一、嵌入式系統基礎

1、嵌入式系統的定義

1.1 ?定義：以應用為中心，以計算機技術為基礎，軟硬件可裁剪，適應應用系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統。

1.2 ?嵌入式系統發展的4個階段：無操作系統階段、簡單操作系統階段、實時操作系統階段、面向Internet階段。

1.3 ?知識產權核（IP核）：具有知識產權的、功能具體、接口規范、可在多個集成電路設計中重復使用的功能模塊，是實現系統芯片（SOC）的基本構件。

1.4??IP核模塊有行為、結構和物理3級不同程度的設計，對應描述功能行為的不同可以分為三類：軟核、固核、硬核。

2、嵌入式系統的組成

包含：硬件層、中間層、系統軟件層和應用軟件層

2.1??硬件層：嵌入式微處理器、存儲器、通用設備接口和I/O接口

嵌入式核心模塊＝微處理器＋電源電路＋時鐘電路＋存儲器?

Cache：位于主存和嵌入式微處理器內核之間，存放的是最近一段時間微處理器使用最多的程序代碼和數據。它的主要目標是減小存儲器給微處理器內核造成的存儲器訪問瓶頸，使處理速度更快。

2.2??中間層（也稱為硬件抽象層HAL或者板級支持包BSP）

它將系統上層軟件和底層硬件分離開來，使系統上層軟件開發人員無需關系底層硬件的具體情況，根據BSP層提供的接口開發即可。?

BSP有兩個特點：硬件相關性和操作系統相關性。?

設計一個完整的BSP需要完成兩部分工作：?

A、?嵌入式系統的硬件初始化和BSP功能。?

片級初始化：純硬件的初始化過程，把嵌入式微處理器從上電的默認狀態逐步設置成系統所要求的工作狀態。

板級初始化：包含軟硬件兩部分在內的初始化過程，為隨后的系統初始化和應用程序建立硬件和軟件的運行環境。

系統級初始化：以軟件為主的初始化過程，進行操作系統的初始化。?

B、?設計硬件相關的設備驅動。

2.3 ?系統軟件層：由RTOS、文件系統、GUI、網絡系統及通用組件模塊組成。

RTOS是嵌入式應用軟件的基礎和開發平臺。

2.4 ?應用軟件：由基于實時系統開發的應用程序組成。

3、實時系統

3.1 ?定義：能在指定或確定的時間內完成系統功能和對外部或內部、同步或異步時間做出響應的系統。

3.2 ?區別：通用系統一般追求的是系統的平均響應時間和用戶的使用方便；而實時系統主要考慮的是在最壞情況下的系統行為。

3.3 ?特點：時間約束性、可預測性、可靠性、與外部環境的交互性。

3.4 ?硬實時（強實時）：指應用的時間需求應能夠得到完全滿足，否則就造成重大安全事故，甚至造成重大的生命財產損失和生態破壞，如：航天、軍事。

3.5? 軟實時（弱實時）：指某些應用雖然提出了時間的要求，但實時任務偶爾違反這種需求對系統運行及環境不會造成嚴重影響，如：監控系統、實時信息采集系統。

3.6 ?任務的約束包括：時間約束、資源約束、執行順序約束和性能約束。

4、實時系統的調度

4.1 ?調度：給定一組實時任務和系統資源，確定每個任務何時何地執行的整個過程。

4.2 ?搶占式調度：通常是優先級驅動的調度，如uCOS。優點是實時性好、反應快，調度算法相對簡單，可以保證高優先級任務的時間約束；缺點是上下文切換多。

4.3 ?非搶占式調度：通常是按時間片分配的調度，不允許任務在執行期間被中斷，任務一旦占用處理器就必須執行完畢或自愿放棄，如WinCE。

優點是上下文切換少；缺點是處理器有效資源利用率低，可調度性不好。

4.4 ?靜態表驅動策略：系統在運行前根據各任務的時間約束及關聯關系，采用某種搜索策略生成一張運行時刻表，指明各任務的起始運行時刻及運行時間。

4.5 ?優先級驅動策略：按照任務優先級的高低確定任務的執行順序。

4.6 ?實時任務分類：周期任務、偶發任務、非周期任務。

4.7 ?實時系統的通用結構模型：數據采集任務實現傳感器數據的采集，數據處理任務處理采集的數據、并將加工后的數據送到執行機構管理任務控制機構執行。

5、嵌入式微處理器體系結構

5.1? 馮諾依曼結構

程序和數據共用一個存儲空間，程序指令存儲地址和數據存儲地址指向同一個存儲器的不同物理位置，采用單一的地址及數據總線，程序和數據的寬度相同。例如：8086、ARM7、MIPS…

5.2? 哈佛結構

程序和數據是兩個相互獨立的存儲器，每個存儲器獨立編址、獨立訪問，是一種將程序存儲和數據存儲分開的存儲器結構。例如：AVR、ARM9、ARM10…

5.3? CISC與RISC的特點比較

計算機執行程序所需要的時間P可以用下面公式計算：

P=I×CPI×T?

I：高級語言程序編譯后在機器上運行的指令數。?

CPI：為執行每條指令所需要的平均周期數。

T：每個機器周期的時間。

5.4? 流水線的思想

在CPU中把一條指令的串行執行過程變為若干指令的子過程在CPU中重疊執行。

5.5? 流水線的指標

吞吐率：單位時間里流水線處理機流出的結果數。如果流水線的子過程所用時間不一樣長，則吞吐率應為最長子過程的倒數。?

建立時間：流水線開始工作到達最大吞吐率的時間。若m個子過程所用時間一樣，均為t，則建立時間T＝mt。

5.6? 信息存儲的字節順序

A、存儲器單位：字節（8位）

B、字長決定了微處理器的尋址能力，即虛擬地址空間的大小。

C、32位微處理器的虛擬地址空間位232，即4GB。?

D、小端字節順序：低字節在內存低地址處，高字節在內存高地址處。

E、大端字節順序：高字節在內存低地址處，低字節在內存高地址處。?

F、網絡設備的存儲順序問題取決于OSI模型底層中的數據鏈路層。

6、邏輯電路基礎

6.1 ?根據電路是否具有存儲功能，將邏輯電路劃分為：組合邏輯電路和時序邏輯電路。

6.2? 組合邏輯電路

電路在任一時刻的輸出，僅取決于該時刻的輸入信號，而與輸入信號作用前電路的狀態無關。常用的邏輯電路有譯碼器和多路選擇器等。

6.3? 時序邏輯電路

電路任一時刻的輸出不僅與該時刻的輸入有關，而且還與該時刻電路的狀態有關。因此，時序電路中必須包含記憶元件。觸發器是構成時序邏輯電路的基礎。常用的時序邏輯電路有寄存器和計數器等。

6.4 ?真值表、布爾代數、摩根定律、門電路的概念。

6.5 ?NOR（或非）和NAND（與非）的門電路稱為全能門電路，可以實現任何一種邏輯函數。

6.6 ?譯碼器：多輸入多輸出的組合邏輯網絡。

每輸入一個n位的二進制代碼，在m個輸出端中最多有一個有效。?

當m＝2n時，為全譯碼；當m<2n時，為部分譯碼。

6.7 ?由于集成電路的高電平輸出電流小，而低電平輸出電流相對比較大，采用集成門電路直接驅動LED時，較多采用低電平驅動方式。液晶七段字符顯示器LCD利用液晶有外加電場和無外加電場時不同的光學特性來顯示字符。

6.8 ?時鐘信號是時序邏輯的基礎，它用于決定邏輯單元中的狀態合適更新。同步是時鐘控制系統中的主要制約條件。

6.9 ?在選用觸發器的時候，觸發方式是必須考慮的因素。觸發方式有兩種：

電平觸發方式：具有結構簡單的有點，常用來組成暫存器。?

邊沿觸發方式：具有很強的抗數據端干擾能力，常用來組成寄存器、計數器等。

7、總線電路及信號驅動

7.1 ?總線是各種信號線的集合，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，可以分為：數據總線（DB）、地址總線（AB）和控制總線（CB）。

7.2 ?總線的主要參數：

總線帶寬：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?？偩€的位寬越寬，總線每秒數據傳輸率越大，也就是總線帶寬越寬。

總線頻率：工作時鐘頻率以MHz為單位，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。

7.3 ?只有具有三態輸出的設備才能夠連接到數據總線上，常用的三態門為輸出緩沖器。

7.4? 當總線上所接的負載超過總線的負載能力時，必須在總線和負載之間加接緩沖器或驅動器，最常用的是三態緩沖器，其作用是驅動和隔離。

7.5 ?采用總線復用技術可以實現數據總線和地址總線的共用。但會帶來兩個問題：

A、需要增加外部電路對總線信號進行復用解耦，例如：地址鎖存器。

B、總線速度相對非復用總線系統低。

7.6 ?兩類總線通信協議：同步方式、異步方式。

7.7 ?對總線仲裁問題的解決是以優先級（優先權）的概念為基礎。

8、電平轉換電路

8.1 ?數字集成電路可以分為兩大類：雙極型集成電路（TTL）、金屬氧化物半導體（MOS）。

8.2 ?CMOS電路由于其靜態功耗極低，工作速度較高，抗干擾能力較強，被廣泛使用。

8.3 ?解決TTL與CMOS電路接口困難的辦法是在TTL電路輸出端與電源之間接一上拉電阻R，上拉電阻R的取值由TTL的高電平輸出漏電流IOH來決定，不同系列的TTL應選用不同的R值。

9、嵌入式系統中信息表示于運算基礎

9.1 ?進位計數制與轉換：這樣比較簡單，也應該掌握怎么樣進行換算，有出題的可能。

9.2 ?計算機中數的表示：源碼、反碼與補碼。

正數的反碼與源碼相同，負數的反碼為該數的源碼除符號位外按位取反。

正數的補碼與源碼相同，負數的補碼為該數的反碼加一。

例如－98的源碼：11100010B

反碼：10011101B

補碼：10011110B

9.3 ?定點表示法：數的小數點的位置人為約定固定不變。

浮點表示法：數的小數點位置是浮動的，它由尾數部分和階數部分組成。

任意一個二進制N總可以寫成：N=2P×S。S為尾數，P為階數。

9.4 ?漢字表示法：搞清楚GB2318-80中國標碼和機內碼的變換。

9.5? 語音編碼中波形量化參數（可能會出簡單的計算題目）

采樣頻率：一秒內采樣的次數，反映了采樣點之間的間隔大小。

人耳的聽覺上限是20kHz，因此40kHz以上的采樣頻率足以使人滿意。

CD唱片采用的采樣頻率是44.1kHz。

測量精度：樣本的量化等級，目前標準采樣量級有8位和16位兩種。?

聲道數：單聲道和立體聲雙道。立體聲需要兩倍的存儲空間。

10、差錯控制編碼

10.1 ?根據碼組的功能，可以分為檢錯碼和糾錯碼兩類。檢錯碼是指能自動發現差錯的碼，例如奇偶檢驗碼；

糾錯碼是指不僅能發現差錯而且能自動糾正差錯的碼，例如循環冗余校驗碼。

10.2 ?奇偶檢驗碼、海明碼、循環冗余校驗碼（CRC）。

11、嵌入式系統的度量項目

11.1 ?性能指標：分為部件性能指標和綜合性能指標，主要包括：吞吐率、實時性和各種利用率。

11.2 ?可靠性與安全性：可靠性是嵌入式系統最重要、最突出的基本要求，是一個嵌入式系統能正常工作的保證，一般用平均故障間隔時間MTBF來度量。

11.3 ?可維護性：一般用平均修復時間MTTR表示。

可用性、功耗、環境適應性、通用性、安全性、保密性、可擴展性

性價比中的價格，除了直接購買嵌入式系統的價格外，還應包含安裝費用、若干年的運行維修費用和軟件租用費。

12、嵌入式系統的評價方法：測量法和模型法

12.1 ?測量法是最直接最基本的方法，需要解決兩個問題：

A、根據研究的目的，確定要測量的系統參數。?

B、選擇測量的工具和方式。

12.2 ?測量的方式有兩種：采樣方式和事件跟蹤方式。

12.3 ?模型法分為分析模型法和模擬模型法。分析模型法是用一些數學方程去刻畫系統的模型，而模擬模型法是用模擬程序的運行去動態表達嵌入式系統的狀態，而進行系統統計分析，得出性能指標。

12.4 ?分析模型法中使用最多的是排隊模型，它包括三個部分：輸入流、排隊規則和服務機構。

12.5 ?使用模型對系統進行評價需要解決3個問題：設計模型、解模型、校準和證實模型。

二、接口技術

1、Flash存儲器

1.1.Flash存儲器是一種非易失性存儲器，根據結構的不同可以將其分為NOR Flash和NAND Flash兩種。

1.2.Flash存儲器的特點

A、區塊結構：在物理上分成若干個區塊，區塊之間相互獨立。?

B、先擦后寫：Flash的寫操作只能將數據位從1寫成0，不能從0寫成1，所以在對存儲器進行寫入之前必須先執行擦除操作，將預寫入的數據位初始化為1。擦除操作的最小單位是一個區塊，而不是單個字節。

C、操作指令：執行寫操作，它必須輸入一串特殊指令（NOR Flash）或者完成一段時序（NAND Flash）才能將數據寫入。?

D、位反轉：由于Flash的固有特性，在讀寫過程中偶爾會產生一位或幾位的數據錯誤。位反轉無法避免，只能通過其他手段對結果進行事后處理。?

E、壞塊：區塊一旦損壞，將無法進行修復。對已損壞的區塊操作其結果不可預測。

1.3.NOR Flash的特點

應用程序可以直接在閃存內運行，不需要再把代碼讀到系統RAM中運行。NOR Flash的傳輸效率很高，在1MB~4MB的小容量時具有很高的成本效益，但是很低的寫入和擦除速度大大影響了它的性能。

1.4.NAND Flash的特點

能夠提高極高的密度單元，可以達到高存儲密度，并且寫入和擦除的速度也很快，這也是為何所有的U盤都使用NAND Flash作為存儲介質的原因。應用NAND Flash的困難在于閃存需要特殊的系統接口。

1.5.NOR Flash與NAND Flash的區別

A、NOR Flash的讀取速度比NAND Flash稍快一些。?

B、NAND Flash的擦除和寫入速度比NOR Flash快很多?

C、NAND Flash的隨機讀取能力差，適合大量數據的連續讀取。

D、NOR Flash帶有SRAM接口，有足夠的地址引進來尋址，可以很容易地存取其內部的每一個字節。NAND Flash的地址、數據和命令共用8位總線（有讀寫公司的產品使用16位），每次讀寫都要使用復雜的I/O接口串行地存取數據。

E、NOR Flash的容量一般較小，通常在1MB~8MB之間；NAND Flash只用在8MB以上的產品中。因此，NOR Flash只要應用在代碼存儲介質中，NAND Flash適用于資料存儲。?

F、NAND Flash中每個塊的最大擦寫次數是一百萬次，而NOR Flash是十萬次。?

G、NOR Flash可以像其他內存那樣連接，非常直接地使用，并可以在上面直接運行代碼；NAND Flash需要特殊的I/O接口，在使用的時候，必須先寫入驅動程序，才能繼續執行其他操作。因為設計師絕不能向壞塊寫入，這就意味著在NAND Flash上自始至終必須進行虛擬映像。

H、NOR Flash用于對數據可靠性要求較高的代碼存儲、通信產品、網絡處理等領域，被成為代碼閃存；NAND Flash則用于對存儲容量要求較高的MP3、存儲卡、U盤等領域，被成為數據閃存。

2、RAM儲存器

2.1.SRAM的特點

SRAM表示靜態隨機存取存儲器，只要供電它就會保持一個值，它沒有刷新周期，由觸發器構成基本單元，集成度低，每個SRAM存儲單元由6個晶體管組成，因此其成本較高。它具有較高速率，常用于高速緩沖存儲器。

通常SRAM有4種引腳:

CE：片選信號，低電平有效。?

R/W：讀寫控制信號。?

ADDRESS：一組地址線。?

DATA：用于數據傳輸的一組雙向信號線。

2.2.DRAM的特點

DRAM表示動態隨機存取存儲器。這是一種以電荷形式進行存儲的半導體存儲器。它的每個存儲單元由一個晶體管和一個電容器組成，數據存儲在電容器中。電容器會由于漏電而導致電荷丟失，因而DRAM器件是不穩定的。它必須有規律地進行刷新，從而將數據保存在存儲器中。

DRAM的接口比較復雜，通常有以下引腳：

CE：片選信號，低電平有效。?

R/W：讀寫控制信號。?

RAS：行地址選通信號，通常接地址的高位部分。?

CAS：列地址選通信號，通常接地址的低位部分。?

ADDRESS：一組地址線。?

DATA：用于數據傳輸的一組雙向信號線。

2.3.SDRAM的特點

SDRAM表示同步動態隨機存取存儲器。同步是指內存工作需要同步時鐘，內部的命令發送與數據的傳輸都以它為基準；動態是指存儲器陣列需要不斷的刷新來保證數據不丟失。它通常只能工作在133MHz的主頻。

2.4.DDRAM的特點

DDRAM表示雙倍速率同步動態隨機存取存儲器，也稱DDR。DDRAM是基于SDRAM技術的，SDRAM在一個時鐘周期內只傳輸一次數據，它是在時鐘的上升期進行數據傳輸；而DDR內存則是一個時鐘周期內傳輸兩次次數據，它能夠在時鐘的上升期和下降期各傳輸一次數據。在133MHz的主頻下，DDR內存帶寬可以達到133×64b/8×2＝2.1GB/s。

3、硬盤、光盤、CF卡、SD卡

4、GPIO原理與結構

GPIO是I/O的最基本形式，它是一組輸入引腳或輸出引腳。有些GPIO引腳能夠加以編程改變工作方向，通常有兩個控制寄存器：數據寄存器和數據方向寄存器。

數據方向寄存器設置端口的方向。如果將引腳設置為輸出，那么數據寄存器將控制著該引腳狀態。若將引腳設置為輸入，則此輸入引腳的狀態由引腳上的邏輯電路層來實現對它的控制。

5、A/D接口

5.1.A/D轉換器是把電模擬量轉換為數字量的電路。實現A/D轉換的方法有很多，常用的方法有計數法、雙積分法和逐次逼進法。

5.2.計數式A/D轉換法

其電路主要部件包括：比較器、計數器、D/A轉換器和標準電壓源。

其工作原理簡單來說就是，有一個計數器，從0開始進行加1計數，每進行一次加1，該數值作為D/A轉換器的輸入，其產生一個比較電壓VO與輸入模擬電壓VIN進行比較。如果VO小于VIN則繼續進行加1計數，直到VO大于VIN，這時計數器的累加數值就是A/D轉換器的輸出值。?

這種轉換方式的特點是簡單，但是速度比較慢，特別是模擬電壓較高時，轉換速度更慢。例如對于一個8位A/D轉換器，若輸入模擬量為最大值，計數器要從0開始計數到255，做255次D/A轉換和電壓比較的工作，才能完成轉換。

5.3.雙積分式A/D轉換法

其電路主要部件包括：積分器、比較器、計數器和標準電壓源。

其工作原理是，首先電路對輸入待測電壓進行固定時間的積分，然后換為標準電壓進行固定斜率的反向積分，反向積分進行到一定時間，便返回起始值。由于使用固定斜率，對標準電壓進行反向積分的時間正比于輸入模擬電壓值，輸入模擬電壓越大，反向積分回到起始值的時間越長。只要用標準的高頻時鐘脈沖測定反向積分花費的時間，就可以得到相應于輸入模擬電壓的數字量，也就完成了A/D轉換。?

其特點是，具有很強的抗工頻干擾能力，轉換精度高，但轉換速度慢，通常轉換頻率小于10Hz，主要用于數字式測試儀表、溫度測量等方面。

5.4.逐次逼近式A/D轉換法

其電路主要部件包括：比較器、D/A轉換器、逐次逼近寄存器和基準電壓源。

其工作原理是，實質上就是對分搜索法，和平時天平的使用原理一樣。在進行A/D轉換時，由D/A轉換器從高位到低位逐位增加轉換位數，產生不同的輸出電壓，把輸入電壓與輸出電壓進行比較而實現。首先使最高位為1，這相當于取出基準電壓的1/2與輸入電壓比較，如果在輸入電壓小于1/2的基準電壓，則最高位置0，反之置1。之后，次高位置1，相當于在1/2的范圍中再作對分搜索，以此類推，逐次逼近。?

其特點是，速度快，轉換精度高，對N位A/D轉換器只需要M個時鐘脈沖即可完成，一般可用于測量幾十到幾百微秒的過渡過程的變化，是目前應用最普遍的轉換方法。

5.5.A/D轉換的重要指標（有可能考一些簡單的計算）

A、分辨率：反映A/D轉換器對輸入微小變化響應的能力，通常用數字輸出最低位（LSB）所對應的模擬電壓的電平值表示。n位A/D轉換器能反映1/2n滿量程的模擬輸入電平。

B、量程：所能轉換的模擬輸入電壓范圍，分為單極性和雙極性兩種類型。

C、轉換時間：完成一次A/D轉換所需要的時間，其倒數為轉換速率。?

D、精度：精度與分辨率是兩個不同的概念，即使分辨率很高，也可能由于溫漂、線性度等原因使其精度不夠高。精度有絕對精度和相對精度兩種表示方法。通常用數字量的最低有效位LSB的分數值來表示絕對精度，用其模擬電壓滿量程的百分比來表示相對精度。

例如，滿量程10V，10位A/D芯片，若其絕對精度為±1/2LSB，則其最小有效位LSB的量化單位為：10/1024＝9.77mv，其絕對精度為9.77mv/2＝4.88mv，相對精度為：0.048％。

6、D/A接口基本

6.1.D/A轉換器是將數字量轉換為模擬量。

6.2.在集成電路中，通常采用T型網絡實現將數字量轉換為模擬電流，再由運算放大器將模擬電路轉換為模擬電壓。進行D/A轉換實際上需要上面的兩個環節。

6.3.D/A轉換器的分類

A、電壓輸出型：常作為高速D/A轉換器。?

B、電流輸出型：一般外接運算放大器使用。?

C、乘算型：可用作調制器和使輸入信號數字化地衰減。

6.4.D/A轉換器的主要指標：分辨率、建立時間、線性度、轉換精度、溫度系數。

7、鍵盤接口

7.1.鍵盤的兩種形式：線性鍵盤和矩陣鍵盤。

7.2.識別鍵盤上的閉合鍵通常有兩種方法：行掃描法和行反轉法。

7.3.行掃描法是矩陣鍵盤按鍵常用的識別方法，此方法分為兩步進行：

A、識別鍵盤哪一列的鍵被按下：讓所有行線均為低電平，查詢各列線電平是否為低，如果有列線為低，則說明該列有按鍵被按下，否則說明無按鍵按下。

B、如果某列有按鍵按下，識別鍵盤是哪一行按下：逐行置低電平，并置其余各行為高電平，查詢各列的變化，如果列電平變為低電平，則可確定此行此列交叉點處按鍵被按下。

8、顯示接口

8.1.LCD的基本原理是，通過給不同的液晶單元供電，控制其光線的通過與否，從而達到顯示的目的。

8.2.LCD的光源提供方式有兩種：投射式和反射式。筆記本電腦的LCD顯示器為投射式，屏的背后有一個光源，因此外界環境可以不需要光源。一般微控制器上使用的LCD為反射式，需要外界提供電源，靠反射光來工作。電致發光（EL）是液晶屏提供光源的一種方式。

8.3.按照液晶驅動方式分類，常見的LCD可以分為三類：扭轉向列類（TN）、超扭曲向列型（STN）和薄膜晶體管型（TFT）。

8.4.市面上出售的LCD有兩種類型：帶有驅動電路的LCD顯示模塊，只要總線方式驅動；沒有驅動電路的LCD顯示器，使用控制器掃描方式。

8.5.通常，LCD控制器工作的時候，通過DMA請求總線，直接通過SDRAM控制器讀取SDRAM中指定地址（顯示緩沖區）的數據，此數據經過LCD控制器轉換成液晶屏掃描數據格式，直接驅動液晶顯示器。

8.6.VGA接口本質上是一個模擬接口，一般都采用統一的15引腳接口，包括2個NC信號、3根顯示器數據總線、5個GND信號、3個RGB色彩分量、1個行同步信號和1個場同步信號。其色彩分量采用的電平標準為EIA定義的RS343標準。

9、觸摸屏接口

9.1.按工作原理分，觸摸屏可以分為：表面聲波屏、電容屏、電阻屏和紅外屏幾種。

9.2.觸摸屏的控制采用專業芯片，例如ADS7843。

10、音頻接口

10.1.基本原理：麥克風輸入的數據經音頻編解碼器解碼完成A/D轉換，解碼后的音頻數據通過音頻控制器送入DSP或CPU進行相應的處理，然后數據經音頻控制器發送給音頻編碼器，經編碼D/A轉換后由揚聲器輸出。

10.2.數字音頻的格式有多種，最常用的是下面三種：

A、采用數字音頻（PCM）：是CD或DVD采用的數據格式。其采樣頻率為44.1kHz。精度為16位時，PCM音頻數據速率為1.41Mb/s；精度為32位時為2.42 Mb/s。一張700MB的CD可以保存大約60分鐘的16位PCM數據格式的音樂。?

B、MPEG-3音頻層（MP3）：MP3播放器采用的音頻格式。立體聲MP3數據速率為112kb/s至128kb/s。?

C、ATSC數字音頻壓縮標準（AC3）：數字TV、HDTV和電影數字音頻編碼標準，立體聲AC3編碼后的數據速率為192kb/s。

10.3.IIS是音頻數據的編碼或解碼常用的串行音頻數字接口。IIS總線只處理聲音數據，其他控制信號等則需要多帶帶傳輸。IIS使用了3根串行總線：數據線SD、字段選擇線WS、時鐘信號線SCK。

10.4.當接收方和發送方的數據字段寬度不一樣時，發送方不考慮接收方的數據字段寬度。如果發送方發送的數據字段小于系統字段寬度，就在低位補0；如果發送方的數據寬度大于接收方的寬度，則超過LSB的部分被截斷。

字段選擇WS用來選擇左右聲道，WS=0表示選擇左聲道；WS=1表示選擇右聲道。此外，WS能讓接收設備存儲前一個字節，并準備接收下一個字節。

11、串行接口

11.1.串行通信是指，使數據一位一位地進行傳輸而實現的通信。與并行通信相比，串行通信具有傳輸線少、成本低等優點，特別適合遠距離傳送；缺點是速度慢。

11.2.串行數據傳送有3種基本的通信模式：單工、半雙工、全雙工。

11.3.串行通信在信息格式上可以分為2種方式：同步通信和異步通信。

A、異步傳輸：把每個字符當作獨立的信息來傳輸，并按照一固定且預定的時序傳送，但在字符之間卻取決于字符與字符的任意時序。異步通信時，字符是一幀一幀傳送的，每幀字符的傳送靠起始位來同步。一幀數據的各個代碼間間隔是固定的，而相鄰兩幀數據其時間間隔是不固定的。?

B、同步傳輸：同步方式不僅在字符之間是同步的，而且在字符與字符之間的時序仍然是同步的，即同步方式是將許多字符******成一字符塊后，在每塊信息之前要加上1～2個同步字符，字符塊之后再加入適當的錯誤檢測數據才傳送出去。

11.4.異步通信必須遵循3項規定

A、字符格式：起始位＋數據＋校驗位＋停止位（檢驗位可無），低位先傳送。?

B、波特率：每秒傳送的位數。?

C、校驗位：奇偶檢驗。?

a、奇校驗：要使字符加上校驗位有奇數個“1”。?

b、偶檢驗：要使字符加上校驗位有偶數個“1”。

11.5.RS－232C的電氣特性：負邏輯

A、在TxD和RxD上：邏輯1為－3V～－15V，邏輯0為3V～15V。?

B、在TES、CTS、DTR、DCD等控制線上：?

信號有效（ON狀態）為3V～15V

信號無效（OFF狀態）為－3V～－15V

11.6.TTL標準與RS-232C標準之間的電平轉換利用集成芯片RS232實現

11.7.RS-422串行通信接口

A、RS-422是一種單機發送、多機接收的單向、平衡傳輸規范，傳輸速率可達10Mb/s。?

B、RS-422采用差分傳輸方式，也稱做平衡傳輸，使用一對雙絞線。

C、RS-422需要一終端電阻，要求其阻值約等于傳輸電纜的特性阻抗。

11.8.RS-485串行總線接口

A、RS-485是在RS-422的基礎上建立的標準，增加了多點、雙向通信能力，通信距離可為幾十米到上千米。?

B、RS-485收發器采用平衡發送和差分接收，具有抑制共模干擾的能力。?

C、RS-485需要兩個終端電阻。在近距離（300m以下）傳輸可不需要終端電阻。

12、并行接口

12.1.并行接口的數據傳輸率比串行接口快8倍，標準并行接口的數據傳輸率為1Mb/s，一般用來連接打印機、掃描儀等，所以又稱打印口。

12.2.并行接口可以分為SPP（標準并口）、EPP（增強型并口）和ECP（擴展型并口）。

12.3.并行總線分為標準和非標準兩類。常用的并行標準總線有IEEE 488總線和ANSI SCSI總線。MXI總線是一種高性能非標準的通用多用戶并行總線。

13、PCI接口

13.1.PCI總線是地址、數據多路復用的高性能32位和64位總線，是微處理器與外圍控制部件、外圍附加板之間的互連機構。

13.2.從數據寬度上看，PCI定義了32位數據總線，且可擴展為64位。從總線速度上分，有33MHz和66MHz兩種。

13.3.與ISA總線相比，PCI總線的地址總線與數據總線分時復用，支持即插即用、中斷共享等功能。

14、USB接口

14.1.USB總線的主要特點

A、使用簡單，即插即用。?

B、每個USB系統中都有主機，這個USB網絡中最多可以連接127個設備。?

C、應用范圍廣，支持多個設備同時操作。?

D、低成本的電纜和連接器，使用統一的4引腳插頭。?

E、較強的糾錯能力。

F、較低的協議開銷帶來了高的總線性能，且適合于低成本外設的開發。?

G、支持主機與設備之間的多數據流和多消息流傳輸，且支持同步和異步傳輸類型。?

H、總線供電，能為設備提供5V/100mA的供電。

14.2.USB系統由3部分來描述：USB主機、USB設備和USB互連。

14.3.USB總線支持的數據傳輸率有3種：高速信令位傳輸率為480Mb/s；全速信令位傳輸率為12Mb/s；全速信令位傳輸率為1.5Mb/s。

14.4.USB總線電纜有4根線：一對雙絞信號線和一對電源線。

14.5.USB是一種查詢總線，由主控制器啟動所有的數據傳輸。USB上所掛接的外設通過由主機調度的、基于令牌的協議來共享USB帶寬。

14.6.大部分總線事務涉及3個包的傳輸

A、令牌包：指示總線上要執行什么事務，欲尋址的USB設備及數據傳送方向。

B、數據包：傳輸數據或指示它沒有數據要傳輸。?

C、握手包：指示傳輸是否成功。

14.7.主機與設備端點之間的USB數據傳輸模型被稱作管道。管道有兩種類型：流和消息。消息數據具有USB定義的結構，而數據流沒有。

14.8.事務調度表允許對某些流管道進行流量控制，在硬件級，通過使用NAK（否認）握手信號來調節數據傳輸率，以防止緩沖區上溢或下溢產生。

14.9.USB設備最大的特點是即插即用。

14.10.工作原理：USB設備插入USB端點時，主機都通過默認地址0與設備的端點0進行通信。在這個過程中，主機發出一系列試圖得到描述符的標準請求，通過這些請求，主機得到所有感興趣的設備信息，從而知道了設備的情況以及該如何與設備通信。隨后主機通過發出Set Address請求為設備設置一個唯一的地址。以后主機就通過為設備設置好的地址與設備通信，而不再使用默認地址0。

15、SPI接口

15.1.SPI是一個同步協議接口，所有的傳輸都參照一個共同的時鐘，這個同步時鐘有主機產生，接收數據的外設使用時鐘來對串行比特流的接收進行同步化。

15.2.在多個設備連接到主機的同一個SPI接口時，主機通過從設備的片選引腳來選擇。

15.3.SPI主要使用4個信號：主機輸出/從機輸入（MOSI），主機輸入/從機輸出（MISO）、串行時鐘SCLK和外設片選CS。

15.4.主機和外設都包含一個串行移位寄存器，主機通過向它的SPI串行寄存器寫入一個字節來發起一次數據傳輸。寄存器通過MOSI信號線將字節傳送給外設，外設也將自己移位寄存器中的內容通過MISO信號線返回給主機，這樣，兩個移位寄存器中的內容就被交換了。

15.5.外設的寫操作和讀操作是同步完成的，因此SPI成為一個很有效的協議。

15.6.如果只是進行寫操作，主機只需忽略收到的字節；反過來，如果主機要讀取外設的一個字節，就必須發送一個空字節來引發從機的傳輸。

16、IIC接口

16.1.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。

16.2.IIC總線上需要兩條線：串行數據線SDA和串行時鐘線SCL。

16.3.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）。

16.4.IIC總線有4種操作模式：主發送、主接收、從發送、從接收。

16.5.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。

16.6.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。

16.7.SDA線上傳輸的每個字節長度都是8位，每次傳輸中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。

16.8.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。

16.9.IIC總線的工作過程：SDA和SCL都是雙向的?？臻e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。