【嵌入式】计算机三级-嵌入式基础概念笔记

2019年3月30日 计算机三级嵌入式考试

一、通信方式

• 基础概念

• TTL高电平（Transistor-Transistor Logic）

  • TTL高电平3.6~5V，低电平0V~2.4V
  • 输出 L： <0.8v ; H：>2.4v
  • 输入 L： <1.2v ; H：>2.0v

• CMOS电平：

  • 输出 L： <0.1*Vcc ; H：>0.9*Vcc。

  • 输入 L： <0.3*Vcc ; H：>0.7*Vcc.

  • CMOS电平Vcc可达到12V

RS-485与RS-232

• RS-232
  • 采用标准的RS-232电平转换电路，使UART的电平转换为RS-232电平
  • 无法消除共模干扰，传输距离可达15米
  • 负逻辑传输：“逻辑1”：-15v~-3v，“逻辑0”：+3v~+15v
  • 交叉连接，即RXD连接到TXD，公共地互连即可
• RS-485
  • 差分信号传输，共模抗干扰能力强，传输距离可达1200米
  • 应用于工控领域
  • 主从式多机通信系统，但不能构成多主系统，即同一时刻不能有两个或两个以上系统（设备）处于发送状态
  • 一规定引脚比另一个引脚的电位高200mv以上时为“逻辑1”
  • 当另一个引脚比已规定引脚的电位低200mv以上为“逻辑0”
  • 差分传输，则在RS-485总线上仅需要连接两根线

特性	RS232	RS485
传输距离	传输距离短，最大距离50m左右	最大传输距离可达3000m
传输速率	传输速率低，波特率为20Kbps	最高传输速率为10Mbps
抗干扰能力	存在共地噪声	具有抑制共模干扰的能力
通信方式	点对点通信	可以组网构成分布式系统
信号类型	数字信号	差分模拟信号

[1] 王晓萍.微机原理与接口技术[M].串行总线与通信技术，2015,1：209.

USB总线

• 半双工差分方式通信
• USB2.0 的速度可达到 480Mb/s
• USB3.0的速度可达到 5Gb/s, 即640MB/s
• Universal Serial Bus（通用串行总线）
• USB使用的是差分传输模式，两个数据线D+和D-
• 差分信号1：D+ > VOH(min) (2.8V) 且D- < VOL(max)(0.3V)
• 差分信号0：D- > VOH and D+ < VOL

CAN总线

• Controller Area Network（控制器局域网络 ）
• 抗干扰能力强、传输距离远、适应于多主系统，广泛应用于汽车、船舶等
• 传输时，高位在前，低位在后
• 传输线采用双绞线，这样使每根线上的干扰均等，通过差分，即可完全消除共模干扰
• 仅需两根线，CANH和CANH相连，CANL和CANL相连
• CAN_H-CAN_L < 0.5V 时候为隐性的，逻辑信号表现为"逻辑1"- 高电平
• CAN_H-CAN_L > 0.9V 时候为显性的，逻辑信号表现为"逻辑0"- 低电平
• S3C2440和S3C2410均没有CAN控制器，则要外加CAN控制器和CAN收发器。可选用串行SPI接口的CAN控制器，也可选用并行接口的CAN控制器作为CAN总线控制器接口

以太网接口

• 以太网是实现LAN（Local Area Network）的一种技术，它允许嵌入式系统连接到一个LAN中，并可通过使用网关经Internet连接到外部世界
• 以太网的主要目的是向LAN发送和从LAN接收以太网帧
• 在TCP/IP协议族中，不包括以太网协议，可以理解它为TCP/IP中的网络接口层（物理层和数据链路层），为TCP/IP中的上层协议(比如：IP协议和ARP协议)提供服务

二、嵌入式系统

• 源文件到可执行文件的步骤：预处理->编译->汇编->链接

  • 1、预处理 ：头文件解析,删除注释
  • 2、编译 ：为汇编语言
  • 3、汇编 ：为二进制文件
  • 4、链接 ：代码中使用了别的库，此步进行链接

• 前向通道和后向通道

  • 前向通道 - 输入接口，A/D
  • 后向通道 - 输出接口，D/A

• OS装载方式：串口、以太网和USB装载

嵌入式处理器内核的分类

• 按照存储机制可以分为：冯·诺依曼结构(又称普林斯顿结构)和哈佛结构
  • 哈佛结构是一种程序指令储存和数据储存分开的存储器结构
  • 冯·诺依曼结构是一种将程序指令存储器和数据存储器合并在一起的存储器结构
• 按照指令集可以分为：CISC