嵌入式系統知識及接口技術總結

ludi

16、IIC接口

（1）IIC總線是具備總線仲裁和高低速設備同步等功能的高性能多主機總線。
（2）IIC總線上需要兩條線：串行數據線SDA和串行時鐘線SCL。
（3）總線上的每個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發送器或者接收器（由器件的功能決定）。
（4）IIC總線有4種操作模式：主發送、主接收、從發送、從接收。

（5）IIC在傳送數據過程******有3種類型信號：

A、開始信號：SCL為低電平時，SDA由高向低跳變。
B、結束信號：SCL為低電平時，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個脈沖向發送方發出特點的低電平。

（6）主器件發送一個開始信號后，它還會立即送出一個從地址，來通知將與它進行數據通信的從器件。1個字節的地址包括7位地址信息和1位傳輸方向指示位，如果第7位為0，表示要進行一個寫操作，如果為1，表示要進行一個讀操作。

（7）SDA線上傳輸的每個字節長度都是8位，每次傳輸種字節的數量沒有限制的。在開始信號后面的第一個字節是地址域，之后每個傳輸字節后面都有一個應答位（ACK），傳輸中串行數據的MSB（字節高位）首先發送。

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

（9）IIC總線的工作過程：SDA和SCL都是雙向的。空閑的時候，SDA和SCL都是高電平，只有SDA變為低電平，接著SCL再變為低電平，IIC總線的數據傳輸才開始。SDA線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再次變為低電平，然后SDA就在SCL再次變為高電平之前傳輸下一個位。最后，SCL變回高電平，接著SDA也變為高電平，表示數據傳輸結束。

17、以太網接口

（1）最常用的以太網協議是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：每位中間有一個電平跳變，利用每個碼元開始時有無跳變來表示“0”或“1”，有跳變為“0”，無跳變為“1”。

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

（4）以太網數據傳輸特點：

A、所有數據位的傳輸由低位開始，傳輸的位流時用曼徹斯特編碼。
B、以太網是基于沖突檢測的總線復用方法，由硬件自動執行。
C、傳輸的數據長度，目的地址DA＋源地址SA＋類型字段TYPE＋數據段DATA＋填充位PAD，最小為60B，最大為1514B嵌入式信盈達企鵝要妖氣嗚嗚吧久零就要。
D、通常以太網卡可以接收3種地址的數據：廣播地址、多播地址、自己的地址。
E、任何兩個網卡的物理地址都不一樣，是世界上唯一的，網卡地址由專門機構分配。

（5）嵌入式以太網接口有兩種實現方法：

A、嵌入式處理器＋網卡芯片（例如：RTL8019AS、CS8900等）
B、帶有以太網接口的處理器。

（6）TCP/IP是一個分層協議，分為：物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層和應用層。每層實現一個明確的功能，對應一個或幾個傳輸協議，每層相對于它的下層都作為一個獨立的數據包來實現。每層上的協議如下：

A、應用層：BSD套接字。
B、傳輸層：TCP、UDP。
C、網絡層：IP、ARP、ICMP、IGMP
D、數據鏈路層：IEEE802.3 Ethernet MAC
E、物理層：二進制比特流。

（7）ARP（地址解析協議）

A、網絡層用32位的地址來標識不同的主機（即IP地址），而鏈路層使用48位的物理地址（MAC）來標識不同的以太網或令牌網接口。
B、ARP功能：實現從IP地址到對應物理地址的轉換。

（8）ICMP（網絡控制報文協議）

A、IP層用它來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、網絡診斷工具ping和traceroute其實就是ICMP協議。

（9）IP（網際協議）

A、IP工作在網絡層，是TCP/IP協議族中最為核心的協議。
B、所有的TCP、UDP、ICMP及IGMP數據都以IP數據包格式傳輸。
C、TTL（生存時間字段）：指定了IP數據包的生存時間（數據包可以經過的路由器數）。
D、IP提供不可靠、無連接的數據包傳送服務，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提供（如TCP）。如果發生某種錯誤，IP有一個簡單的錯誤處理算法－－丟棄該數據包，然后發送ICMP消息報給信源端。

b、無連接：IP不維護任何關于后續數據包的狀態信息。每個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（傳輸控制協議）

TCP協議是一個面向連接的可靠的傳輸層協議，它為兩臺主機提供高可靠性的端到端數據通信。

（11）UDP（用戶數據包協議）

UDP協議是一種無連接不可靠的傳輸層協議，它不保證數據包能到達目的地，可靠性有應用層來提供。UDP協議開銷少，和TCP相比更適合于應用在低端的嵌入式領域中。

（12）端口：TCP和UDP采用16位端口號來識別上層的用戶，即應用層協議，例如FTP服務的TCP端口號都是21，Telnet服務的TCP端口號都是23，TFTP服務的UDP端口號都是69。

18、CAN總線接口

（1）CAN（Control Area Network，控制器局域網）總線是一種多主方式的串行通信總線，是國際上應用最廣泛的現場總線之一，最初被用于汽車環境中的電子控制網絡。一個CAN總線構成的單一網絡中，理想情況下可以掛接任意多個節點，實際應用中節點數據受網絡硬件的電氣特性所限制。

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

（3）當“顯性”和“隱性”位同時發送的時候，最后總線數值將為“顯性”這種特性為CAN總線的仲裁奠定了基礎。

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

（5）CAN總線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、控制場、數據場、CRC場、ACK場和幀結束。

（6）CAN總線硬件接口包括：CAN總線控制器和CAN收發器。CAN控制器主要完成時序邏輯轉換等工作，例如菲利普的SJA1000。CAN收發器是CAN總線的物理層芯片，實現TTL電平到CAN總線電平特性的轉換，例如TJA1050。