ARM体系结构及常用接口简介解析.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第二章,ARM,体系结构及常用接口简介,1,ARM,Advanced RISC Machines,ARM,（,Advanced,RISC,Machines,），既可以认为是一个公司的名字，也可以认为是对一类微处理器的通称，还可以认为是一种技术的名字。,ARM,技术的应用领域及特点,1991,年,ARM,公司成立于英国剑桥，主要出售芯片设计技术的授权。,精简指令集系统,RISC,（,Reduced Instruction Set Computer,）,复杂指令集系统,CISC,（,Complex Instruction Set Computer,）,2,ARM,公司的,Chip less,模式,世界各大半导体生产商从,ARM,公司购买其设计的,ARM,微处理器核，根据各自不同的应用领域，加入适当的外围电路，从而形成自己的,ARM,微处理器芯片进入市场。,ARM,技术的应用领域及特点,基于,ARM,技术的微处理器应用约占据了,32,位,RISC,微处 理器,75,以上的市场份额，,ARM,技术正在逐步渗入到我们生活的各个方面。,我国的,中兴集成电路、,大唐电讯、中芯国际和上海华虹，以及国外的一些公司如德州仪器、意法半导体、,Philips,、,Intel,、,Samsung,等都推出了自己设计的基于,ARM,核的处理器。,3,ARM,微处理器的特点,低功耗、低成本、高性能,采用,RISC,指令集,ARM,技术的应用领域及特点,使用大量的寄存器,ARM/THUMB,指令支持,三,/,五级流水线,4,ARM,微处理器的特点,采用,RISC,体系结构,ARM,技术的应用领域及特点,采用,RISC,架构的,ARM,处理器一般具有如下特点：,固定长度的指令格式，指令归整、简单、基本寻址方式有,2,3,种；,使用单周期指令，便于流水线操作执行；,大量使用寄存器，数据处理指令只对寄存器进行操作，只有加载,/,存储指令可以访问存储器，以提高指令的执行效率。,5,ARM,微处理器的特点,大量使用寄存器,ARM,技术的应用领域及特点,ARM,处理器共有,37,个寄存器，被分为若干个组，这些寄存器包括：,31,个通用寄存器,，包括程序计数器（,PC,指针），均为,32,位的寄存器；,6,个状态寄存器,，用以标识,CPU,的工作状态及程序的运行状态，均为,32,位。,6,ARM,微处理器的特点,高效的指令系统,ARM,技术的应用领域及特点,ARM,微处理器支持两种指令集：,ARM,指令集,和,Thumb,指令集,。,ARM,指令为,32,位的长度，,Thumb,指令为,16,位长度。,Thumb,指令集为,ARM,指令集的功能子集，但与等价的,ARM,代码相比较，可节省,30,40,以上的存储空间，同时具备,32,位代码的所有优点。,7,ARM,微处理器的特点,其他技术,ARM,技术的应用领域及特点,除此以外，,ARM,体系结构还采用了一些特别的技术，在保证高性能的前提下尽量缩小芯片的面积，并降低功耗：,所有的指令都可根据前面的执行结果决定是否被执行，从而提高指令的执行效率。,可用加载,/,存储指令批量传输数据，以提高数据的传输效率。,可在一条数据处理指令中同时完成逻辑处理和移位处理。,在循环处理中使用地址的自动增减来提高运行效率。,8,ARM,微处理器系列,ARM,微处理器系列,ARM7,系列,ARM9,系列,ARM9E,系列,ARM10E,系列,SecurCore,系列,Intel,的,Xscale,其中，,ARM7,、,ARM9,、,ARM9E,和,ARM10,为,4,个通用处理器系列，每一个系列提供一套相对独特的性能来满足不同应用领域的需求。,SecurCore,系列专门为安全要求较高的应用而设计。,9,ARM,处理器核心技术演进路线,数据源：,ARM,，三星，,DIGITIMES,整理，,2009/9,ARMv5,指令集,ARM926EJ-S,ARM1026EJ-S,ARMv6,指令集,ARM1136J(F)-S,ARM11 MPCore(14,核心,),ARMv7-Cortex,指令集,Cortex-A8,Cortex-A9 MPCore,(14,核心,),400MHz,600MHz,800MHz,200MHz,2005,2006,2007,2008,2009,130nm,制程,90nm,制程,65nm,制程,45nm,制程,1GHz,10,ARM9,微处理器系列,ARM,微处理器系列,ARM9,系列微处理器在高性能和低功耗特性方面提供最佳的表现。具有以下特点：,5,级整数流水线，指令执行效率更高。,提供,1.1MIPS/MHz,的哈佛结构。,支持,32,位,ARM,指令集和,16,位,Thumb,指令集。,支持,32,位的高速,AMBA,总线接口。,全性能的,MMU,，支持,Windows CE,、,Linux,、,Palm OS,等多种主流嵌入式操作系统。,MPU,支持实时操作系统。,支持数据,Cache,和指令,Cache,，具有更高的指令和数据处理能力。,11,ARM9,微处理器系列,ARM9,系列微处理器主要应用于无线设备、仪器仪表、安全系统、机顶盒、高端打印机、数字照相机和数字摄像机等。,ARM,微处理器系列,ARM9,系列微处理器包含,ARM920T,、,ARM922T,和,ARM940T,三种类型，以适用于不同的应用场合。,12,ARM920T,系统结构分析,ARM9TDMI,采用,5,级流水线，具有分开的指令和数据存储器：,（,1,）,取指,：从存储器中取出指令，并将其放入指令流水线。,（,2,）,译码,：对指令进行译码。,（,3,）,执行,：把一个操作数移位，产生,ALU,的结果。,（,4,）,缓冲,/,数据,：如果需要，则访问数据存储器；否则,ALU,的结果只是简单地缓冲,1,个时钟周期，以便所有的指令具有同样的流水线流程。,（,5,）,回写,：将指令产生的结果回写到寄存器，包括任何从存储器中读取的数据。,13,ARM920T,系统结构分析,ARM9TDMI,处理器一个显著的特点是采用指令和数据分离访问的方式，即采用了指令缓存（,I-Cache,）和数据缓存（,D-Cache,）。这样可以把指令访问和数据访问单独安排,1,级流水线。,Instruction,Fetch,Shift+ALU,Memory,Access,Reg,Write,Reg,Read,Reg,Decode,FETCH,DECODE,EXECUTE,MEMORY,WRITE,ARM9TDMI,ARM or ThumbInst Decode,Reg Select,Reg,Read,Shift,ALU,Reg,Write,Thumb,ARMdecompress,ARM decode,Instruction,Fetch,FETCH,DECODE,EXECUTE,ARM7TDMI,14,嵌入式微处理器,每个嵌入式系统至少包含一个嵌入式微处理器,嵌入式微处理器体系结构可采用冯,诺依曼（,Von Neumann,）结构或哈佛（,Harvard,）,地址,数据,主存储器,MOV r8,#8,CPU,PC,指令,程序存储器,CPU,PC,地址,数据存储器,MOV r8,#8,地址,数据,冯,诺依曼结构,哈佛结构,15,ARM,微处理器的工作状态,ARM,微处理器的工作状态,从编程的角度看，,ARM,微处理器的工作状态一般有两种，并可在两种状态之间切换：,ARM,状态,，此时处理器执行,32,位的字对齐的,ARM,指令；,Thumb,状态,，此时处理器执行,16,位的、半字对齐的,Thumb,指令。,在开始执行代码时，应该处于,ARM,状态。,16,ARM,微处理器：处理器工作状态,进入,Thumb,状态：,执行,BX,指令，并设置操作数寄存器的状态（位,0,）为,1,。,在,Thumb,状态进入异常,(IRQ,FIQ,UNDEF,ABORT,SWI etc.),，当异常处理返回时自动转换到,Thumb,状态,进入,ARM,状态：,执行,BX,指令，并设置操作数寄存器的状态（位,0,）为,0,。,进入异常时，将,PC,放入异常模式链接寄存器中，从异常向量地址开始执行也可进入,ARM,状态,ARM,微处理器：处理器工作状态,Thumb-2,:,增加了混合模式能力,定义了一个新的,32-bit,指令集能在传统的,16-bit,指令运行的,Thumb,状态下同时运行。,这样能在一个系统中更好地平衡,ARM,和,Thumb,代码的能力，使系统能更好地利用,ARM,级别的性能和,Thumb,代码的密度的优势,ARM,与,THUMB,THUMB,指令是,ARM,指令的子集,ARM,微处理器的工作状态,可以相互调用，只要遵循一定的调用规则,Thumb,指令与,ARM,指令的时间效率和空间效率关系为,:,存储空间约为,ARM,代码的,60,70,指令数比,ARM,代码多约,30,40,存储器为,32,位时,ARM,代码比,Thumb,代码快约,40,存储器为,16,位时,Thumb,比,ARM,代码快约,40,50,使用,Thumb,代码，存储器的功耗会降低约,30,19,处理器模式,ARM,微处理器的工作模式,Usr,（用户）：,ARM,处理器正常的程序执行状态,Fiq,（快速中断）：,用于高速数据传输或通道处理,Irq,（中断）：,用于通用的中断处理,Svc,（管理）：,操作系统使用的保护模式,Abt,（中止）：,用于虚拟存储及存储保护,Sys,（系统）：,运行具有特权的操作系统任务,Und,（未定义）：,当出现未定义指令终止时进入该模式,20,ARM,微处理器的存储器格式,ARM,体系结构所支持的最大寻址空间为,4GB,（,2,32,字节）,ARM,微处理器的存储器格式,ARM,体系结构将存储器看作是从零地址开始的字节的线性组合。,从零字节到三字节放置第一个存储的字数据，从第四个字节到第七个字节放置第二个存储的字数据，依次排列。,ARM,体系结构可以用两种方法存储字数据，称之为,大端格式,和,小端格式,21,ARM,体系结构的存储器格式,大端格式,ARM,微处理器的存储器格式,在这种格式中，字数据的高字节存储在低地址中，而字数据的低字节则存放在高地址中,22,ARM,体系结构的存储器格式,小端格式,ARM,微处理器的存储器格式,与大端存储格式相反，在小端存储格式中，低地址中存放的是字数据的低字节，高地址存放的是字数据的高字节,23,ARM,微处理器：内存和,I/O,大端的数据存放格式,低地址,高地址,地址,A,地址,A+1,地址,A+2,地址,A+3,最高有效字节的地址就是该,word,的地址,最高有效字节位于最低地址,word a=0 x,f6,73,4b,cd,f6,73,4b,cd,ARM,微处理器：内存和,I/O,小端的数据格式,低地址,高地址,地址,A,地址,A+1,地址,A+2,地址,A+3,最低有效字节的地址就是该,word,的地址,最低有效字节位于最低地址,word a=0 x,f6,73,4b,cd,f6,73,4b,cd,寄存器组织,ARM,微处理器共有,37,个,32,位寄存器,，其中,31,个为通用寄存器，,6,个为状态寄存器,。但是这些寄存器不能被同时访问。但在任何时候，通用寄存器,R14,R0,、程序计数器,PC,、一个或两个状态寄存器都是可访问的。,ARM,微处理器的寄存器格式,26,ARM,体系结构所支持的异常类型,异常类型,具体含义,复位,复位电平有效时，产生复位异常，程序跳转到复位处理程序处执行。,未定义指令,遇到不能处理的指令时，产生未定义指令异常。,软件中断,执行,SWI,指令产生，用于用户模式下的程序调用特权操作指令。,指令预取中止,处理器预取指令的地址不存在，或该地址不允许当前指令访问，产生指令预取中止异常。,数据中止,处理器数据访问指令的地址不存在，或该地址不允许当前指令访问时，产生数据中止异常。,IRQ,外部中断请求有效，且,CPSR,中的,I,位为,0,时，产生,IRQ,异常。,FIQ,快速中断请求引脚有效，且,CPSR,中的,F,位为,0,时，产生,FIQ,异常。,ARM,异常处理,27,异常向量表（,Exception Vectors,）,地 址,异 常,进入模式,0 x0000,0000,复位,管理模式,0 x0000,0004,未定义指令,未定义模式,0 x0000,0008,软件中断,管理模式,0 x0000,000C,中止（预取指令）,中止模式,0 x0000,0010,中止（数据）,中止模式,0 x0000,0014,保留,保留,0 x0000,0018,IRQ,IRQ,0 x0000,001C,FIQ,FIQ,ARM,异常处理,28,异常优先级（,Exception Priorities,）,优先级,异 常,1,（最高）,复位,2,数据中止,3,FIQ,4,IRQ,5,预取指令中止,6,（最低）,未定义指令、,SWI,ARM,异常处理,29,应用程序中的异常处理,当系统运行时，异常可能会随时发生，要进行异常处理，采用的方式是,在异常向量表中的特定位置放置一条跳转指令，跳转到异常处理程序,，当,ARM,处理器发生异常时，程序计数器,PC,会被强制设置为对应的异常向量，从而跳转到异常处理程序，当异常处理完成以后，返回到主程序继续执行。,我们需要处理所有的异常，尽管我们可以简单的在某些异常处理程序处放置死循环。,ARM,异常处理,30,ARM,微处理器：内存和,I/O,数据信息,状态信息,控制信息,数字量,模拟量,开关量,连续几位二进制形式表示的数或字符。如键盘输入的信息以及打印机、显示器输出的信息等,时间上连续变化的量，如温度、压力、流量等,只有两个状态的量，如阀门的合与断、电路的开与关等,CPU,与,I/O,设备之间的接口信息,反映外设当前工作状态的信息,READY,信号：输入设备是否准备好,BUSY,信号：输出设备是否忙,CPU,向外部设备发送的控制命令信息,读写控制信号,时序控制信号,中断信号,片选信号,其它操作信号,数据、状态、控制信息都是通过,CPU,的数据总线传送，存在,I/O,接口的不同端口中：数据、状态、控制端口,ARM,微处理器：内存和,I/O,I/O,端口的编址方法，即,I/O,端口的地址安排方式,存储器映射编址,I/O,映射编址,I/O,端口的地址与内存地址统一编址，即,I/O,单元与内存单元在同一地址空间,I/O,端口与内存单元分开编址，即,I/O,单元与内存单元都有自己独立的地址空间,ARM,微处理器：内存和,I/O,存储器映射编址,I/O,映射方式,优点,可采用丰富的内存操作指令访问,I/O,单元,无需单独的,I/O,地址译码电路,无需专用的,I/O,指令,I/O,单元不占用内存空间,I/O,程序易读,缺点,外设占用内存空间,I/O,程序不易读,I/O,操作指令仅有单一的传送指令,I/O,接口需有地址译码电路,举例,ARM,中，,I/O,端口与内存单元统一编址,Intel 80X86,系列，,I/O,端口与内存单元分开编址，,I/O,端口有自己独立的地址空间，其大小为,64KB,ARM,微处理器：内存和,I/O,ARM,的,I/O,端口都是,内存映射,的方式，即对,I/O,端口的访问与内存的访问的方式完全一样。,通常将,I/O,所映射的存储系统标识为非高速缓存,(uncachable),和非缓冲（,unbufferable),。,嵌入式系统总线,概述,AMBA,总线,PCI,总线,CPCI,总线,串行总线,概述,总线是,CPU,与,存储器,和,设备,通信的机制，是计算机各部件之间传送数据、地址和控制信息的,公共通道,。,片内总线或内部总线：连接,CPU,内部各主要功能部件,片外总线：,CPU,与存储器（,RAM,和,ROM,）和,I/O,接口之间进行信息交换的通道,数据总线,Dbus,地址总线,Abus,控制总线,Cbus,按相对于,CPU,位置划分,按功能和信号类型,总线分类,概述,总线宽度,总线频率,总线带宽,总线带宽,(,单位,:MB/s),=,（总线宽度,/8,）,总线频率,如：总线宽度,32,位，频率,66MHZ,，则,总线带宽,=,（,32/8,）*,66MHz=264MB/s,总线的主要参数,又称总线位宽，指的是总线能同时,传送数据的位数。如,16,位总线就是,具有,16,位数据传送能力。,总线工作速度的一个重要参数，,工作频率越高，速度越快。,通常用,MHz,表示。,又称总线的数据传送率，是指在一,定时间内总线上可传送的数据总量，,用每秒最大传送数据量来衡量。,总线带宽越宽，传输率越高。,概 述,原因：,数据宽度：高速总线通常提供较宽的数据连接。,成本：高速总线通常采用更昂贵的电路和连接器。,桥允许总线独立操作，这样在,I/O,操作中可提供某些并行性。,一个微处理器系统可能含有多条总线,高速总线,低速总线,高速设备,低速设备,桥,总线互联的电路,存储器,高速设备,CPU,低速设备,低速设备,桥,高速总线,低速总线,多总线系统,39,40,Processor-local bus,Micro-,processor,Cache,Memory,controller,DMA,controller,Bridge,Peripheral,Peripheral,Peripheral,Peripheral bus,嵌入式系统总线,41,AMBA,总线,AMBA,（,Advanced Microcontroller Bus Architecture,）是,ARM,公司研发的一种总线规范，目前为,3.0,版本。,42,AMBA,总线,在,AMBA,总线规范中，定义了,3,种总线,:,AHB,(Advanced High-performance Bus),：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；可以有效地连接处理器、片上和片外存储器，支持流水线操作。,ASB,（,Advanced System Bus,）：也用于高性能系统模块的连接，,由,AHB,总线替代,；,APB,（,Advanced Peripheral Bus,）：用于较低性能外设的简单连接，一般是接在,AHB,或,ASB,系统总线上的第二级总线。,43,外部总线,APB,系统总线,AHB,测试接口,ARM,CPU,SDRAM,Control,SRAM,LCD,Control,桥,并行接口,串行,接口,Timer,UART,基于,AMBA,总线的典型系统,44,AMBA,总线,-AHB,只有主单元可在任何时刻使用总线。,AHB,可以有一个或多个主单元。,主单元可以是,RISC,处理器、协处理器以及,DMA,控制器，以,启动,和,控制,总线操作。,AHB,总线,主单元,从单元,仲裁器,译码器,可以响应（并非启动）读或写总线操作。,总线的从单元可以在给定的地址范围内对读写操作进行相应的反应。,从单元向主单元发出成功、失败信号或等待各种反馈信号。,从单元通常是其复杂程度不足以成为主单元的固定功能块，例如外存接口、总线桥接口以及任何内存都可以是从单元，系统的其他外设也包含在,AHB,的从单元中。,用来确定控制总线是哪个主单元，以保证在任何时候只有一个主单元可以启动数据传输。,一般来说仲裁协议都是固定好的，例如最高优先级方法或平等方法，可根据实际的情况选择适当的仲裁协议。,总线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。,AMBA,总线,-AHB,一个典型的,AHB,总线工作过程，它包括以下两个阶段：,地址传送阶段,(address phase),：它将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。,数据传送阶段（,data phase,）：,它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,信号为低电平时，就在数据传输中加入等待周期，直到,HREADY,信号为高电平才表示这次传输阶段结束。,AMBA,总线,-AHB,Data,（,A,）,HADDR31:0,HWDATA31:0,Address phase,Data phase,Control,A,Control,Data,（,A,）,HCLK,HREADY,AHB,总线工作过程,HRDATA31:0,ISA,IBM,公司于,1981,年推出的基于,8,位机,PC/XT,的总线，称为,PC,总线,为了能够合理地开发外插接口卡，由,Intel,公司，,IEEE,和,EISA,集团联合开发了与,IBM/AT,原装机总线意义相近的,ISA,总线,ISA,总线有,98,只引脚。其中,62,线的一段基于,8,位的,PC,总线，可以独立使用，连接,8,位的扩展卡，而,62,线与,36,线相加后就扩展成标准的,16,位,ISA,，连接,16,位的扩展卡,48,PCI,1991,年下半年，,Intel,公司首先提出了,PCI,的概念，并联合,IBM,、,Compaq,、,AST,、,HP,、,DEC,等,100,多家公司成立了,PCI,集团，其英文全称为：,Peripheral Component Interconnect Special Interest Group(,外围部件互连专业组,),，简称,PCISIG,。,32,位,PCI,的数据传输率为,133MB,s,，大大高于,ISA,。,49,PCI,总线：特点,PCI,总线是地址、数据多路复用的高性能,32,位和,64,位总线。,2.1,版本定义了,64,位总线扩展和,66MHz,总线时钟的技术规范。,从,数据宽度,上看，,PCI,总线有,32bit,、,64bit,之分,从,总线速度,上分，有,33MHz,、,66MHz,两种,PCI,总线：特点,与,ISA,总线不同，,PCI,总线的地址总线与数据总线是分时复用的，支持即插即用,(Plug and Play),、中断共享等功能。,分时复用的好处是一方面可以节省接插件的管脚数，另一方面便于实现突发数据传输。,PCI,总线：特点,数据传输时，由一个,PCI,设备做发起者,(,主控、,Initiator,或,Master),，而另一个,PCI,设备做目标,(,从设备、,Target,或,Slave),。,总线上所有时序的产生与控制都由,Master,来发起。,PCI,总线在同一时刻只能供一对设备完成传输，这就要求有一个仲裁机构，来决定谁有权拿到总线的主控权。,PCI,总线：信号定义,32,位,PCI,系统的管脚按功能来分有以下几类：,系统控制,CLK,：,PCI,时钟，上升沿有效,RST,：,Reset,信号,传输控制,FRAME#,：标志传输开始与结束,IRDY#,：,Master,可以传输数据的标志,DEVSEL#,：当,Slave,发现自己被寻址时设置低电平应答,TRDY#,：,Slave,可以传输数据的标志,STOP#,：,Slave,主动结束传输数据,IDSEL,：在即插即用系统启动时用于选中板卡的信号,PCI,总线：信号定义,地址与数据总线,AD 31:0,：地址,/,数据分时复用总线,C/BE#3:0,：命令,/,字节使能信号,PAR,：奇偶校验信号,仲裁信号,REQ#,：,Master,用来请求总线使用权,GNT#,：仲裁机构允许,Master,得到总线使用权,错误报告,PERR#,：数据奇偶校验错,SERR#,：系统奇偶校验错,PCI,总线：操作,PCI,总线进行操作时,发起者先置,REQ#,当得到仲裁器的许可时,(GNT#),，将,FRAME#,置低电平，并在,AD,总线上放置,Slave,地址，同时,C/BE#,放置命令信号，说明接下来的传输类型。,PCI,总线上的所有设备都需对此地址译码，被选中的设备置,DEVSEL#,以声明自己被选中。然后当,IRDY#,与,TRDY#,都置低时，传输数据。,Master,在数据传输结束前，将,FRAME#,置高以标明只剩最后一组数据要传输，并在传完数据后放开,IRDY#,以释放总线控制权。,PCI,总线,-,读操作,Data,传送,Wait,Data,传送,Wait,Data,传送,Wait,BE#s,Address phase,IRDY#,9,8,1,7,6,5,4,3,2,地址,Data-1,Data-2,Data-3,命令,Data phase,Data phase,Data phase,CPCI,总线,为了将,PCI,总线规范用在工业控制计算机系统上，,1995,年,11,月,PCI,工业计算机制造者联合会（,PICMIG,）颁布了,CompactPCI,（以后简称,CPCI,）规范,1.0,版。,1997,年推出了,CPCI2.0,规范。,简言之，,CPCI,总线规范,=,PCI,总线的电气规范,+,标准针孔连接器（,IEC-1076-4-101)+,欧洲卡规范（,IEC297/IEEE 1011.1,）,57,CPCI,总线,目前在嵌入式,PC,、工控计算机及高端的嵌入式系统中已经开始大量采用,CPCI,接口。,CPCI,总线工控机之所以被业界所青睐，是因为其既具有,PCI,总线的高性能,又具有,欧洲卡结构的高可靠性,，是符合国际标准的真正工业型计算机，适合在可靠性要求较高的工业和军事设备上应用。,CPCI,总线工控机定义了两种板卡尺寸：,3U,（,100mm 160mm,）,6U,（,233mm 160mm,）,58,CPCI,总线,3U,（,100mm 160mm,）,6U,（,233mm 160mm,）,59,PCI-Express,总线,与,PCI,总线不同，,PCI Express,总线属于串行总线，点对点传输，每个传输通道独享带宽。,PCI Express,总线还支持双向传输模式和数据分路传输模式。其中数据分路传输模式即,PCI Express,总线的,X1,、,X2,、,X4,、,X8,、,X12,、,X16,和,X32,多通道连接，,X1,单向传输带宽即可达到,250MB/s,，双向传输带宽更可实现夸张的,500MB/s,，绝非,PCI,总线可比,。,60,61,I,2,C,总线,在现代电子系统中，有为数众多的,IC,需要进行相互之间以及与外界的通信。,为了提供硬件的效率和简化电路的设计，,PHILIPS,开发了一种用于内部,IC,控制的简单的双向两线串行总线,I2C(inter IC,总线,),I2C,总线支持任何一种,IC,制造工艺,I2C,已经成为世界性的工业标准,每个,I2C,器件都有一个唯一的地址，而且可以是单接收的器件（例如：,LCD,驱动器）或者可以接收也可以发送的器件（例如：存储器）,62,63,SPI,总线,串行外围设备接口,SPI,（,serial peripheral interface,）总线技术是,Motorola,公司推出的一种同步串行接口,SPI,总线是一种三线,同步总线,，因其硬件功能很强,总线上可以连接多个可作为主机的,MCU,，装有,SPI,接口的输出设备，输入设备如液晶驱动、,A/D,转换等外设,也可以简单连接到单个,TTL,移位寄存器的芯片,总线上允许连接多个能作主机的设备，但在任一瞬间只允许有一个设备作为主机,64,PC104,总线,PC104,是工业总线的标准,PC104,有两个版本，,8,位和,16,位，分别与,PC,和,PC/AT,相对应。,PC104PLUS,是专为,PCI,总线设计的，可以连接高速外接设备,65,CAN,总线,CAN,，全称为“,Controller Area Network”,，即控制器局域网，是国际上应用最广泛的现场总线之一,CAN,被设计作为汽车环境中的微控制器通讯，在车载各电子控制装置,ECU,之间交换信息，形成汽车电子控制网络。,CAN,是一种多主方式的串行通讯总线，基本设计规范要求有高的位速率，高抗电磁干扰性，而且能够检测出产生的任何错误,66,并行接口,是指,8,位数据同时通过并行线进行传送，这样数据传送速度大大提高,并口的工作模式主要有如下几种：,SPP,标准工作模式,。,SPP,数据是半双工单向传输的，传输速率仅为,15Kb/s,，速度较慢，但几乎可以支持所有的外设，一般设为默认的工作模式。,EPP,增强型工作模式,。,EPP,采用双向半双工数据传输，其传输速度比,SPP,高，可达,2MB/s,。,EPP,可细分为,EPP1.7,和,EPP1.9,两种模式，目前较多外设使用此工作模式。,ECP,扩充型工作模式,。,ECP,采用双向全双工数据传输，传输速率比,EPP,要高。,67,串口,串行口的典型代表是,RS,232,C,及其兼容插口，,25,针串行口还具有,20mA,电流环接口功能，用,9,、,11,、,18,、,25,针来实现。,RS-232-C,是美国电子工业协会,EIA,（,Electronic Industry Association,）制定的一种串行物理接口标准。,一般嵌入式系统提供标准的,RS232C,接口，该接口采用负逻辑，与,CMOS,、,TTL,电路的相连需要专用集成电路进行电平转换。最高传输速率为,20 kb/s,最大传输线长为,30,米,68,现在的,PC,机一般有两个串行口：,COM1,和,COM2,，我们可以选择任何一个进行连接，然后在操作系统上面进行正确的配置。,Windows,操作系统和,Linux,操作系统都能够很好地支持串口，特别是在,Linux,环境下可以对串口通信简单地进行编程，下面就来介绍串口编程。,串口,Linux,系统环境下的所有设备都提供了相应的设备文件供用户访,问，设备文件都位于,/dev,目录下。,COM1,和,COM2,对应的文件分,别为,/dev,目录下的,ttyS0,和,ttyS1,，我们可以通过打开并读写这两,个文件来对串口进行操作。使用,open(),函数打开串口的例子如下：,int fd;,/*,以读写方式打开串口*,/,fd=open(/dev/ttyS0,O_RDWR);,if(-1=fd),/*,不能打开串口一*,/,perror(,提示错误！,);,对串口进行设置是一种常见的操作，一般的设置包括波特率设,置、校验位和停止位设置。,串口编程,Termios,的结构如下：,Struct termios,tcflag_t c_iflag;/,输入模式,tcflag_t c_oiflag;/,输出模式,tcflag_t c_cflag;/,控制模式,tcflag_t c_lflag;/,局部模式,cc_t c_ccNCCS;/,特殊控制字符,在上面的结构体成员中，,c_cflag,是最常用的，它用于控制串口的波特,率、奇偶校验、停止位等。,在,c_cflag,成员中，选项,CLOCAL,和,CREAD,是必须的，即本地和接收使,能。例如，下面的代码将波特率设为,115200,、数据位为,8,位、偶校验并且,停止位为,1,位：,options.c_cflag|=B115200|CLOCAL|CREAD|CS8|PARENB;,options.c_cflag,options.c_cflag,可以通过,POSIX,标准终端接口,(POSIX,是,Portable Operation System Interface of Unix,的缩写，,它制定了具有移植性操作系统所应具备的条件,),进行相关操作，,此接口称为,termios,，并在内核目录下的,include/asm/termios.h,文,件中定义,所有对串口的操作都是通过结构体,termios,和几个函数实现的，其中最常用的两个函数是,tcgetattr(),和,tcsetattr(),。在一般情况下，程序通过,tcgetattr(),函数获取设备当前的设置，然后修改这些设置，最后用,tcsetattr(),使这些设置生效。我们也可以用,tcgetattr(),函数保存设备的配置，最后在程序结束前用函数,tcsetattr(),恢复设备的配置。,常用的操作结构体,termios,的函数如下：,int tcgetattr(int fd,，,struct termios*t),该函数用于获得文件描述符,fd,所表示设备的当前设置值，并将此设置值写入指针,t,内。若成功，函数返回,0,，否则返回,-1,。,int tcsetattr(int fd,int options,struct termios*t),tcsetattr,（）函数用来将,termios,结构指针,t,内的设置值赋给当前用文件描述符,fd,表示的设备终端。参数,options,决定什么时候改变生效,USB,USB,全称,Universal Serial Bus,（通用串行总线）。,USB,接口是现在比较流行的接口，用于将使用,USB,的外围设备连接到主机。,在,USB,的网络协议中，每个,USB,的系统有且只有一个,host,USB,最大的好处在于能支持多达,127,个外设，并且可以独立供电、并且支持热拔插,73,PCMCIA,PCMCIA,全名为,Personal Computer Memory Card International Association,凡符合此协会定义的界面规定技术所设计的界面卡，便可称为,PCMCIA,卡或简称为,PC,卡,PCMCIA,卡共分成四种规格，分别是,TYPE,、,TYPE,、,TYPE,及,CardBus,PCMCIA,卡轻巧、方便携带,“热插拔”,(Hot Plugging),功能,74,液晶显示,液晶显示屏（,liquid crystal display,：,LCD,）用于显示,GUI,（图象用户界面）环境下的文字和图象数据，适用于低压、微功耗电路,从选型角度，我们将常见液晶分为以下几类：段式（也称,8,字）、字符型和图形点阵,从色彩上分，,LCD,显示屏分为单色、灰度和彩色三种,按背光将液晶分类，有透射式、反射式、半反半透式液晶三类,75,Thank you!,76,1,、字体安装与设置,如果您对PPT模板中的字体风格不满意，可进行批量替换，一次性更改各页面字体。,在,“,开始”,选,项卡,中,，点击“,替,换”按,钮右,侧箭,头,，,选,择“,替,换,字,体,”。（如下,图）,在图“替换”下拉列表中选择要更改字体。（如下图）,在“替换为”下拉列表中选择替换字体。,点击“替换”按钮，完成。,77,2,、替换模板中的图片,模板中的图片展示页面，您可以根据需要替换这些图片，下面介绍两种替换方法。,方法一：更改图片,选中模版中的图,片,（,有些图片与其他,对象,进行了组合，,选,择,时,一定要选中图,片 本身，而不是组合）。,单击鼠标右键，选择“更改图片”，选择要替换的图片。（如下图）,注意：,为防止替换图片发生变形，请使用与原图长宽比例相同的图片。,77,赠送精美图标,