嵌入式硬件基础知识(一)
目录
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总线的基本概念
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地址总线
(1)CPU是通过地址总线来指定存储单元的。
(2)地址总线决定了cpu所能访问的最大内存空间的大小。eg: 10根地址线能访问的最大的内存为1024位二进制数据(1B)
(3)地址总线是地址线数量之和。
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数据总线
(1) 是CPU与内存或其他器件之间的数据传送的通道。
(2)数据总线的宽度决定了CPU和外界的数据传送速度。
(3)每条传输线一次只能传输1位二进制数据。eg: 8根数据线一次可传送一个8位二进制数据(即一个字节)。
(4)数据总线是数据线数量之和。
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控制总线
(1)CPU通过控制总线对外部器件进行控制。
(2)控制总线的宽度决定了CPU对外部器件的控制能力。
(3)控制总线是控制线数量之和。
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基本图示
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总线的通信方式
- 串行和并行的通信
串行:串行通讯的数据线比较少,这样一条信息的各位数据被逐位按顺序传送。串行通讯的特点是:数据位传送,传按位顺序进行,最少只需一根传输线即可完成,成本低但送速度慢;
D1 D2 D3......——————>.......D3D2D1
并行:并行通讯通常可以一次传送8bit、16bit、32bit甚至更高的位数,相应地就需要8根、16根、32根信号线,同时需要加入更多的信号地线。传输速度快,距离近。
D1——————>D1
D2——————>D2
D3——————>D3
D4——————>D4
2.串行通讯根据信息的传送方向可分为单工、半双工和全双工三种
单工:只能完成发送或接受消息,即消息只能单向传送;
D1——————>D1或D2<————————D2
半双工:在某一段时间内完成消息的发送,又会在某一段时间内完成消息的接受,即消息可以双向传送,但不能同时完成发送和接受;
一段时间内: D1——————————>D1
另外一段时间内:D2<——————————D2
全双工:可以在发送或接受消息的同时完成另外一个接受或发送消息的任务,即发送和接受消息可以同时完成,消息可以同时双向传递;
同时完成:
D1——————————>D1
D2<——————————D2
3.串行通信根据是否有时钟线进行同步又分为 同步通信、异步通信
是一种比特同步通信技术,要求发收双方具有同频同相的同步时钟信号,只需在传送报文的最前面附加特定的同步字符,使发收双方建立同步,此后便在同步时钟的控制下逐位发送/接收。
在发送字符时,所发送的字符之间的时隙可以是任意的。但是接收端必须时刻做好接收的准备(如果接收端主机的电源都没有加上,那么发送端发送字符就没有意义,因为接收端根本无法接收)。发送端可以在任意时刻开始发送字符,因此必须在每一个字符的开始和结束的地方加上标志,即加上开始位和停止位,以便使接收端能够正确地将每一个字符接收下来。
- 串口总线通信的基本概念
1.接口介绍
分为母头和公头如下图示:
2.接口的引脚介绍
1:DCD 载波检测
2:RXD 接受数据(方向:始终从终端到计算机)
3:TXD 发送数据(方向:始终从计算机到终端)
4:DTR 数据终端准备好
5:GND 地线信号
6:DSR 数据准备好
7:RTS 请求发送
8: CTS 清除发送
9:RI 振铃指示
3.串口通信时序
4.奇偶校验介绍
奇校验(Odd Parity): 就是让原有数据序列中(包括你要加上的一位)1的个数为奇数;
偶校验(Even Parity):就是让原有数据序列中(包括你要加上的一位)1的个数为偶数;
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TTL、RS232和RS485简介
单片机CPU一般都提供TTL电平的UART(Universal Asynchronous Receiver and Transmitter,通用异步收发器)通信接口,它是一种通用的数据通信协议,它包括了RS232、RS499、RS423、RS422和RS485等接口标准规范和总线标准规范。
- TTL电平:输出低电平要小于0.8V,高电平要大于2.4V;输入低于1.2V就认为是0,高于2.0就认为是1;
- RS232电平:逻辑1的电平为-3~-15V,逻辑0的电平为+3~+15V,介于-3~+3V之间的电压无意义;
- RS485电平:差分信号-2500mv~-200mv为逻辑0;差分信号+2500mv~+200mv为逻辑1;-200mv~+200mv为高阻状态
- MAX232芯片:是 TTL电平与RS232电平的专用双向转换芯片,可以TTL转RS-232,也可以RS-232转TTL;
- TTL电平一般用于芯片与芯片之间的通信;
- RS232采用了正负逻辑电平,提高线路的抗干扰性最远可以达到15米左右;如果更远的距离会采样RS485,它使用两线制的差分信号传输,最远可至1200米;RS232全双工只支持点对点通讯(1:1);
- RS485半双工或单双工支持总线形式通讯(1:N)。