嵌入式硬件必知道的基礎知識

總線(Bus)

總線是各種信號線得集合,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。在同一時刻,每條通路線路上能夠傳輸一位二進制信號,按照總線所傳送的信息類型,可以分爲:數據總線(DB)、地址總線(AB)和控制總線(CB)。

總線的主要參數:
總線帶度:一定時間內總線上可以傳送的數據量,一般用MByte/s表示
總線寬度:總線能同時傳送的數據位數(bit),即人們常說的32位、64位等總線寬度的概念,也叫總線位寬。總線的位寬越寬,總線的每秒數據傳輸率越大,也就是總線寬帶越寬。
總線頻率:工作時鐘頻率以MHz爲單位,工作頻率越高,則總線工作速度越快,也即總線帶寬越寬。
總線帶寬=總線位寬×總線頻率/8,單位是MBps。
常用總線:ISA總線、PCI總線、IIC總線、SPI總線、PC104總線和CAN總線等。

總線的分類
1、地址總線
(1)CPU是通過地址總線來指定存儲單元的
(2)地址總線決定了cpu所能訪問的最大內存空間的大小。比如:十根地址線能訪問的最大的內存爲1024位二進制數據
(3)地址總線是地址線數量之和。

2、數據總線
(1)是cpu與內存或其他器件之間的數據傳送的通道。
(2)數據總線的寬度決定了CPU和外界的數據傳送速度。
(3)每條傳輸線一次只能傳輸1位二進制數據。比如:8根數據線一次可傳送一個8位二進制數據(一個字節)。
(4)數據總線是數據線數量之和。

3、控制總線
(1)CPU通過控制總線對外部器件進行控制。
(2)控制總線的寬度決定了CPU對外部器件的控制能力。
(3)控制總線式控制數量之和。

總線通信方式

總線通信方式可以分爲:並行通信和串行通信。
1、並行通信
並行通信:可以一次傳送8bit、16bit、32bit甚至更高的位數,相應的就需要8根、16根、32根數據線,同時需要加入更多的信號地線。在這裏插入圖片描述
並行通信的特點:控制簡單,傳輸速度快;由於傳輸線較多,適用於短距離通信。
1、串行通信
串行通信:數據的各位在同一根數據線上逐位發送和接收。
在這裏插入圖片描述
串行通信的特點:控制複雜,傳輸速度慢;只需要一根數據線,適用於遠距離通信。

串行通信數據傳送方向
根據串行數據的傳輸方向,我們可以將通信分爲單工、半雙工、雙工。
單工:是指數據傳輸僅能沿一個方向,不能實現反向傳輸。
半雙工:是指數據傳輸可以沿兩個方向,但需要分時進行傳輸。
全雙工:是指數據可以同時進行雙向傳輸。

下面是單工、半雙工及全雙工的示意圖
在這裏插入圖片描述

串行通信方式分類之同步、異步通信

串行通信根據是否有時鐘線進行同步又分爲 同步通信、異步通信

1、同步通信

同步通信是指發送端和接收端必須使用同一時鐘,是一種連續傳送數據的通信方式,一次通訊傳送多個字符數據(一幀數據)。下圖是同步串行通信幀格式:
在這裏插入圖片描述
同步串行通信方式:
把許多字符組成一個信息組(信息振),每幀的開始用字符來指示。並且發送和接收的雙方必須採用同一時鐘,這樣接收方就可以通過時鐘信號來確定每個信息位。(如下圖所示)
在這裏插入圖片描述
同步串行通信幀:是將許多字符組成一個信息幀,字符可以一個接一個傳輸。但是,需要在每幀信息的開始加上同步字符,在沒有信息要傳輸時,要填上空字符,因爲同步傳輸不允許有間隙。

同步串行通信的特點:必須有同步時鐘,傳輸信息量大,傳輸速率高,但是傳輸設備則爲複雜,技術要求高。

1、異步通信

異步通信是指發送和接收端使用的是各自的時鐘,並且它是一種不連續的傳輸通信方式,一次通信只能傳輸一個字符數據(字符幀)。字符幀之間的間隙可以是任意的,下圖是異步串行通信幀格式:
在這裏插入圖片描述
異步串行通信方式:是指通信雙方以一個自讀(包括特定附加位)作爲數據傳輸單位且發送方傳送字符的間隔時間是不定的,具有不規則數據段傳輸特性,下圖是異步串行通信:
在這裏插入圖片描述
異步串行同信幀:將一個字節數據加上起始位、校驗位以及停止位構成字符幀。由於異步通信沒有同步時鐘,所以接收端要時刻處於接收狀態。

起始位:在沒有數據傳送時(空閒狀態),此時通信線上爲邏輯“1”。當發送端要發送一個數據時,首先發送一個邏輯“0”,這個低電平就是幀格式的起始位。作用是告訴接收端要開始發送一幀數據。接收端檢測到這個低電平之後,就準備接收數據信號。

數據位:在起始位之後,發送端發出的就是數據位,數據位的位數沒有嚴格限制(5-8位都可以)。低位在前,高位在後。由低位向高位逐位發送。

校驗位:數據位發送完成之後,可以發送以爲用來校驗數據在傳送過程中是否出錯。校驗位是收發雙方預先約定好的有限制差錯檢驗的方式之一(可不用)。

停止位:字符幀格式的最後部分是停止位,邏輯“1”有效,它的佔位有1/2位、1位或者2位。停止位表示傳送一幀信息的結束,也作爲發送下一幀數據信息做準備。

異步串行通信特點:不需要同步時鐘,通信實現簡單,設備簡單。但是傳輸速率不高。

串口通信

串口通信(Serial Communications)的概念非常簡單,串口按位(bit)發送和接收字節。串口通信是異步的,端口能夠在一根線上發送數據同時在另一根線上接收數據。

串口硬件基礎
通信接口有並口和串口之分,串口又有公頭和母頭之分,如下圖所示
在這裏插入圖片描述
以上圖片位DB9的圖片,我們可以看一下他每個引腳的功能,
在這裏插入圖片描述
串口通信時序

在這裏插入圖片描述

TTL、RS232和RS485簡介

在這裏插入圖片描述

發表評論
所有評論
還沒有人評論,想成為第一個評論的人麼? 請在上方評論欄輸入並且點擊發布.
相關文章