīng)接低電平，多余的與門(mén)、或門(mén)的輸入端應(yīng)接高電平。c、ROM或RAM及其他有片選信號(hào)的器件，不要將“片選”引腳直接接地，避免器件長(zhǎng)。F、實(shí)現(xiàn)電源管理，設(shè)計(jì)外部器件電源控制電路，控制“耗電大戶(hù)”的供電情況。