必讀：嵌入式系統基礎及知識及接口技術(shù)總結

　　本文主要介紹嵌入式系統的一些基礎知識，從嵌入式系統基礎，包括嵌入式系統的定義、嵌入式系統的組成、實(shí)時(shí)系統、邏輯電路基礎以及接口技術(shù)兩方面介紹，希望對各位有幫助。

　　嵌入式系統基礎

　　1、嵌入式系統的定義

　?。?）定義：以應用為中心，以計算機技術(shù)為基礎，軟硬件可裁剪，適應應用系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專(zhuān)用計算機系統。

　?。?）嵌入式系統發(fā)展的4個(gè)階段：無(wú)操作系統階段、簡(jiǎn)單操作系統階段、實(shí)時(shí)操作系統階段、面向Internet階段。

　?。?）知識產(chǎn)權核（IP核）：具有知識產(chǎn)權的、功能具體、接口規范、可在多個(gè)集成電路設計中重復使用的功能模塊，是實(shí)現系統芯片（SOC）的基本構件。

　?。?）IP核模塊有行為、結構和物理3級不同程度的設計，對應描述功能行為的不同可以分為三類(lèi)：軟核、固核、硬核。

　　2、嵌入式系統的組成

　　包含：硬件層、中間層、系統軟件層和應用軟件層

　?。?）硬件層：嵌入式微處理器、存儲器、通用設備接口和I/O接口。

　　嵌入式核心模塊＝微處理器＋電源電路＋時(shí)鐘電路＋存儲器

　　Cache：位于主存和嵌入式微處理器內核之間，存放的是最近一段時(shí)間微處理器使用最多的程序代碼和數據。它的主要目標是減小存儲器給微處理器內核造成的存儲器訪(fǎng)問(wèn)瓶頸，使處理速度更快。

　?。?）中間層（也稱(chēng)為硬件抽象層HAL或者板級支持包BSP）。

　　它將系統上層軟件和底層硬件分離開(kāi)來(lái)，使系統上層軟件開(kāi)發(fā)人員無(wú)需關(guān)系底層硬件的具體情況，根據BSP層提供的接口開(kāi)發(fā)即可。

　　BSP有兩個(gè)特點(diǎn)：硬件相關(guān)性和操作系統相關(guān)性。

　　設計一個(gè)完整的BSP需要完成兩部分工作：

　　A、 嵌入式系統的硬件初始化和BSP功能。

　　片級初始化：純硬件的初始化過(guò)程，把嵌入式微處理器從上電的默認狀態(tài)逐步設置成系統所要求的工作狀態(tài)。

　　板級初始化：包含軟硬件兩部分在內的初始化過(guò)程，為隨后的系統初始化和應用程序建立硬件和軟件的運行環(huán)境。

　　系統級初始化：以軟件為主的初始化過(guò)程，進(jìn)行操作系統的初始化。

　　B、 設計硬件相關(guān)的設備驅動(dòng)。

　?。?）系統軟件層：由RTOS、文件系統、GUI、網(wǎng)絡(luò )系統及通用組件模塊組成。

　　RTOS是嵌入式應用軟件的基礎和開(kāi)發(fā)平臺。

　?。?）應用軟件：由基于實(shí)時(shí)系統開(kāi)發(fā)的應用程序組成。

　　3、實(shí)時(shí)系統

　?。?）定義：能在指定或確定的時(shí)間內完成系統功能和對外部或內部、同步或異步時(shí)間做出響應的系統。

　?。?）區別：通用系統一般追求的是系統的平均響應時(shí)間和用戶(hù)的使用方便；而實(shí)時(shí)系統主要考慮的是在最壞情況下的系統行為。

　?。?）特點(diǎn)：時(shí)間約束性、可預測性、可靠性、與外部環(huán)境的交互性。

　?。?）硬實(shí)時(shí)（強實(shí)時(shí)）：指應用的時(shí)間需求應能夠得到完全滿(mǎn)足，否則就造成重大安全事故，甚至造成重大的生命財產(chǎn)損失和生態(tài)破壞，如：航天、軍事。

　?。?）軟實(shí)時(shí)（弱實(shí)時(shí)）：指某些應用雖然提出了時(shí)間的要求，但實(shí)時(shí)任務(wù)偶爾違反這種需求對系統運行及環(huán)境不會(huì )造成嚴重影響，如：監控系統、實(shí)時(shí)信息采集系統。

　?。?）任務(wù)的約束包括：時(shí)間約束、資源約束、執行順序約束和性能約束。

　　4、實(shí)時(shí)系統的調度

　?。?）調度：給定一組實(shí)時(shí)任務(wù)和系統資源，確定每個(gè)任務(wù)何時(shí)何地執行的整個(gè)過(guò)程。

　?。?）搶占式調度：通常是優(yōu)先級驅動(dòng)的調度，如uCOS。優(yōu)點(diǎn)是實(shí)時(shí)性好、反應快，調度算法相對簡(jiǎn)單，可以保證高優(yōu)先級任務(wù)的時(shí)間約束；缺點(diǎn)是上下文切換多。

　?。?）非搶占式調度：通常是按時(shí)間片分配的調度，不允許任務(wù)在執行期間被中斷，任務(wù)一旦占用處理器就必須執行完畢或自愿放棄，如WinCE。優(yōu)點(diǎn)是上下文切換少；缺點(diǎn)是處理器有效資源利用率低，可調度性不好。

　?。?）靜態(tài)表驅動(dòng)策略：系統在運行前根據各任務(wù)的時(shí)間約束及關(guān)聯(lián)關(guān)系，采用某種搜索策略生成一張運行時(shí)刻表，指明各任務(wù)的起始運行時(shí)刻及運行時(shí)間。

　?。?）優(yōu)先級驅動(dòng)策略：按照任務(wù)優(yōu)先級的高低確定任務(wù)的執行順序。

　?。?）實(shí)時(shí)任務(wù)分類(lèi)：周期任務(wù)、偶發(fā)任務(wù)、非周期任務(wù)。

　?。?）實(shí)時(shí)系統的通用結構模型：數據采集任務(wù)實(shí)現傳感器數據的采集，數據處理任務(wù)處理采集的數據、并將加工后的數據送到執行機構管理任務(wù)控制機構執行。

　　5、嵌入式微處理器體系結構

　?。?）馮諾依曼結構：程序和數據共用一個(gè)存儲空間，程序指令存儲地址和數據存儲地址指向同一個(gè)存儲器的不同物理位置，采用單一的地址及數據總線(xiàn)，程序和數據的寬度相同。例如：8086、ARM7、MIPS…

　?。?）哈佛結構：程序和數據是兩個(gè)相互獨立的存儲器，每個(gè)存儲器獨立編址、獨立訪(fǎng)問(wèn)，是一種將程序存儲和數據存儲分開(kāi)的存儲器結構。例如：AVR、ARM9、ARM10…

　?。?）CISC與RISC的特點(diǎn)比較。

　　計算機執行程序所需要的時(shí)間P可以用下面公式計算：

　　P=I×CPI×T

　　I：高級語(yǔ)言程序編譯后在機器上運行的指令數。

　　CPI：為執行每條指令所需要的平均周期數。

　　T：每個(gè)機器周期的時(shí)間。

　?。?）流水線(xiàn)的思想：在CPU中把一條指令的串行執行過(guò)程變?yōu)槿舾芍噶畹淖舆^(guò)程在CPU中重疊執行。

　?。?）流水線(xiàn)的指標：

　　吞吐率：?jiǎn)挝粫r(shí)間里流水線(xiàn)處理機流出的結果數。如果流水線(xiàn)的子過(guò)程所用時(shí)間不一樣長(cháng)，則吞吐率應為最長(cháng)子過(guò)程的倒數。

　　建立時(shí)間：流水線(xiàn)開(kāi)始工作到達最大吞吐率的時(shí)間。若m個(gè)子過(guò)程所用時(shí)間一樣，均為t，則建立時(shí)間T＝mt。

　?。?）信息存儲的字節順序

　　A、存儲器單位：字節（8位）

　　B、字長(cháng)決定了微處理器的尋址能力，即虛擬地址空間的大小。

　　C、32位微處理器的虛擬地址空間位232，即4GB。

　　D、小端字節順序：低字節在內存低地址處，高字節在內存高地址處。

　　E、大端字節順序：高字節在內存低地址處，低字節在內存高地址處。

　　F、網(wǎng)絡(luò )設備的存儲順序問(wèn)題取決于OSI模型底層中的數據鏈路層。

　　6、邏輯電路基礎

　?。?）根據電路是否具有存儲功能，將邏輯電路劃分為：組合邏輯電路和時(shí)序邏輯電路。

　?。?）組合邏輯電路：電路在任一時(shí)刻的輸出，僅取決于該時(shí)刻的輸入信號，而與輸入信號作用前電路的狀態(tài)無(wú)關(guān)。常用的邏輯電路有譯碼器和多路選擇器等。

　?。?）時(shí)序邏輯電路：電路任一時(shí)刻的輸出不僅與該時(shí)刻的輸入有關(guān)，而且還與該時(shí)刻電路的狀態(tài)有關(guān)。因此，時(shí)序電路中必須包含記憶元件。觸發(fā)器是構成時(shí)序邏輯電路的基礎。常用的時(shí)序邏輯電路有寄存器和計數器等。

　?。?）真值表、布爾代數、摩根定律、門(mén)電路的概念。

　?。?）NOR（或非）和NAND（與非）的門(mén)電路稱(chēng)為全能門(mén)電路，可以實(shí)現任何一種邏輯函數。

　?。?）譯碼器：多輸入多輸出的組合邏輯網(wǎng)絡(luò )。

　　每輸入一個(gè)n位的二進(jìn)制代碼，在m個(gè)輸出端中最多有一個(gè)有效。

　　當m＝2n是，為全譯碼；當m《2n時(shí)，為部分譯碼。

　?。?）由于集成電路的高電平輸出電流小，而低電平輸出電流相對比較大，采用集成門(mén)電路直接驅動(dòng)LED時(shí)，較多采用低電平驅動(dòng)方式。液晶七段字符顯示器LCD利用液晶有外加電場(chǎng)和無(wú)外加電場(chǎng)時(shí)不同的光學(xué)特性來(lái)顯示字符。

　?。?）時(shí)鐘信號是時(shí)序邏輯的基礎，它用于決定邏輯單元中的狀態(tài)合適更新。同步是時(shí)鐘控制系統中的主要制約條件。

　?。?）在選用觸發(fā)器的時(shí)候，觸發(fā)方式是必須考慮的因素。觸發(fā)方式有兩種：

　　電平觸發(fā)方式：具有結構簡(jiǎn)單的有點(diǎn)，常用來(lái)組成暫存器。

　　邊沿觸發(fā)方式：具有很強的抗數據端干擾能力，常用來(lái)組成寄存器、計數器等。

　　7、總線(xiàn)電路及信號驅動(dòng)

　?。?）總線(xiàn)是各種信號線(xiàn)的集合，是嵌入式系統中各部件之間傳送數據、地址和控制信息的公共通路。在同一時(shí)刻，每條通路線(xiàn)路上能夠傳輸一位二進(jìn)制信號。按照總線(xiàn)所傳送的信息類(lèi)型，可以分為：數據總線(xiàn)（DB）、地址總線(xiàn)（AB）和控制總線(xiàn)（CB）。

　?。?）總線(xiàn)的主要參數：

　　總線(xiàn)帶寬：一定時(shí)間內總線(xiàn)上可以傳送的數據量，一般用MByte/s表示。

　　總線(xiàn)寬度：總線(xiàn)能同時(shí)傳送的數據位數（bit），即人們常說(shuō)的32位、64位等總線(xiàn)寬度的概念，也叫總線(xiàn)位寬?？偩€(xiàn)的位寬越寬，總線(xiàn)每秒數據傳輸率越大，也就是總線(xiàn)帶寬越寬。

　　總線(xiàn)頻率：工作時(shí)鐘頻率以MHz為單位，工作頻率越高，則總線(xiàn)工作速度越快，也即總線(xiàn)帶寬越寬。

　　總線(xiàn)帶寬 ＝ 總線(xiàn)位寬×總線(xiàn)頻率/8， 單位是MBps。

　　常用總線(xiàn)：ISA總線(xiàn)、PCI總線(xiàn)、IIC總線(xiàn)、SPI總線(xiàn)、PC104總線(xiàn)和CAN總線(xiàn)等。

　?。?）只有具有三態(tài)輸出的設備才能夠連接到數據總線(xiàn)上，常用的三態(tài)門(mén)為輸出緩沖器。

　?。?）當總線(xiàn)上所接的負載超過(guò)總線(xiàn)的負載能力時(shí)，必須在總線(xiàn)和負載之間加接緩沖器或驅動(dòng)器，最常用的是三態(tài)緩沖器，其作用是驅動(dòng)和隔離。

　?。?）采用總線(xiàn)復用技術(shù)可以實(shí)現數據總線(xiàn)和地址總線(xiàn)的共用。但會(huì )帶來(lái)兩個(gè)問(wèn)題：

　　A、需要增加外部電路對總線(xiàn)信號進(jìn)行復用解耦，例如：地址鎖存器。

　　B、總線(xiàn)速度相對非復用總線(xiàn)系統低。

　?。?）兩類(lèi)總線(xiàn)通信協(xié)議：同步方式、異步方式。

　?。?）對總線(xiàn)仲裁問(wèn)題的解決是以?xún)?yōu)先級（優(yōu)先權）的概念為基礎。

　　8、電平轉換電路

　?。?）數字集成電路可以分為兩大類(lèi)：雙極型集成電路（TTL）、金屬氧化物半導體（MOS）。

　?。?）CMOS電路由于其靜態(tài)功耗極低，工作速度較高，抗干擾能力較強，被廣泛使用。

　?。?）解決TTL與CMOS電路接口困難的辦法是在TTL電路輸出端與電源之間接一上拉電阻R，上拉電阻R的取值由TTL的高電平輸出漏電流IOH來(lái)決定，不同系列的TTL應選用不同的R值。

　　9、可編程邏輯器件基礎

　　這方面的內容，從總體上有個(gè)概念性的認識應該就可以了。

　　10、嵌入式系統中信息表示與運算基礎

　?。?）進(jìn)位計數制與轉換：這樣比較簡(jiǎn)單，也應該掌握怎么樣進(jìn)行換算，有出題的可能。

　?。?）計算機中數的表示：源碼、反碼與補碼。

　　正數的反碼與源碼相同，負數的反碼為該數的源碼除符號位外按位取反。

　　正數的補碼與源碼相同，負數的補碼為該數的反碼加一。

　　例如－98的源碼：11100010B

　　反碼：10011101B

　　補碼：10011110B

　?。?）定點(diǎn)表示法：數的小數點(diǎn)的位置人為約定固定不變。

　　浮點(diǎn)表示法：數的小數點(diǎn)位置是浮動(dòng)的，它由尾數部分和階數部分組成。

　　任意一個(gè)二進(jìn)制N總可以寫(xiě)成：N=2P×S。S為尾數，P為階數。

　?。?）漢字表示法，搞清楚GB2318-80中國標碼和機內碼的變換。

　?。?）語(yǔ)音編碼中波形量化參數（可能會(huì )出簡(jiǎn)單的計算題目哦）

　　采樣頻率：一秒內采樣的次數，反映了采樣點(diǎn)之間的間隔大小。

　　人耳的聽(tīng)覺(jué)上限是20kHz，因此40kHz以上的采樣頻率足以使人滿(mǎn)意。

　　CD唱片采用的采樣頻率是44.1kHz。

　　測量精度：樣本的量化等級，目前標準采樣量級有8位和16位兩種。

　　聲道數：?jiǎn)温暤篮土Ⅲw聲雙道。立體聲需要兩倍的存儲空間。

　　11、差錯控制編碼

　?。?）根據碼組的功能，可以分為檢錯碼和糾錯碼兩類(lèi)。檢錯碼是指能自動(dòng)發(fā)現差錯的碼，例如奇偶檢驗碼；糾錯碼是指不僅能發(fā)現差錯而且能自動(dòng)糾正差錯的碼，例如循環(huán)冗余校驗碼。

　?。?）奇偶檢驗碼、海明碼、循環(huán)冗余校驗碼（CRC）。

　　12、嵌入式系統的度量項目

　?。?）性能指標：分為部件性能指標和綜合性能指標，主要包括：吞吐率、實(shí)時(shí)性和各種利用率。

　?。?）可靠性與安全性

　　可靠性是嵌入式系統最重要、最突出的基本要求，是一個(gè)嵌入式系統能正常工作的保證，一般用平均故障間隔時(shí)間MTBF來(lái)度量。

　?。?）可維護性：一般用平均修復時(shí)間MTTR表示。

　?。?）可用性

　?。?）功耗

　?。?）環(huán)境適應性

　?。?）通用性

　?。?）安全性

　?。?）保密性

　?。?0）可擴展性

　　性?xún)r(jià)比中的價(jià)格，除了直接購買(mǎi)嵌入式系統的價(jià)格外，還應包含安裝費用、若干年的運行維修費用和軟件租用費。

　　13、嵌入式系統的評價(jià)方法：測量法和模型法

　?。?）測量法是最直接最基本的方法，需要解決兩個(gè)問(wèn)題：

　　A、根據研究的目的，確定要測量的系統參數。

　　B、選擇測量的工具和方式。

　?。?）測量的方式有兩種：采樣方式和事件跟蹤方式。

　?。?）模型法分為分析模型法和模擬模型法。分析模型法是用一些數學(xué)方程去刻畫(huà)系統的模型，而模擬模型法是用模擬程序的運行去動(dòng)態(tài)表達嵌入式系統的狀態(tài)，而進(jìn)行系統統計分析，得出性能指標。

　?。?）分析模型法中使用最多的是排隊模型，它包括三個(gè)部分：輸入流、排隊規則和服務(wù)機構。

　?。?）使用模型對系統進(jìn)行評價(jià)需要解決3個(gè)問(wèn)題：設計模型、解模型、校準和證實(shí)模型。

　　接口技術(shù)

　　1. Flash存儲器

　?。?）Flash存儲器是一種非易失性存儲器，根據結構的不同可以將其分為NOR Flash和NAND Flash兩種。

　?。?）Flash存儲器的特點(diǎn)：

　　A、區塊結構：在物理上分成若干個(gè)區塊，區塊之間相互獨立。

　　B、先擦后寫(xiě)：Flash的寫(xiě)操作只能將數據位從1寫(xiě)成0，不能從0寫(xiě)成1，所以在對存儲器進(jìn)行寫(xiě)入之前必須先執行擦除操作，將預寫(xiě)入的數據位初始化為1。擦除操作的最小單位是一個(gè)區塊，而不是單個(gè)字節。

　　C、操作指令：執行寫(xiě)操作，它必須輸入一串特殊指令（NOR Flash）或者完成一段時(shí)序（NAND Flash）才能將數據寫(xiě)入。

　　D、位反轉：由于Flash的固有特性，在讀寫(xiě)過(guò)程中偶爾會(huì )產(chǎn)生一位或幾位的數據錯誤。位反轉無(wú)法避免，只能通過(guò)其他手段對結果進(jìn)行事后處理。

　　E、壞塊：區塊一旦損壞，將無(wú)法進(jìn)行修復。對已損壞的區塊操作其結果不可預測。

　?。?）NOR Flash的特點(diǎn)：

　　應用程序可以直接在閃存內運行，不需要再把代碼讀到系統RAM中運行。NOR Flash的傳輸效率很高，在1MB~4MB的小容量時(shí)具有很高的成本效益，但是很低的寫(xiě)入和擦除速度大大影響了它的性能。

　?。?）NAND Flash的特點(diǎn)

　　能夠提高極高的密度單元，可以達到高存儲密度，并且寫(xiě)入和擦除的速度也很快，這也是為何所有的U盤(pán)都使用NAND Flash作為存儲介質(zhì)的原因。應用NAND Flash的困難在于閃存需要特殊的系統接口。

　?。?）NOR Flash與NAND Flash的區別：

　　A、NOR Flash的讀速度比NAND Flash稍快一些。

　　B、NAND Flash的擦除和寫(xiě)入速度比NOR Flash快很多

　　C、NAND Flash的隨機讀取能力差，適合大量數據的連續讀取。

　　D、NOR Flash帶有SRAM接口，有足夠的地址引進(jìn)來(lái)尋址，可以很容易地存取其內部的每一個(gè)字節。NAND Flash的地址、數據和命令共用8位總線(xiàn)（有寫(xiě)公司的產(chǎn)品使用16位），每次讀寫(xiě)都要使用復雜的I/O接口串行地存取數據。

　　E、NOR Flash的容量一般較小，通常在1MB~8MB之間；NAND Flash只用在8MB以上的產(chǎn)品中。因此，NOR Flash只要應用在代碼存儲介質(zhì)中，NAND Flash適用于資料存儲。

　　F、NAND Flash中每個(gè)塊的最大擦寫(xiě)次數是一百萬(wàn)次，而NOR Flash是十萬(wàn)次。

　　G、NOR Flash可以像其他內存那樣連接，非常直接地使用，并可以在上面直接運行代碼；NAND Flash需要特殊的I/O接口，在使用的時(shí)候，必須先寫(xiě)入驅動(dòng)程序，才能繼續執行其他操作。因為設計師絕不能向壞塊寫(xiě)入，這就意味著(zhù)在NAND Flash上自始至終必須進(jìn)行虛擬映像。

　　H、NOR Flash用于對數據可靠性要求較高的代碼存儲、通信產(chǎn)品、網(wǎng)絡(luò )處理等領(lǐng)域，被成為代碼閃存；NAND Flash則用于對存儲容量要求較高的MP3、存儲卡、U盤(pán)等領(lǐng)域，被成為數據閃存。

　　2、RAM存儲器

　?。?）SRAM的特點(diǎn)：

　　SRAM表示靜態(tài)隨機存取存儲器，只要供電它就會(huì )保持一個(gè)值，它沒(méi)有刷新周期，由觸發(fā)器構成基本單元，集成度低，每個(gè)SRAM存儲單元由6個(gè)晶體管組成，因此其成本較高。它具有較高速率，常用于高速緩沖存儲器。

　　通常SRAM有4種引腳：

　　CE：片選信號，低電平有效。

　　R/W：讀寫(xiě)控制信號。

　　ADDRESS：一組地址線(xiàn)。

　　DATA：用于數據傳輸的一組雙向信號線(xiàn)。

　?。?）DRAM的特點(diǎn)：

　　DRAM表示動(dòng)態(tài)隨機存取存儲器。這是一種以電荷形式進(jìn)行存儲的半導體存儲器。它的每個(gè)存儲單元由一個(gè)晶體管和一個(gè)電容器組成，數據存儲在電容器中。電容器會(huì )由于漏電而導致電荷丟失，因而DRAM器件是不穩定的。它必須有規律地進(jìn)行刷新，從而將數據保存在存儲器中。

　　DRAM的接口比較復雜，通常有一下引腳：

　　CE：片選信號，低電平有效。

　　R/W：讀寫(xiě)控制信號。

　　RAS：行地址選通信號，通常接地址的高位部分。

　　CAS：列地址選通信號，通常接地址的低位部分。

　　ADDRESS：一組地址線(xiàn)。

　　DATA：用于數據傳輸的一組雙向信號線(xiàn)。

　?。?）SDRAM的特點(diǎn)：

　　SDRAM表示同步動(dòng)態(tài)隨機存取存儲器。同步是指內存工作需要同步時(shí)鐘，內部的命令發(fā)送與數據的傳輸都以它為基準；動(dòng)態(tài)是指存儲器陣列需要不斷的刷新來(lái)保證數據不丟失。它通常只能工作在133MHz的主頻。

　?。?）DDRAM的特點(diǎn)

　　DDRAM表示雙倍速率同步動(dòng)態(tài)隨機存取存儲器，也稱(chēng)DDR。DDRAM是基于SDRAM技術(shù)的，SDRAM在一個(gè)時(shí)鐘周期內只傳輸一次數據，它是在時(shí)鐘的上升期進(jìn)行數據傳輸；而DDR內存則是一個(gè)時(shí)鐘周期內傳輸兩次次數據，它能夠在時(shí)鐘的上升期和下降期各傳輸一次數據。在133MHz的主頻下，DDR內存帶寬可以達到133×64b/8×2＝2.1GB/s。

　　3、硬盤(pán)、光盤(pán)、CF卡、SD卡

　　4、GPIO原理與結構

　　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：數據寄存器和數據方向寄存器。數據方向寄存器設置端口的方向。如果將引腳設置為輸出，那么數據寄存器將控制著(zhù)該引腳狀態(tài)。若將引腳設置為輸入，則此輸入引腳的狀態(tài)由引腳上的邏輯電路層來(lái)實(shí)現對它的控制。

　　5、A/D接口

　?。?）A/D轉換器是把電模擬量轉換為數字量的電路。實(shí)現A/D轉換的方法有很多，常用的方法有計數法、雙積分法和逐次逼進(jìn)法。

　?。?）計數式A/D轉換法

　　其電路主要部件包括：比較器、計數器、D/A轉換器和標準電壓源。

　　其工作原理簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是，有一個(gè)計數器，從0開(kāi)始進(jìn)行加1計數，每進(jìn)行一次加1，該數值作為D/A轉換器的輸入，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則繼續進(jìn)行加1計數，直到VO大于VIN，這時(shí)計數器的累加數值就是A/D轉換器的輸出值。

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

　?。?）雙積分式A/D轉換法

　　其電路主要部件包括：積分器、比較器、計數器和標準電壓源。

　　其工作原理是，首先電路對輸入待測電壓進(jìn)行固定時(shí)間的積分，然后換為標準電壓進(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，對標準電壓進(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(cháng)。只要用標準的高頻時(shí)鐘脈沖測定反向積分花費的時(shí)間，就可以得到相應于輸入模擬電壓的數字量，也就完成了A/D轉換。

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

　?。?）逐次逼近式A/D轉換法

　　其電路主要部件包括：比較器、D/A轉換器、逐次逼近寄存器和基準電壓源。

　　其工作原理是，實(shí)質(zhì)上就是對分搜索法，和平時(shí)天平的使用原理一樣。在進(jìn)行A/D轉換時(shí)，由D/A轉換器從高位到低位逐位增加轉換位數，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。首先使最高位為1，這相當于取出基準電壓的1/2與輸入電壓比較，如果在輸入電壓小于1/2的基準電壓，則最高位置0，反之置1。之后，次高位置1，相當于在1/2的范圍中再作對分搜索，以此類(lèi)推，逐次逼近。

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

　?。?）A/D轉換的重要指標（有可能考一些簡(jiǎn)單的計算）

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

　　B、量程：所能轉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、轉換時(shí)間：完成一次A/D轉換所需要的時(shí)間，其倒數為轉換速率。

　　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(xiàn)性度等原因使其精度不夠高。精度有絕對精度和相對精度兩種表示方法。通常用數字量的最低有效位LSB的分數值來(lái)表示絕對精度，用其模擬電壓滿(mǎn)量程的百分比來(lái)表示相對精度。

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

　　6、D/A接口基本

　?。?）D/A轉換器使將數字量轉換為模擬量。

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

　?。?）D/A轉換器的分類(lèi)：

　　A、電壓輸出型：常作為高速D/A轉換器。

　　B、電流輸出型：一般外接運算放大器使用。

　　C、乘算型：可用作調制器和使輸入信號數字化地衰減。

　?。?）D/A轉換器的主要指標：分辨率、建立時(shí)間、線(xiàn)性度、轉換精度、溫度系數。

　　7、鍵盤(pán)接口

　?。?）鍵盤(pán)的兩種形式：線(xiàn)性鍵盤(pán)和矩陣鍵盤(pán)。

　?。?）識別鍵盤(pán)上的閉合鍵通常有兩種方法：行掃描法和行反轉法。

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

　　A、識別鍵盤(pán)哪一列的鍵被按下：讓所有行線(xiàn)均為低電平，查詢(xún)各列線(xiàn)電平是否為低，如果有列線(xiàn)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?，則可確定此行此列交叉點(diǎn)處按鍵被按下。

　　8、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(xiàn)的通過(guò)與否，從而達到顯示的目的。

　?。?）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。

　?。?）按照液晶驅動(dòng)方式分類(lèi)，常見(jiàn)的LCD可以分為三類(lèi)：扭轉向列類(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：帶有驅動(dòng)電路的LCD顯示模塊，只要總線(xiàn)方式驅動(dòng)；沒(méi)有驅動(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請求總線(xiàn)，直接通過(guò)SDRAM控制器讀取SDRAM中指定地址（顯示緩沖區）的數據，此數據經(jīng)過(guò)LCD控制器轉換成液晶屏掃描數據格式，直接驅動(dòng)液晶顯示器。

　?。?）VGA接口本質(zhì)上是一個(gè)模擬接口，一般都采用統一的15引腳接口，包括2個(gè)NC信號、3根顯示器數據總線(xiàn)、5個(gè)GND信號、3個(gè)RGB色彩分量、1個(gè)行同步信號和1個(gè)場(chǎng)同步信號。其色彩分量采用的電平標準為EIA定義的RS343標準。

　　9、觸摸屏接口

　?。?）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。

　?。?）觸摸屏的控制采用專(zhuān)業(yè)芯片，例如ADS7843。

　　10、音頻接口

　?。?）基本原理：麥克風(fēng)輸入的數據經(jīng)音頻編解碼器解碼完成A/D轉換，解碼后的音頻數據通過(guò)音頻控制器送入DSP或CPU進(jìn)行相應的處理，然后數據經(jīng)音頻控制器發(fā)送給音頻編碼器，經(jīng)編碼D/A轉換后由揚聲器輸出。

　?。?）數字音頻的格式有多種，最常用的是下面三種：

　　A、采用數字音頻（PCM）：是CD或DVD采用的數據格式。其采樣頻率為44.1kHz。精度為16位時(shí)，PCM音頻數據速率為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數據格式的音樂(lè )。

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

　　C、ATSC數字音頻壓縮標準（AC3）：數字TV、HDTV和電影數字音頻編碼標準，立體聲AC3編碼后的數據速率為192kb/s。

　?。?）IIS是音頻數據的編碼或解碼常用的串行音頻數字接口。IIS總線(xiàn)只處理聲音數據，其他控制信號等則需要單獨傳輸。IIS使用了3根串行總線(xiàn)：數據線(xiàn)SD、字段選擇線(xiàn)WS、時(shí)鐘信號線(xiàn)SCK。

　?。?）當接收方和發(fā)送方的數據字段寬度不一樣時(shí)，發(fā)送方不考慮接收方的數據字段寬度。如果發(fā)送方發(fā)送的數據字段小于系統字段寬度，就在低位補0；如果發(fā)送方的數據寬度大于接收方的寬度，則超過(guò)LSB的部分被截斷。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能讓接收設備存儲前一個(gè)字節，并準備接收下一個(gè)字節。

　　11、串行接口

　?。?）串行通信是指，使數據一位一位地進(jìn)行傳輸而實(shí)現的通信。與并行通信相比，串行通信具有傳輸線(xiàn)少、成本低等優(yōu)點(diǎn)，特別適合遠距離傳送；缺點(diǎn)使速度慢。

　?。?）串行數據傳送有3種基本的通信模式：?jiǎn)喂?、半雙工、全雙工。

　?。?）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)字符當作獨立的信息來(lái)傳輸，并按照一固定且預定的時(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。一幀數據的各個(gè)代碼間間隔是固定的，而相鄰兩幀數據其時(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的錯誤檢測數據才傳送出去。

　?。?）異步通信必須遵循3項規定：

　　A、字符格式：起始位＋數據＋校驗位＋停止位（檢驗位可無(wú)），低位先傳送。

　　B、波特率：每秒傳送的位數。

　　C、校驗位：奇偶檢驗。

　　a、奇校驗：要使字符加上校驗位有奇數個(gè)“1”。

　　b、偶檢驗：要使字符加上校驗位有偶數個(gè)“1”。

　?。?）RS－232C的電氣特性：負邏輯。

　　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(xiàn)上：

　　信號有效（ON狀態(tài)）為3V～15V

　　信號無(wú)效（OFF狀態(tài)）為－3V～－15V

　?。?）TTL標準與RS-232C標準之間的電平轉換利用集成芯片RS232實(shí)現。

　?。?）RS-422串行通信接口

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

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

　　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。

　?。?）RS-485串行總線(xiàn)接口

　　A、RS-485是在RS-422的基礎上建立的標準，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。

　　12、并行接口

　?。?）并行接口的數據傳輸率比串行接口快8倍，標準并行接口的數據傳輸率為1Mb/s，一般用來(lái)連接打印機、掃描儀等，所以又稱(chēng)打印口。

　?。?）并行接口可以分為SPP（標準并口）、EPP（增強型并口）和ECP（擴展型并口）。

　?。?）并行總線(xiàn)分為標準和非標準兩類(lèi)。常用的并行標準總線(xiàn)有IEEE 488總線(xiàn)和ANSI SCSI總線(xiàn)。MXI總線(xiàn)是一種高性能非標準的通用多用戶(hù)并行總線(xiàn)。

　　13、PCI接口

　?。?）PCI總線(xiàn)是地址、數據多路復用的高性能32位和64位總線(xiàn)，是微處理器與外圍控制部件、外圍附加板之間的互連機構。

　?。?）從數據寬度上看，PCI定義了32位數據總線(xiàn)，且可擴展為64位。從總線(xiàn)速度上分，有33MHz和66MHz兩種。

　?。?）與ISA總線(xiàn)相比，PCI總線(xiàn)的地址總線(xiàn)與數據總線(xiàn)分時(shí)復用，支持即插即用、中斷共享等功能。

　　14、USB接口

　?。?）USB總線(xiàn)的主要特點(diǎn)：

　　A、使用簡(jiǎn)單，即插即用。

　　B、每個(gè)USB系統中都有主機，這個(gè)USB網(wǎng)絡(luò )中最多可以連接127個(gè)設備。

　　C、應用范圍廣，支持多個(gè)設備同時(shí)操作。

　　D、低成本的電纜和連接器，使用統一的4引腳插頭。

　　E、較強的糾錯能力。

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

　　G、支持主機與設備之間的多數據流和多消息流傳輸，且支持同步和異步傳輸類(lèi)型。

　　H、總線(xiàn)供電，能為設備提供5V/100mA的供電。

　?。?）USB系統由3部分來(lái)描述：USB主機、USB設備和USB互連。

　?。?）USB總線(xiàn)支持的數據傳輸率有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。

　?。?）USB總線(xiàn)電纜有4根線(xiàn)：一對雙絞信號線(xiàn)和一對電源線(xiàn)。

　?。?）USB是一種查詢(xún)總線(xiàn)，由主控制器啟動(dòng)所有的數據傳輸。USB上所掛接的外設通過(guò)由主機調度的、基于令牌的協(xié)議來(lái)共享USB帶寬。

　?。?）大部分總線(xiàn)事務(wù)涉及3個(gè)包的傳輸：

　　A、令牌包：指示總線(xiàn)上要執行什么事務(wù)，欲尋址的USB設備及數據傳送方向。

　　B、數據包：傳輸數據或指示它沒(méi)有數據要傳輸。

　　C、握手包：指示傳輸是否成功。

　?。?）主機與設備端點(diǎn)之間的USB數據傳輸模型被稱(chēng)作管道。管道有兩種類(lèi)型：流和消息。消息數據具有USB定義的結構，而數據流沒(méi)有。

　?。?）事務(wù)調度表允許對某些流管道進(jìn)行流量控制，在硬件級，通過(guò)使用NAK（否認）握手信號來(lái)調節數據傳輸率，以防止緩沖區上溢或下溢產(chǎn)生。

　?。?）USB設備最大的特點(diǎn)是即插即用。

　?。?0）工作原理：USB設備插入USB端點(diǎn)時(shí)，主機都通過(guò)默認地址0與設備的端點(diǎn)0進(jìn)行通信。在這個(gè)過(guò)程中，主機發(fā)出一系列試圖得到描述符的標準請求，通過(guò)這些請求，主機得到所有感興趣的設備信息，從而知道了設備的情況以及該如何與設備通信。隨后主機通過(guò)發(fā)出Set Address請求為設備設置一個(gè)唯一的地址。以后主機就通過(guò)為設備設置好的地址與設備通信，而不再使用默認地址0。

　　15、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)鐘有主機產(chǎn)生，接收數據的外設使用時(shí)鐘來(lái)對串行比特流的接收進(jìn)行同步化。

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

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

　?。?）主機和外設都包含一個(gè)串行移位寄存器，主機通過(guò)向它的SPI串行寄存器寫(xiě)入一個(gè)字節來(lái)發(fā)起一次數據傳輸。寄存器通過(guò)MOSI信號線(xiàn)將字節傳送給外設，外設也將自己移位寄存器中的內容通過(guò)MISO信號線(xiàn)返回給主機，這樣，兩個(gè)移位寄存器中的內容就被交換了。

　?。?）外設的寫(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，主機只需忽略收到的字節；反過(guò)來(lái)，如果主機要讀取外設的一個(gè)字節，就必須發(fā)送一個(gè)空字節來(lái)引發(fā)從機的傳輸。

　　16、IIC接口

　?。?）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)。

　?。?）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。

　?。?）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）。

　?。?）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。

　?。?）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。

　?。?）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。

　?。?）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。

　?。?）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。

　?。?）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

　?。?）最常用的以太網(wǎng)協(xié)議是IEEE802.3標準。

　?。?）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”。

　?。?）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。

　?。?）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。

　?。?）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。

　?。?）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。

　?。?）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。

　?。?）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，

　?。?0）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。

　?。?1）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。

　?。?2）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

　?。?）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。

　?。?）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。

　?。?）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。

　?。?）CAN總線(xiàn)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(xiàn)的數據幀有兩種格式：標準格式和擴展格式。包括：幀起始、仲裁場(chǎng)、控制場(chǎng)、數據場(chǎng)、CRC場(chǎng)、ACK場(chǎng)和幀結束。

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

　　19、xDSL接口

　?。?）xDSL（數字用戶(hù)線(xiàn)路）技術(shù)是，在現有用戶(hù)電話(huà)線(xiàn)兩側同時(shí)接入專(zhuān)用的DSL調制解調設備，在用戶(hù)線(xiàn)上利用數字數字信號高頻帶寬較寬的特性直接采用數字信號傳輸，省去中間的A/D轉換，突破了模擬信號傳輸極限速率為56KB/s的閑置。

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

　?。?）對成xDSL更適合于企業(yè)點(diǎn)對點(diǎn)連接應用，例如文件傳輸、視頻會(huì )議等收發(fā)數據量大致相同的工作。

　?。?）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(xiàn)向用戶(hù)提供兩個(gè)方向上速率不對稱(chēng)的寬帶信息業(yè)務(wù)。

　?。?）ADSL在一對電話(huà)線(xiàn)上同時(shí)傳送一路高速下行數據、一路較低速率上行數據、一路模擬電話(huà)。各信號之間采用頻分復用方式占用不同頻帶，低頻段傳送話(huà)音；中間窄頻帶傳送上行信道數據及控制信息；其余高頻段傳送下行信道數據、圖像或高速數據。

　　20、WLAN接口

　?。?）WLAN（Wireless Local Area Network）是利用無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)在一定的局部范圍內建立的，是計算機網(wǎng)絡(luò )與無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)相結合的產(chǎn)物，它以無(wú)線(xiàn)多址通道作為傳輸媒介，提供有線(xiàn)局域網(wǎng)的功能。

　?。?）WLAN的標準：主要是針對物理層和媒質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制層（MAC層），涉及到所有使用的無(wú)線(xiàn)頻率范圍、控制接口通信協(xié)議等技術(shù)規范與技術(shù)標準。

　　A、IEEE 802.11：定義了物理層和MAC層規范，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(xiàn)局域網(wǎng)標準。

　　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)對點(diǎn)模式和基本模式兩種運行模式。在數據傳輸速率方面可以根據實(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：混合標準，擁有EEE 802.11a的傳輸速率，安全性較EEE 802.11b好，采用兩種調制方式，做到與EEE 802.11a和EEE 802.11b兼容。

　?。?）WLAN有兩種網(wǎng)絡(luò )類(lèi)型：對等網(wǎng)絡(luò )和基礎機構網(wǎng)絡(luò )。

　　21、藍牙接口

　?。?）藍牙技術(shù)的目的：使特定的移動(dòng)電話(huà)、便鞋式電腦以及各種便攜通信設備的主機之間近距離內實(shí)現無(wú)縫的資源共享。

　?。?）藍牙技術(shù)的實(shí)質(zhì)內容是要建立通用的無(wú)線(xiàn)空中接口及其控制軟件的公開(kāi)標準。其工作頻段為全球通用的2.4GHz ISM（即工業(yè)、科學(xué)、醫學(xué)）頻段，其數據傳輸速率為1Mb/s，采用時(shí)分雙工方案來(lái)實(shí)現全雙工傳輸，其理想的連接范圍為10cm～10m。

　?。?）藍牙基帶協(xié)議是電路交換和分組交換的結合。

　?。?）藍牙技術(shù)特點(diǎn)：

　　A、傳輸距離短，工作距離在10m以?xún)取?/p>

　　B、采用跳頻擴頻技術(shù)。

　　C、采用時(shí)分復用多路訪(fǎng)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、糾錯技術(shù)，其采用的是FEC（前向糾錯）方案。

　?。?）藍牙接口由3大單元組成：無(wú)線(xiàn)單元、基帶單元、鏈路管理與控制單元。

　　22、1394接口

　?。?）1394作為一種標準總線(xiàn)，可以在不同的工業(yè)設備之間架起一座溝通的橋梁，在一條總線(xiàn)上可以接入63個(gè)設備。

　?。?）IEEE 1394的特點(diǎn)：

　　A、支持多種總線(xiàn)速度，適應不同應用要求。

　　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(xiàn)。

　　E、遵循ANSI IEEE 1212控制及狀態(tài)寄存器（CSR）標準，定義了64位的地址空間，可尋址1024條總線(xiàn)的63個(gè)節點(diǎn)，每個(gè)節點(diǎn)可包含256TB的內存空間。

　　F、支持較遠距離的傳輸。

　　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(xiàn)電纜具有電源線(xiàn)，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成，而事務(wù)層主要由軟件實(shí)現。

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

　　B、鏈路層提供了給事務(wù)層確認的數據服務(wù)，包括：尋址、數據組幀和數據校驗。

　　C、事務(wù)層為應用提供服務(wù)。

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

　　23、電源接口

　?。?）DC-DC轉換器有三種類(lèi)型：

　　A、線(xiàn)性穩壓器：產(chǎn)生較輸入電壓低的電壓。

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

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

　?。?）任何變壓器的轉換過(guò)程都不具有100％的效率，穩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，穩壓器功耗越大。

　?。?）線(xiàn)性穩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(zhù)理想高效的方法是在要求較低電壓的較低時(shí)鐘速率上執行代碼，而不是先以最高的時(shí)鐘速率執行代碼然后再轉為空閑休眠。

　?。?）電源通常被認為是整個(gè)系統的“心臟”，絕大多數電子設備50％～80％的節能潛力在于電源系統，研制開(kāi)發(fā)新型開(kāi)關(guān)電源是節能的主要舉措之一。

　?。?）降低功耗的設計技術(shù)：

　　A、采用低功耗器件，例如選用CMOS電路芯片。

　　B、采用高集成度專(zhuān)用器件，外部設備的選擇也要盡量支持低功耗設計。

　　C、動(dòng)態(tài)調整處理器的時(shí)鐘頻率和電壓，在允許的情況下盡量使用低頻率器件。

　　D、利用“節電”工作方式。

　　E、合理處理器件空余引腳：

　　a、大多數數字電路的輸出端在輸出低電平時(shí)，其功耗遠遠大于輸出高電平時(shí)的功耗，設計時(shí)應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)的輸入端應接低電平，多余的與門(mén)、或門(mén)的輸入端應接高電平。

　　c、ROM或RAM及其他有片選信號的器件，不要將“片選”引腳直接接地，避免器件長(cháng)期被接通，而應該與“讀/寫(xiě)”信號結合，只對其進(jìn)行讀寫(xiě)操作時(shí)才選通。

　　F、實(shí)現電源管理，設計外部器件電源控制電路，控制“耗電大戶(hù)”的供電情況。