嵌入式系統基礎及知識及接口技術(shù)總結

16、IIC接口

(1)IIC總線(xiàn)是具備總線(xiàn)仲裁和高低速設備同步等功能的高性能多主機總線(xiàn)。

(2)IIC總線(xiàn)上需要兩條線(xiàn)：串行數據線(xiàn)SDA和串行時(shí)鐘線(xiàn)SCL。

(3)總線(xiàn)上的每個(gè)器件都有唯一的地址以供識別，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)。

(4)IIC總線(xiàn)有4種操作模式：主發(fā)送、主接收、從發(fā)送、從接收。

(5)IIC在傳送數據過(guò)程******有3種類(lèi)型信號：

A、開(kāi)始信號：SCL為低電平時(shí)，SDA由高向低跳變。

B、結束信號：SCL為低電平時(shí)，SDA由低向高跳變。

C、應答信號：接收方在收到8位數據后，在第9個(gè)脈沖向發(fā)送方發(fā)出特點(diǎn)的低電平。

(6)主器件發(fā)送一個(gè)開(kāi)始信號后，它還會(huì )立即送出一個(gè)從地址，來(lái)通知將與它進(jìn)行數據通信的從器件。1個(gè)字節的地址包括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。

(7)SDA線(xiàn)上傳輸的每個(gè)字節長(cháng)度都是8位，每次傳輸種字節的數量沒(méi)有限制的。在開(kāi)始信號后面的第一個(gè)字節是地址域，之后每個(gè)傳輸字節后面都有一個(gè)應答位(ACK)，傳輸中串行數據的MSB(字節高位)首先發(fā)送。

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

(9)IIC總線(xiàn)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?，接?zhù)SCL再變?yōu)榈碗娖?，IIC總線(xiàn)的數據傳輸才開(kāi)始。SDA線(xiàn)上被傳輸的每一位在SCL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(zhù)SDA也變?yōu)楦唠娖?，表示數據傳輸結束。

17、以太網(wǎng)接口

(1)最常用的以太網(wǎng)協(xié)議是IEEE802.3標準。

(2)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)?ldquo;0”，無(wú)跳變?yōu)?ldquo;1”。

(3)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。

(4)以太網(wǎng)數據傳輸特點(diǎn)：

A、所有數據位的傳輸由低位開(kāi)始，傳輸的位流時(shí)用曼徹斯特編碼。

B、以太網(wǎng)是基于沖突檢測的總線(xiàn)復用方法，由硬件自動(dòng)執行。

C、傳輸的數據長(cháng)度，目的地址DA+源地址SA+類(lèi)型字段TYPE+數據段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種地址的數據：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)機構分配。

(5)嵌入式以太網(wǎng)接口有兩種實(shí)現方法：

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。

(6)TCP/IP是一個(gè)分層協(xié)議，分為：物理層、數據鏈路層、網(wǎng)絡(luò )層、傳輸層和應用層。每層實(shí)現一個(gè)明確的功能，對應一個(gè)或幾個(gè)傳輸協(xié)議，每層相對于它的下層都作為一個(gè)獨立的數據包來(lái)實(shí)現。每層上的協(xié)議如下：

A、應用層：BSD套接字。

B、傳輸層：TCP、UDP。

C、網(wǎng)絡(luò )層：IP、ARP、ICMP、IGMP

D、數據鏈路層：IEEE802.3 Ethernet MAC

E、物理層：二進(jìn)制比特流。

(7)ARP(地址解析協(xié)議)

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

B、ARP功能：實(shí)現從IP地址到對應物理地址的轉換。

(8)ICMP(網(wǎng)絡(luò )控制報文協(xié)議)

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

B、ICMP報文是在IP數據包內被傳輸的。

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

(9)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數據都以IP數據包格式傳輸。

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

D、IP提供不可靠、無(wú)連接的數據包傳送服務(wù)，高效、靈活。

a、不可靠：它不能保證數據包能成功到達目的地，任何要求的可靠性必須由上層來(lái)提供(如TCP)。如果發(fā)生某種錯誤，IP有一個(gè)簡(jiǎn)單的錯誤處理算法--丟棄該數據包，然后發(fā)送ICMP消息報給信源端。

b、無(wú)連接：IP不維護任何關(guān)于后續數據包的狀態(tài)信息。每個(gè)數據包的處理都是相互獨立的。IP數據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，它為兩臺主機提供高可靠性的端到端數據通信。

(11)UDP(用戶(hù)數據包協(xié)議)

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

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

18、CAN總線(xiàn)接口

(1)CAN(Control Area Network，控制器局域網(wǎng))總線(xiàn)是一種多主方式的串行通信總線(xiàn)，是國際上應用最廣泛的現場(chǎng)總線(xiàn)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(xiàn)構成的單一網(wǎng)絡(luò )中，理想情況下可以?huà)旖尤我舛鄠€(gè)節點(diǎn)，實(shí)際應用中節點(diǎn)數據受網(wǎng)絡(luò )硬件的電氣特性所限制。

(2)總線(xiàn)信號使用差分電壓傳送。兩條信號線(xiàn)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。

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