嵌入式系统基础知识总结（3）
11、串行接口
11.1.串行通信是指，使数据一位一位地进行传输而实现的通信。与并行通信相比，串行通信具有传输线少、成本低等优点，特别适合远距离传送；缺点是速度慢。
11.2.串行数据传送有3种基本的通信模式：单工、半双工、全双工。
11.3.串行通信在信息格式上可以分为2种方式：同步通信和异步通信。
A、异步传输：把每个字符当作独立的信息来传输，并按照一固定且预定的时序传送，但在字符之间却取决于字符与字符的任意时序。异步通信时，字符是一帧一帧传送的，每帧字符的传送靠起始位来同步。一帧数据的各个代码间间隔是固定的，而相邻两帧数据其时间间隔是不固定的。
B、同步传输：同步方式不仅在字符之间是同步的，而且在字符与字符之间的时序仍然是同步的，即同步方式是将许多字符******成一字符块后，在每块信息之前要加上1～2个同步字符，字符块之后再加入适当的错误检测数据才传送出去。
11.4.异步通信必须遵循3项规定
A、字符格式：起始位＋数据＋校验位＋停止位（检验位可无），低位先传送。
B、波特率：每秒传送的位数。
C、校验位：奇偶检验。
a、奇校验：要使字符加上校验位有奇数个“1”。
b、偶检验：要使字符加上校验位有偶数个“1”。
11.5.RS－232C的电气特性：负逻辑
A、在TxD和RxD上：逻辑1为－3V～－15V，逻辑0为3V～15V。
B、在TES、CTS、DTR、DCD等控制线上：
信号有效（ON状态）为3V～15V
信号无效（OFF状态）为－3V～－15V
11.6.TTL标准与RS-232C标准之间的电平转换利用集成芯片RS232实现
11.7.RS-422串行通信接口
A、RS-422是一种单机发送、多机接收的单向、平衡传输规范，传输速率可达10Mb/s。
B、RS-422采用差分传输方式，也称做平衡传输，使用一对双绞线。
C、RS-422需要一终端电阻，要求其阻值约等于传输电缆的特性阻抗。
11.8.RS-485串行总线接口
A、RS-485是在RS-422的基础上建立的标准，增加了多点、双向通信能力，通信距离可为几十米到上千米。
B、RS-485收发器采用平衡发送和差分接收，具有抑制共模干扰的能力。
C、RS-485需要两个终端电阻。在近距离（300m以下）传输可不需要终端电阻。
12、并行接口
12.1.并行接口的数据传输率比串行接口快8倍，标准并行接口的数据传输率为1Mb/s，一般用来连接打印机、扫描仪等，所以又称打印口。
12.2.并行接口可以分为SPP（标准并口）、EPP（增强型并口）和ECP（扩展型并口）。
12.3.并行总线分为标准和非标准两类。常用的并行标准总线有IEEE 488总线和ANSI SCSI总线。MXI总线是一种高性能非标准的通用多用户并行总线。
13、PCI接口
13.1.PCI总线是地址、数据多路复用的高性能32位和64位总线，是微处理器与外围控制部件、外围附加板之间的互连机构。
13.2.从数据宽度上看，PCI定义了32位数据总线，且可扩展为64位。从总线速度上分，有33MHz和66MHz两种。
13.3.与ISA总线相比，PCI总线的地址总线与数据总线分时复用，支持即插即用、中断共享等功能。
14、USB接口
14.1.USB总线的主要特点
A、使用简单，即插即用。
B、每个USB系统中都有主机，这个USB网络中最多可以连接127个设备。
C、应用范围广，支持多个设备同时操作。
D、低成本的电缆和连接器，使用统一的4引脚插头。
E、较强的纠错能力。
F、较低的协议开销带来了高的总线性能，且适合于低成本外设的开发。
G、支持主机与设备之间的多数据流和多消息流传输，且支持同步和异步传输类型。
H、总线供电，能为设备提供5V/100mA的供电。
14.2.USB系统由3部分来描述：USB主机、USB设备和USB互连。
14.3.USB总线支持的数据传输率有3种：高速信令位传输率为480Mb/s；全速信令位传输率为12Mb/s；全速信令位传输率为1.5Mb/s。
14.4.USB总线电缆有4根线：一对双绞信号线和一对电源线。
14.5.USB是一种查询总线，由主控制器启动所有的数据传输。USB上所挂接的外设通过由主机调度的、基于令牌的协议来共享USB带宽。
14.6.大部分总线事务涉及3个包的传输
A、令牌包：指示总线上要执行什么事务，欲寻址的USB设备及数据传送方向。
B、数据包：传输数据或指示它没有数据要传输。
C、握手包：指示传输是否成功。
14.7.主机与设备端点之间的USB数据传输模型被称作管道。管道有两种类型：流和消息。消息数据具有USB定义的结构，而数据流没有。
14.8.事务调度表允许对某些流管道进行流量控制，在硬件级，通过使用NAK（否认）握手信号来调节数据传输率，以防止缓冲区上溢或下溢产生。
14.9.USB设备最大的特点是即插即用。
14.10.工作原理：USB设备插入USB端点时，主机都通过默认地址0与设备的端点0进行通信。在这个过程中，主机发出一系列试图得到描述符的标准请求，通过这些请求，主机得到所有感兴趣的设备信息，从而知道了设备的情况以及该如何与设备通信。随后主机通过发出Set Address请求为设备设置一个唯一的地址。以后主机就通过为设备设置好的地址与设备通信，而不再使用默认地址0。
15、SPI接口
15.1.SPI是一个同步协议接口，所有的传输都参照一个共同的时钟，这个同步时钟有主机产生，接收数据的外设使用时钟来对串行比特流的接收进行同步化。
15.2.在多个设备连接到主机的同一个SPI接口时，主机通过从设备的片选引脚来选择。
15.3.SPI主要使用4个信号：主机输出/从机输入（MOSI），主机输入/从机输出（MISO）、串行时钟SCLK和外设片选CS。
15.4.主机和外设都包含一个串行移位寄存器，主机通过向它的SPI串行寄存器写入一个字节来发起一次数据传输。寄存器通过MOSI信号线将字节传送给外设，外设也将自己移位寄存器中的内容通过MISO信号线返回给主机，这样，两个移位寄存器中的内容就被交换了。
15.5.外设的写操作和读操作是同步完成的，因此SPI成为一个很有效的协议。
15.6.如果只是进行写操作，主机只需忽略收到的字节；反过来，如果主机要读取外设的一个字节，就必须发送一个空字节来引发从机的传输。
16、IIC接口
16.1.IIC总线是具备总线仲裁和高低速设备同步等功能的高性能多主机总线。
16.2.IIC总线上需要两条线：串行数据线SDA和串行时钟线SCL。
16.3.总线上的每个器件都有唯一的地址以供识别，而且各器件都可以作为一个发送器或者接收器（由器件的功能决定）。
16.4.IIC总线有4种操作模式：主发送、主接收、从发送、从接收。
16.5.IIC在传送数据过程******有3种类型信号
A、开始信号：SCL为低电平时，SDA由高向低跳变。
B、结束信号：SCL为低电平时，SDA由低向高跳变。
C、应答信号：接收方在收到8位数据后，在第9个脉冲向发送方发出特点的低电平。
16.6.主器件发送一个开始信号后，它还会立即送出一个从地址，来通知将与它进行数据通信的从器件。1个字节的地址包括7位地址信息和1位传输方向指示位，如果第7位为0，表示要进行一个写操作，如果为1，表示要进行一个读操作。
16.7.SDA线上传输的每个字节长度都是8位，每次传输中字节的数量没有限制的。在开始信号后面的第一个字节是地址域，之后每个传输字节后面都有一个应答位（ACK），传输中串行数据的MSB（字节高位）首先发送。
16.8.如果数据接收方无法再接收更多的数据，它可以通过将SCL保持低电平来中断传输，这样可以迫使数据发送方等待，直到SCL被重新释放。这样可以达到高低速设备同步。
16.9.IIC总线的工作过程：SDA和SCL都是双向的。空闲的时候，SDA和SCL都是高电平，只有SDA变为低电平，接着SCL再变为低电平，IIC总线的数据传输才开始。SDA线上被传输的每一位在SCL的上升沿被采样，该位必须一直保持有效到SCL再次变为低电平，然后SDA就在SCL再次变为高电平之前传输下一个位。最后，SCL变回高电平，接着SDA也变为高电平，表示数据传输结束。
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