lanwailan / embedded-engineer

嵌入式工程师 keep studying

Embedded-Engineer

嵌入式工程师成长之路

嵌入式硬件系统

嵌入式硬件系统

基本构成

• 微处理器分冯诺依曼结构和哈弗结构。指令集分为：精简指令RISC和复杂CISC
• 结构上二者差别前者的指令和数据存放在同一存储空间，统一编址；后者分开指令和数据，诗句的吞吐率提高了一倍
• RISC软件复杂性高，芯片成本低，增加了代码尺寸，采用简单的寻址模式，仅允许LOAD和STORE指令存取内存。其他所有操作都基于寄存器到寄存器

总线

• 总线可分为片内总线路AMBA，AVALON、OCP等，片外并行总线如：PCI、ISA 片外串行总线：UART、SPI、I2C、USB等
• 片内总线取决于CPU core,片外总线选择取决于应用

AMBA 是ARM研发的一种总线规范。AHB用于高性能系统模块的连接，支持突发模式数据传输和事务分割。APB用于较低性能外设的简单连接。 AHB总线构成：

• 主单元，只有主单元在任何时刻使用总线，AHB可以有多个主单元。
• 从单元，可以响应读或写总线操作，主要是复杂度不够成为主单元
• 仲裁器，用于确定控制总线哪个是主单元，以保证任何时刻只有一个主单元可以启动数据传输
• 译码器，用于传输译码工作，提供传输过程中从单元的片选信号

AHB总线工作过程：

• 1 地址传送阶段，只持续一个时钟周期，在HCLK的上升沿数据有效。所有的从单元都在这个上升沿来采样地址信息
• 2 数据传输阶段，需要一个或几个时钟周期，可以通过HREADY信号来延长数据传输时间，当HREADY为低电平，就在数据传输中加入等待周期，直到高电平结束本次传输

APB主要由2部分构成：APB桥和APB从单元。

• APB桥是APB中唯一的主单元，是AHB的从单元。
• APB桥将系统总线AHB和APB连接起来，并执行功能：锁存地址保持有效，直到数据传输完成。
• 译码地址并产生一个外部片选信号，每次传送只有一个片选有效
• 写传送时驱动数据到APB
• 读传送石驱动数据到AHB
• 传送石产生定时触发信号到PENABLE

串行总线概述：

串行总线是指按位传送数据的通路 其连接线少，接口简单，成本低，传送距离远 点对点通信不需要select控制信号 异步通信不需要Clock时钟信号，同步总线必须要有时钟。 Data、Select和R/W可以根据协议复用同一根线 Slave不能和其他Slave直接通信，只有Master能发起一次通信

I2C总线：

• 简单有效，接口简单，占用空间小，减少电路板的空间需求和芯片引脚数量
• I2C总线连接到相同总线上的IC数量之首总线最大电容箱子，可达40个组件
• 串行的8位双向数据传输速率在标准模式下可达100Kps，快速模式400kps，高速3.4Mbps
• 支持多主控模式，具有完善的总线协议。

I2C总线构成和信号类型：

• I2C总线是由数据线SDA和时钟线SCL构成的同步串行总线，支持双向传送。
• CPU发出的控制信号分为地址码和控制码两部分，地址码用来选址
• I2C总线在传送数据过程**有三种类型信号：开始信号，SCL为高电平、SDA由高电平向低电平跳变
• 结束信号：SCL为高电平，SDA由低电平向高电平跳变，结束传送数据
• 应答信号：接收数据的IC在接收8bit数据后，向发送数据的IC发出特定的低电平脉冲，表示已收到数据

SPI总线：一种同步串行外设接口

• 一般使用四条线，串行时钟线SCLK
• 主机输入/从机输出数据线MISO
• 主机输出/从机输入数据线MOSI
• 低电平有效的从机选择线SS

存储器

• 主要分为主存和外存
• 主存储器的特点是速度快，一般采用ROM、EEPROM、NorFlash、SRAM、DRAM
• 外存是不能直接访问的存储器，价格低容量大，路SD，U盘 NandFlash等

IO接口和设备

• 输入输出接口和设备主要包括：中断控制器、DMA、串行和并行接口 定时器，计数器，看门狗 RTC、PWM、AD/DA等