嵌入式系统基础及知识及接口技术总结

1三、嵌入式系统的评价方法：测量法和模型法

（1）测量法是最直接最基本的方法，须要解决两个问题：

A、根据研究的目的，肯定要测量的系统参数。

B、选择测量的工具和方式。

（2）测量的方式有两种：采样方式和事件跟踪方式。

（3）模型法分为分析模型法和模拟模型法。分析模型法是用一些数学方程去刻画系统的模型，而模拟模型法是用模拟程序的运行去动态表达嵌入式系统的状态，而进行系通通计分析，得出性能指标。

（4）分析模型法中使用最多的是排队模型，它包括三个部分：输入流、排队规则和服务机构。

（5）使用模型对系统进行评价须要解决3个问题：设计模型、解模型、校准和证明模型。

接口技术

1. Flash存储器

（1）Flash存储器是一种非易失性存储器，根据结构的不一样能够将其分为NOR Flash和NAND Flash两种。

（2）Flash存储器的特色：

A、区块结构：在物理上分红若干个区块，区块之间相互独立。

B、先擦后写：Flash的写操做只能将数据位从1写成0，不能从0写成1，因此在对存储器进行写入以前必须先执行擦除操做，将预写入的数据位初始化为1。擦除操做的最小单位是一个区块，而不是单个字节。

C、操做指令：执行写操做，它必须输入一串特殊指令（NOR Flash）或者完成一段时序（NAND Flash）才能将数据写入。

D、位反转：因为Flash的固有特性，在读写过程当中偶尔会产生一位或几位的数据错误。位反转没法避免，只能经过其余手段对结果进行过后处理。

E、坏块：区块一旦损坏，将没法进行修复。对已损坏的区块操做其结果不可预测。

（3）NOR Flash的特色：

应用程序能够直接在闪存内运行，不须要再把代码读到系统RAM中运行。NOR Flash的传输效率很高，在1MB~4MB的小容量时具备很高的成本效益，可是很低的写入和擦除速度大大影响了它的性能。

（4）NAND Flash的特色

可以提升极高的密度单元，能够达到高存储密度，而且写入和擦除的速度也很快，这也是为什么全部的U盘都使用NAND Flash做为存储介质的缘由。应用NAND Flash的困难在于闪存须要特殊的系统接口。

（5）NOR Flash与NAND Flash的区别：

A、NOR Flash的读速度比NAND Flash稍快一些。

B、NAND Flash的擦除和写入速度比NOR Flash快不少。

C、NAND Flash的随机读取能力差，适合大量数据的连续读取。

D、NOR Flash带有SRAM接口，有足够的地址引进来寻址，能够很容易地存取其内部的每个字节。NAND Flash的地址、数据和命令共用8位总线（有写公司的产品使用16位），每次读写都要使用复杂的I/O接口串行地存取数据。

E、NOR Flash的容量通常较小，一般在1MB~8MB之间；NAND Flash只用在8MB以上的产品中。所以，NOR Flash只要应用在代码存储介质中，NAND Flash适用于资料存储。

F、NAND Flash中每一个块的最大擦写次数是一百万次，而NOR Flash是十万次。

G、NOR Flash能够像其余内存那样链接，很是直接地使用，并能够在上面直接运行代码；NAND Flash须要特殊的I/O接口，在使用的时候，必须先写入驱动程序，才能继续执行其余操做。由于设计师毫不能向坏块写入，这就意味着在NAND Flash上自始至终必须进行虚拟映像。

H、NOR Flash用于对数据可靠性要求较高的代码存储、通讯产品、网络处理等领域，被成为代码闪存；NAND Flash则用于对存储容量要求较高的MP三、存储卡、U盘等领域，被成为数据闪存信盈达嵌入式企鹅要妖气呜呜吧久零就要。

二、RAM存储器

（1）SRAM的特色：

SRAM表示静态随机存取存储器，只要供电它就会保持一个值，它没有刷新周期，由触发器构成基本单元，集成度低，每一个SRAM存储单元由6个晶体管组成，所以其成本较高。它具备较高速率，经常使用于高速缓冲存储器。

一般SRAM有4种引脚：

CE：片选信号，低电平有效。
R/W：读写控制信号。
ADDRESS：一组地址线。
DATA：用于数据传输的一组双向信号线。

（2）DRAM的特色：

DRAM表示动态随机存取存储器。这是一种以电荷形式进行存储的半导体存储器。它的每一个存储单元由一个晶体管和一个电容器组成，数据存储在电容器中。电容器会因为漏电而致使电荷丢失，于是DRAM器件是不稳定的。它必须有规律地进行刷新，从而将数据保存在存储器中。

DRAM的接口比较复杂，一般有一下引脚：

CE：片选信号，低电平有效。
R/W：读写控制信号。
RAS：行地址选通讯号，一般接地址的高位部分。
CAS：列地址选通讯号，一般接地址的低位部分。
ADDRESS：一组地址线。
DATA：用于数据传输的一组双向信号线。

（3）SDRAM的特色：

SDRAM表示同步动态随机存取存储器。同步是指内存工做须要同步时钟，内部的命令发送与数据的传输都以它为基准；动态是指存储器阵列须要不断的刷新来保证数据不丢失。它一般只能工做在133MHz的主频。

（4）DDRAM的特色

DDRAM表示双倍速率同步动态随机存取存储器，也称DDR。DDRAM是基于SDRAM技术的，SDRAM在一个时钟周期内只传输一次数据，它是在时钟的上升期进行数据传输；而DDR内存则是一个时钟周期内传输两次次数据，它可以在时钟的上升期和降低期各传输一次数据。在133MHz的主频下，DDR内存带宽能够达到133×64b/8×2＝2.1GB/s。

## 三、硬盘、光盘、CF卡、SD卡

四、GPIO原理与结构

GPIO是I/O的最基本形式，它是一组输入引脚或输出引脚。有些GPIO引脚可以加以编程改变工做方向，一般有两个控制寄存器：数据寄存器和数据方向寄存器。数据方向寄存器设置端口的方向。若是将引脚设置为输出，那么数据寄存器将控制着该引脚状态。若将引脚设置为输入，则此输入引脚的状态由引脚上的逻辑电路层来实现对它的控制。

五、A/D接口

（1）A/D转换器是把电模拟量转换为数字量的电路。实现A/D转换的方法有不少，经常使用的方法有计数法、双积分法和逐次逼进法。

（2）计数式A/D转换法

其电路主要部件包括：比较器、计数器、D/A转换器和标准电压源。

其工做原理简单来讲就是，有一个计数器，从0开始进行加1计数，每进行一次加1，该数值做为D/A转换器的输入，其产生一个比较电压VO与输入模拟电压VIN进行比较。若是VO小于VIN则继续进行加1计数，直到VO大于VIN，这时计数器的累加数值就是A/D转换器的输出值。

这种转换方式的特色是简单，可是速度比较慢，特别是模拟电压较高时，转换速度更慢。例如对于一个8位A/D转换器，若输入模拟量为最大值，计数器要从0开始计数到255，作255次D/A转换和电压比较的工做，才能完成转换。

（3）双积分式A/D转换法

其电路主要部件包括：积分器、比较器、计数器和标准电压源。

其工做原理是，首先电路对输入待测电压进行固定时间的积分，而后换为标准电压进行固定斜率的反向积分，反向积分进行到必定时间，便返回起始值。因为使用固定斜率，对标准电压进行反向积分的时间正比于输入模拟电压值，输入模拟电压越大，反向积分回到起始值的时间越长。只要用标准的高频时钟脉冲测定反向积分花费的时间，就能够获得相应于输入模拟电压的数字量，也就完成了A/D转换。

其特色是，具备很强的抗工频干扰能力，转换精度高，但转换速度慢，一般转换频率小于10Hz，主要用于数字式测试仪表、温度测量等方面。

（4）逐次逼近式A/D转换法

其电路主要部件包括：比较器、D/A转换器、逐次逼近寄存器和基准电压源。

其工做原理是，实质上就是对分搜索法，和平时天平的使用原理同样。在进行A/D转换时，由D/A转换器从高位到低位逐位增长转换位数，产生不一样的输出电压，把输入电压与输出电压进行比较而实现。首先使最高位为1，这至关于取出基准电压的1/2与输入电压比较，若是在输入电压小于1/2的基准电压，则最高位置0，反之置1。以后，次高位置1，至关于在1/2的范围中再做对分搜索，以此类推，逐次逼近。

其特色是，速度快，转换精度高，对N位A/D转换器只须要M个时钟脉冲便可完成，通常可用于测量几十到几百微秒的过渡过程的变化，是目前应用最广泛的转换方法。

（5）A/D转换的重要指标（有可能考一些简单的计算）

A、分辨率：反映A/D转换器对输入微小变化响应的能力，一般用数字输出最低位（LSB）所对应的模拟电压的电平值表示。n位A/D转换器能反映1/2n满量程的模拟输入电平。

B、量程：所能转换的模拟输入电压范围，分为单极性和双极性两种类型。

C、转换时间：完成一次A/D转换所须要的时间，其倒数为转换速率。

D、精度：精度与分辨率是两个不一样的概念，即便分辨率很高，也可能因为温漂、线性度等缘由使其精度不够高。精度有绝对精度和相对精度两种表示方法。一般用数字量的最低有效位LSB的分数值来表示绝对精度，用其模拟电压满量程的百分比来表示相对精度。

例如，满量程10V，10位A/D芯片，若其绝对精度为±1/2LSB，则其最小有效位LSB的量化单位为：10/1024＝9.77mv，其绝对精度为9.77mv/2＝4.88mv，相对精度为：0.048％。