第8章嵌入式系統(tǒng)的外圍設(shè)備ppt課件

1、n8.1 實時時鐘實時時鐘 n8.2 存儲設(shè)備存儲設(shè)備n8.3 輸入設(shè)備輸入設(shè)備 n8.4 輸出設(shè)備輸出設(shè)備n8.5 外設(shè)接口外設(shè)接口n8.6 通訊接口通訊接口n8.7 本章小結(jié)本章小結(jié)n習(xí)題習(xí)題 第8章 嵌入式系統(tǒng)的外圍設(shè)備 8.1 實時時鐘 n 功能功能n提供可靠的時鐘信息，包括時分提供可靠的時鐘信息，包括時分秒和年月日秒和年月日n即使系統(tǒng)處于關(guān)機或停電狀態(tài)，即使系統(tǒng)處于關(guān)機或停電狀態(tài)，實時時鐘通過后備電池供電也能正實時時鐘通過后備電池供電也能正常繼續(xù)工作常繼續(xù)工作 8.1 實時時鐘 n 運用運用n一些嵌入式處理器一些嵌入式處理器( (如如S3C2410S3C2410處處理器理器 ) )芯

2、片內(nèi)部集成了實時時鐘單芯片內(nèi)部集成了實時時鐘單元；元；n 未集成時，則需要外擴(kuò)實時時鐘未集成時，則需要外擴(kuò)實時時鐘芯片芯片n外圍電路：典型的只需要一個高外圍電路：典型的只需要一個高精度的晶振精度的晶振 8.2 存儲設(shè)備 n 功能功能n 提供執(zhí)行程序和存儲數(shù)據(jù)所需空間提供執(zhí)行程序和存儲數(shù)據(jù)所需空間 n 種類種類n RAMRAM和和ROMROM兩種兩種 n 特點特點 n半導(dǎo)體器件而非磁質(zhì)材料半導(dǎo)體器件而非磁質(zhì)材料 n 具有密度大、體積小、訪問速度快、具有密度大、體積小、訪問速度快、性能可靠、使用壽命長的優(yōu)點，適合于嵌性能可靠、使用壽命長的優(yōu)點，適合于嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域入式應(yīng)用領(lǐng)域 8.2 存儲設(shè)備 1

3、.RAM (Random Access Memory)1.RAM (Random Access Memory) 內(nèi)部結(jié)構(gòu)：內(nèi)部結(jié)構(gòu)：4 44 RAM 4 RAM 每個內(nèi)存單元存儲一個位每個內(nèi)存單元存儲一個位BitBit的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)使能線使能線+ +地址線地址線 rd/wrrd/wr線控制線控制 圖圖4-2 RAM內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu) 8.2 存儲設(shè)備 n 特點特點n可讀可寫，讀取和寫入一樣快速可讀可寫，讀取和寫入一樣快速n上電數(shù)據(jù)保存，掉電數(shù)據(jù)丟失上電數(shù)據(jù)保存，掉電數(shù)據(jù)丟失n 作為內(nèi)存作為內(nèi)存 n 種類種類nSRAMSRAMnDRAMDRAM8.2 存儲設(shè)備 (1) SRAM (1) SRAM (

4、靜態(tài)隨機存取存儲器靜態(tài)隨機存取存儲器 ) ) 內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu) 由正反器電路組成由正反器電路組成S=1S=1、R=0R=0時時, ,輸出輸出Q =1Q =1S=0S=0、R=1R=1時時, ,輸出輸出Q =0 Q =0 每一位存儲單元電路每一位存儲單元電路 需要需要6 6個晶體管個晶體管 圖圖8-3 SRAM8-3 SRAM結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 8.2 存儲設(shè)備 n 特點特點n數(shù)據(jù)存取速度較快數(shù)據(jù)存取速度較快 n比較容易和處理器制造在同一個比較容易和處理器制造在同一個芯片中芯片中n數(shù)據(jù)不需實時刷新數(shù)據(jù)不需實時刷新n但成本較高但成本較高 8.2 存儲設(shè)備 (2) DRAM (2) DRAM (動態(tài)隨機存取存

5、儲器動態(tài)隨機存取存儲器) ) 內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu) 存儲單元由一個電存儲單元由一個電容和一個晶體管組成容和一個晶體管組成 解碼線使晶體管導(dǎo)通后，解碼線使晶體管導(dǎo)通后，經(jīng)過經(jīng)過 rd/wr rd/wr 線讀取電容線讀取電容電壓，或者對電容充放電電壓，或者對電容充放電 電容漏電，電容漏電，15.62515.625微秒充電一次微秒充電一次 圖圖8-4 DRAM8-4 DRAM結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 8.2 存儲設(shè)備 n 特點特點n容量較大，約是容量較大，約是 SRAM SRAM 的的4 4倍倍 n成本低成本低 n但由于電容的充放電原因，數(shù)據(jù)但由于電容的充放電原因，數(shù)據(jù)需要進(jìn)行實時刷新操作需要進(jìn)行實時刷新操作 8.2

6、存儲設(shè)備 2.ROM (Read-Only Memory)2.ROM (Read-Only Memory) 內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)存儲數(shù)據(jù)方式利用可規(guī)劃式接線的存儲數(shù)據(jù)方式利用可規(guī)劃式接線的短路或斷路來實現(xiàn)，具體接線的規(guī)短路或斷路來實現(xiàn)，具體接線的規(guī)劃方式由劃方式由ROMROM的類型決定的類型決定 使能線使能線 + + 地址線地址線 圖圖8-5 ROM結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)示意圖 8.2 存儲設(shè)備 n 特點特點n數(shù)據(jù)可以讀取數(shù)據(jù)可以讀取, ,但不能任意更改但不能任意更改 n掉電情況下數(shù)據(jù)不會丟失掉電情況下數(shù)據(jù)不會丟失 n 程序可存放在程序可存放在ROMROM中中n 種類種類nEPROMEPROM，EEPRO

7、MEEPROMnFlashFlash8.2 存儲設(shè)備 (1) EPROM(1) EPROM (Erasable ProgramEnable (Erasable ProgramEnable Read-Only Memory)Read-Only Memory)8.2 存儲設(shè)備 n 內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)n圖圖(a)(a)n 使用金氧半導(dǎo)體使用金氧半導(dǎo)體(MOS) (MOS) n 具有浮動?xùn)艠O具有浮動?xùn)艠O n圖圖(b):(b):電可編程電可編程n柵極正電壓使電子經(jīng)柵極正電壓使電子經(jīng)n 絕緣體層到達(dá)柵極絕緣體層到達(dá)柵極n柵極被充電后，源柵極被充電后，源- -漏漏n 極間為截止?fàn)顟B(tài)極間為截止?fàn)顟B(tài), ,構(gòu)成構(gòu)成

8、n 斷路，邏輯輸出為斷路，邏輯輸出為0 0；n 相反，邏輯輸出為相反，邏輯輸出為1 1 圖圖8-9 EPROM8-9 EPROM結(jié)構(gòu)與工作原理結(jié)構(gòu)與工作原理 8.2 存儲設(shè)備 圖圖(c):(c):紫外線擦除紫外線擦除紫外線通過石英窗紫外線通過石英窗 直接照射直接照射 柵極的電子又通過柵極的電子又通過 絕緣體回到絕緣體回到N N通道，通道，為防自然光照射，石英為防自然光照射，石英 窗上粘貼上反光膠布窗上粘貼上反光膠布EPROMEPROM又可被重新規(guī)劃又可被重新規(guī)劃圖圖8-9 EPROM8-9 EPROM結(jié)構(gòu)與工作原理結(jié)構(gòu)與工作原理 圖圖8-10 EPROM的外觀的外觀 8.2 存儲設(shè)備 n 特點

9、特點n一種只讀存儲器一種只讀存儲器 n電可編程電可編程n紫外線擦除紫外線擦除n適合少量生產(chǎn)或是產(chǎn)品開發(fā)調(diào)試適合少量生產(chǎn)或是產(chǎn)品開發(fā)調(diào)試實驗實驗 8.2 存儲設(shè)備 (2) EEPROM(2) EEPROM(Electrically Erasable (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory )Programmable Read-Only Memory )8.2 存儲設(shè)備 n 內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)n與與EPROMEPROM類似，具有浮動?xùn)艠O類似，具有浮動?xùn)艠On與與EPROMEPROM不同，源極、漏極、浮不同，源極、漏極、浮動?xùn)艠O、動?xùn)艠O、

10、P P型基底型基底 接上不同的電接上不同的電壓進(jìn)行寫入、擦除和讀出壓進(jìn)行寫入、擦除和讀出n n 見下圖見下圖8-118-118.2 存儲設(shè)備 圖圖8-11 EEPROM8-11 EEPROM結(jié)構(gòu)與工作原理結(jié)構(gòu)與工作原理 8.2 存儲設(shè)備 n 特點特點n與與EPROMEPROM類似，電可編程類似，電可編程n與與EPROMEPROM不同，電可擦除不同，電可擦除n省去了省去了EPROMEPROM擦除需照射紫外線的擦除需照射紫外線的煩瑣程序煩瑣程序n針對每個存儲單元進(jìn)行擦除操作針對每個存儲單元進(jìn)行擦除操作n擦除次數(shù)達(dá)到一萬次以上擦除次數(shù)達(dá)到一萬次以上 nEEPROMEEPROM的使用比的使用比EPRO

11、MEPROM更普遍更普遍 8.2 存儲設(shè)備 (3) Flash Memory (3) Flash Memory (閃存閃存) ) 內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu) 是是EEPROM EEPROM 的延伸產(chǎn)品，也采用浮的延伸產(chǎn)品，也采用浮動?xùn)艠O原理動?xùn)艠O原理 但其浮動?xùn)艠O與通道間的距離較但其浮動?xùn)艠O與通道間的距離較短短 8.2 存儲設(shè)備 n 特點特點n數(shù)據(jù)寫入速度快因為浮動?xùn)艠O與數(shù)據(jù)寫入速度快因為浮動?xùn)艠O與通道間的距離比較短），故得名通道間的距離比較短），故得名“閃存閃存” ” n可以一大塊數(shù)據(jù)直接進(jìn)行清除，使可以一大塊數(shù)據(jù)直接進(jìn)行清除，使用方便用方便n例：例：PDAPDA中作為程序存儲器，操作中作為程序存儲器

12、，操作系統(tǒng)版本的升級和改變只需重寫系統(tǒng)版本的升級和改變只需重寫Flash Flash 8.2 存儲設(shè)備 n 種類種類nNOR NOR 型型 FlashFlashnNAND NAND 型型 FlashFlash8.2 存儲設(shè)備 NOR NOR型閃存型閃存 讀取動作與讀取動作與RAM RAM 類似，可直接某類似，可直接某個內(nèi)存空間進(jìn)行方便的讀取操作個內(nèi)存空間進(jìn)行方便的讀取操作 成本較高成本較高 每個內(nèi)存單元每個內(nèi)存單元 (cell) (cell) 的面積比的面積比較大，因此存儲容量較小較大，因此存儲容量較小 8.2 存儲設(shè)備 NAND NAND型閃存型閃存 必須通過必須通過 I/O I/O 指令的

13、方式進(jìn)行讀取，指令的方式進(jìn)行讀取，因此須通過驅(qū)動程序來讀取因此須通過驅(qū)動程序來讀取 成本較低成本較低 每個內(nèi)存單元面積較小，因此存儲容每個內(nèi)存單元面積較小，因此存儲容量較大量較大常用來制作擴(kuò)充記憶卡，如常用來制作擴(kuò)充記憶卡，如 CF(Compact Flash Card)CF(Compact Flash Card)存儲卡、存儲卡、SD SD (Secure Digital Card)(Secure Digital Card)卡、卡、MS MS (Memory Stick)(Memory Stick)卡、卡、SMC(Smart-Media SMC(Smart-Media Card)Card)卡等

14、卡等 8.3 輸入設(shè)備 n 小型鍵盤小型鍵盤n 觸摸屏觸摸屏8.3.1 小型鍵盤 n 功能功能n 嵌入式系統(tǒng)的一種常用輸入設(shè)備嵌入式系統(tǒng)的一種常用輸入設(shè)備n 例如：收款機系統(tǒng)例如：收款機系統(tǒng)n 由幾個簡單的數(shù)字鍵和功能鍵組由幾個簡單的數(shù)字鍵和功能鍵組成成 n 8.3.1 小型鍵盤 n 構(gòu)造：矩陣鍵盤構(gòu)造：矩陣鍵盤n1616個按鍵接至個按鍵接至4 4條行輸出條行輸出XOXOX3X3和和4 4條列輸入條列輸入YOYOY3Y3上上n 圖圖8-12 鍵盤與鍵盤控制器電路工作原理示意圖鍵盤與鍵盤控制器電路工作原理示意圖 節(jié)省節(jié)省I/OI/O端口資源端口資源 8.3.1 小型鍵盤 n 工作原理工作原理n

15、鍵盤控制器鍵盤控制器n掃描按鍵輸入掃描按鍵輸入( (逐行輸出，逐列檢測逐行輸出，逐列檢測) )n 譯碼譯碼 去抖去抖 按鍵值存放在寄存器按鍵值存放在寄存器中中n 嵌入式處理器：嵌入式處理器：nPollingPolling或或KeyKey管腳管腳InterruptInterrupt方式檢測方式檢測n CS CS 管腳使能管腳使能 從從DIODIO管腳依次讀取管腳依次讀取n 8.3.2 觸摸屏 n 功能功能n 在液晶屏上疊加一片觸摸屏，用觸在液晶屏上疊加一片觸摸屏，用觸控筆或手指頭直接點選按鍵或輸入文控筆或手指頭直接點選按鍵或輸入文字字 n 輕薄短小，便于攜帶，使用方便輕薄短小，便于攜帶，使用方便

16、n注：觸摸屏與注：觸摸屏與LCDLCD的分辨率和坐標(biāo)系的分辨率和坐標(biāo)系一般不同，因此觸摸屏的位置需要在一般不同，因此觸摸屏的位置需要在程序中進(jìn)行轉(zhuǎn)換變?yōu)槌绦蛑羞M(jìn)行轉(zhuǎn)換變?yōu)長CD LCD 坐標(biāo)系中的坐標(biāo)系中的位置位置8.3.2 觸摸屏 n 種類種類n 電容式：最早出現(xiàn)電容式：最早出現(xiàn)n 表面聲波式表面聲波式n 電阻式：主要產(chǎn)品，市場份額電阻式：主要產(chǎn)品，市場份額72% 72% n XGT XGT式式 ：最新技術(shù)，市場份額：最新技術(shù)，市場份額20% 20% n 8.3.2 觸摸屏 1.1.電容式觸摸屏電容式觸摸屏 工作原理工作原理觸摸時，人體電場、用戶和觸摸觸摸時，人體電場、用戶和觸摸屏表面形成一

17、耦合電容屏表面形成一耦合電容電容是高頻電流直接導(dǎo)體，因此電容是高頻電流直接導(dǎo)體，因此手指從接觸點吸走很小的電流手指從接觸點吸走很小的電流流經(jīng)四個角落電極的電流與手指流經(jīng)四個角落電極的電流與手指到四角的距離成正比到四角的距離成正比8.3.2 觸摸屏 n 特點特點n對大多數(shù)的環(huán)境污染物有抵抗力對大多數(shù)的環(huán)境污染物有抵抗力 n人體成為回路的一部分，因而漂移現(xiàn)人體成為回路的一部分，因而漂移現(xiàn)象比較嚴(yán)重象比較嚴(yán)重 n人體戴手套式不起作用人體戴手套式不起作用 n需經(jīng)常校正需經(jīng)常校正 n不適用于金屬機柜不適用于金屬機柜 n外界存在電感和磁感的時候，觸摸屏外界存在電感和磁感的時候，觸摸屏失靈失靈 8.3.2

18、觸摸屏 2.2.表面聲波式觸摸屏表面聲波式觸摸屏 工作原理：工作原理：物體觸摸到表面時，阻礙聲波的物體觸摸到表面時，阻礙聲波的傳輸傳輸 換能器偵測到這個變化，反映給換能器偵測到這個變化，反映給計算機，進(jìn)而進(jìn)行鼠標(biāo)的模擬計算機，進(jìn)而進(jìn)行鼠標(biāo)的模擬 8.3.2 觸摸屏 n 特點特點n高清晰度，透光性好高清晰度，透光性好 n高度耐久，抗刮傷性良好高度耐久，抗刮傷性良好 n一次校正不漂移一次校正不漂移 n灰塵、油污使聲波不能正常反射，因灰塵、油污使聲波不能正常反射，因此需要經(jīng)常維護(hù)，只適合于辦公室、此需要經(jīng)常維護(hù)，只適合于辦公室、機關(guān)單位及環(huán)境比較清潔的場所機關(guān)單位及環(huán)境比較清潔的場所 8.3.2 觸

19、摸屏 3.3.電阻式觸摸屏電阻式觸摸屏 工作原理工作原理 兩層導(dǎo)電薄膜，兩層導(dǎo)電薄膜， 上層可伸縮上層可伸縮 觸碰后上下電觸碰后上下電 極導(dǎo)通，經(jīng)過極導(dǎo)通，經(jīng)過 電位差計算電位差計算(X,Y)(X,Y)值值 圖圖8-13 電阻式觸摸屏工作原理示意圖電阻式觸摸屏工作原理示意圖 8.3.2 觸摸屏 n 特點特點n高解析度，高速傳輸反應(yīng)高解析度，高速傳輸反應(yīng) n表面硬度處理，減少擦傷、刮傷及防表面硬度處理，減少擦傷、刮傷及防化學(xué)處理化學(xué)處理 n具有光面及霧面處理具有光面及霧面處理 n一次校正，穩(wěn)定性高，永不漂移一次校正，穩(wěn)定性高，永不漂移 8.3.2 觸摸屏 4.XGT4.XGT式觸摸屏式觸摸屏 工

20、作原理工作原理采用純玻璃面板采用純玻璃面板 將電壓連到玻璃基板的將電壓連到玻璃基板的4 4個角落，個角落，產(chǎn)生一個電場產(chǎn)生一個電場 通過特殊的有線觸控筆去觸控輸通過特殊的有線觸控筆去觸控輸入，其它實體碰觸不會有反應(yīng)，入，其它實體碰觸不會有反應(yīng)，電場的變化對應(yīng)碰觸位置電場的變化對應(yīng)碰觸位置8.3.2 觸摸屏 n 特點特點n 結(jié)合了電阻式和表面聲波式觸摸屏的結(jié)合了電阻式和表面聲波式觸摸屏的優(yōu)點優(yōu)點防水、防火、防塵、防刮、抗防水、防火、防塵、防刮、抗菌菌 n壽命大約是前類產(chǎn)品的壽命大約是前類產(chǎn)品的 100 100 倍左右倍左右n透光率較透明導(dǎo)電薄膜的提高了透光率較透明導(dǎo)電薄膜的提高了 15% 15%

21、 左右左右 n可應(yīng)用于高溫低溫以及惡劣環(huán)境下可應(yīng)用于高溫低溫以及惡劣環(huán)境下n被視為當(dāng)前最具潛力的觸摸屏技術(shù)被視為當(dāng)前最具潛力的觸摸屏技術(shù) 8.4 輸出設(shè)備 n LED LED n LCD LCD8.4.1 LED n 功能功能n作為電源指示燈、電平指示、工作作為電源指示燈、電平指示、工作狀態(tài)顯示或微光源之用狀態(tài)顯示或微光源之用n例：例：n紅外發(fā)光管：用于電視機、錄像機紅外發(fā)光管：用于電視機、錄像機等遙控器中等遙控器中n紅綠雙色發(fā)光管：指示紅綠雙色發(fā)光管：指示PCPC或筆記本或筆記本電腦中的硬盤工作狀態(tài)電腦中的硬盤工作狀態(tài) 8.4.1 LEDn 種類種類n發(fā)光二極管基本單元）發(fā)光二極管基本單元）

22、n數(shù)碼管、符號管、米字管、點陣顯示數(shù)碼管、符號管、米字管、點陣顯示 屏屏 n 8.4.1 LED1.1.發(fā)光二極管發(fā)光二極管LEDLED，Light Light Emitting DiodeEmitting Diode） 工作原理工作原理 核心是一核心是一PNPN結(jié)結(jié)正向?qū)?、反向正向?qū)ā⒎聪蚪刂菇刂?還具有發(fā)光特性還具有發(fā)光特性 特點特點耗電少、成本低、配置簡單靈活、耗電少、成本低、配置簡單靈活、安裝方便、耐振動、壽命常安裝方便、耐振動、壽命常 8.4.1 LEDn 種類種類n 按發(fā)光顏色按發(fā)光顏色n紅色、橙色、綠色、藍(lán)光、多色等紅色、橙色、綠色、藍(lán)光、多色等 n 按出光面特征外形）按出光

23、面特征外形） n圓燈、方燈、矩形、面發(fā)光管、側(cè)向圓燈、方燈、矩形、面發(fā)光管、側(cè)向管、表面安裝用微型管等管、表面安裝用微型管等 n 按透明性及是否摻散射劑按透明性及是否摻散射劑n有色透明、無色透明、有色散射和無有色透明、無色透明、有色散射和無色散射色散射8.4.1 LED2.2.數(shù)碼管數(shù)碼管 構(gòu)造構(gòu)造 七段條狀發(fā)光二極管組成七段條狀發(fā)光二極管組成“日日字型，實現(xiàn)數(shù)字字型，實現(xiàn)數(shù)字0 09 9、部分字母、部分字母和小數(shù)點的顯示和小數(shù)點的顯示 共陽極或共陰極電氣連接方式共陽極或共陰極電氣連接方式見下圖見下圖8-148-148.4.1 LED 圖圖8-14 七段數(shù)碼管結(jié)構(gòu)原理圖七段數(shù)碼管結(jié)構(gòu)原理圖 8

24、.4.1 LEDn 工作原理：以共陰極為例工作原理：以共陰極為例 n 某各發(fā)光二極管陽極加上高電平某各發(fā)光二極管陽極加上高電平時點亮?xí)r點亮n 驅(qū)動方式驅(qū)動方式n靜態(tài)驅(qū)動：每個數(shù)碼管用一個并口靜態(tài)驅(qū)動：每個數(shù)碼管用一個并口驅(qū)動驅(qū)動 n動態(tài)驅(qū)動：共一個并口，輪詢以節(jié)動態(tài)驅(qū)動：共一個并口，輪詢以節(jié)省資源省資源 8.4.1 LED3.3.其它其它LEDLED 米字管米字管: :顯示包括英文字母在內(nèi)顯示包括英文字母在內(nèi)的多種符號的多種符號 符號管符號管: :顯示顯示+ +、- -或或號等號等 點陣顯示屏點陣顯示屏: :工作原理與工作原理與七段數(shù)碼管七段數(shù)碼管類似類似 (a)(b)圖圖8-15 點陣顯示屏

25、原理圖點陣顯示屏原理圖 8.4.2 LCD n 工作原理工作原理n 液晶特性液晶特性n介于固態(tài)與液態(tài)之間的物質(zhì)，同時介于固態(tài)與液態(tài)之間的物質(zhì)，同時具備固態(tài)晶體的光學(xué)特性和液態(tài)物質(zhì)具備固態(tài)晶體的光學(xué)特性和液態(tài)物質(zhì)的流動特性的流動特性n當(dāng)液晶被送上電壓后，液晶的內(nèi)部當(dāng)液晶被送上電壓后，液晶的內(nèi)部結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生扭曲結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生扭曲n通過液晶的光線因為液晶內(nèi)部的結(jié)通過液晶的光線因為液晶內(nèi)部的結(jié)構(gòu)而改變光線的行徑構(gòu)而改變光線的行徑8.4.2 LCD n 液晶屏液晶屏n背光板：光源背光板：光源 n液晶陣列：液晶陣列：n每一個圖案像素用一個液晶單元表示每一個圖案像素用一個液晶單元表示 n對液晶單元施以不同電壓以改

26、變對應(yīng)像素的對液晶單元施以不同電壓以改變對應(yīng)像素的光線行徑光線行徑n彩色濾光膜彩色濾光膜 ：n通過液晶陣列的光線經(jīng)過后顯示指定的三通過液晶陣列的光線經(jīng)過后顯示指定的三原色原色RGB RGB n兩塊偏光板兩塊偏光板 ：n將需要顯示的光線，將需要顯示的光線， 使其不會顯示在液晶使其不會顯示在液晶屏幕上屏幕上 8.4.2 LCD n 特點特點n 體積小、重量輕體積小、重量輕nCRT(CRT(陰極射線管陰極射線管) )的電子槍與被撞擊的電子槍與被撞擊的磷光物質(zhì)需很長間距，才能夠?qū)⑺牧坠馕镔|(zhì)需很長間距，才能夠?qū)⑺l(fā)射的電子正確地偏移到顯示區(qū)域發(fā)射的電子正確地偏移到顯示區(qū)域n 低輻射低輻射 nCRTCR

27、T有輻射有輻射8.4.2 LCD n 種類種類n 被動式被動式 n 控制電壓組件設(shè)計在面板的四周控制電壓組件設(shè)計在面板的四周 n 反應(yīng)時間慢，光線輸出量較少，反應(yīng)時間慢，光線輸出量較少，動態(tài)影像有殘影動態(tài)影像有殘影n 成本偏低如用于普通的移動電成本偏低如用于普通的移動電話話 ）n 主動式主動式 n 每個液晶單元內(nèi)植入控制電壓的組每個液晶單元內(nèi)植入控制電壓的組件件 n 光輸出量大，反應(yīng)時間快，提供光輸出量大，反應(yīng)時間快，提供鮮艷的色彩與較好鮮艷的色彩與較好n 的動態(tài)影像的動態(tài)影像 n 制造成本較高如用于信息家電制造成本較高如用于信息家電 ）8.5 外設(shè)接口 n 并行接口并行接口n 串行接口串行接

28、口n I2C I2Cn I2S I2S n USB USB n IEEE1394 IEEE1394 8.5.1 并行接口 n 構(gòu)造構(gòu)造n 通過由多條數(shù)據(jù)線組成總線通過由多條數(shù)據(jù)線組成總線n 一次可以同時傳送多個位的數(shù)據(jù)一次可以同時傳送多個位的數(shù)據(jù)n例：打印機并口例：打印機并口(Parallel Port)(Parallel Port)n 特點特點n 傳輸數(shù)據(jù)量大、速度快、控制簡單傳輸數(shù)據(jù)量大、速度快、控制簡單n 傳輸總線的長度受限過長時，電子線傳輸總線的長度受限過長時，電子線路間將產(chǎn)生電容效應(yīng)），且抗干擾能力差路間將產(chǎn)生電容效應(yīng)），且抗干擾能力差 8.5.1 并行接口 n 對比：對比：n I2

29、CI2C、I2SI2S、USBUSB、IEEE1394IEEE1394等串行等串行接口接口 n 線路簡單、抗干擾能力強線路簡單、抗干擾能力強 n 控制也相對復(fù)雜控制也相對復(fù)雜 8.5.2 I2C I2CI2CInterInterIntegrated Circuit) Integrated Circuit) 功能與特點功能與特點 用于連接微控制器和外設(shè)用于連接微控制器和外設(shè)ADCADC、DACDAC、存儲器、存儲器、LEDLED驅(qū)動器、實時時鐘等芯驅(qū)動器、實時時鐘等芯片片 支持多主控支持多主控 通信速度：通信速度：100Kbit/s 100Kbit/s 、最高、最高400Kbit/s 400Kb

30、it/s 簡單，成本低簡單，成本低8.5.2 I2C n 組成：組成：n 兩根串行線均為雙向兩根串行線均為雙向I/OI/O線）線）n 串行時鐘線串行時鐘線SCLSCL，Serial Clock Serial Clock LineLine）n 串行數(shù)據(jù)線串行數(shù)據(jù)線SDLSDL，Serial Data Serial Data LineLine）n 注：通過數(shù)據(jù)線的軟件尋址實現(xiàn)注：通過數(shù)據(jù)線的軟件尋址實現(xiàn)片選片選n 減少器件片選線的連接減少器件片選線的連接8.5.2 I2C n 工作原理：一次典型工作流程工作原理：一次典型工作流程 n (1)(1) 開場：信號表明傳輸開始開場：信號表明傳輸開始n (

31、2) (2) 地址：主設(shè)備發(fā)送地址信息（地址：主設(shè)備發(fā)送地址信息（ 7 7 位從設(shè)備地址和位從設(shè)備地址和 1 1 位表明讀、寫或數(shù)據(jù)位表明讀、寫或數(shù)據(jù)流方向的指示位）流方向的指示位）n (3) (3) 數(shù)據(jù)：根據(jù)指示位，數(shù)據(jù)在主設(shè)備數(shù)據(jù)：根據(jù)指示位，數(shù)據(jù)在主設(shè)備和從設(shè)備之間傳輸；數(shù)據(jù)一般以和從設(shè)備之間傳輸；數(shù)據(jù)一般以 8 8 位傳位傳輸，具體傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量無限制；接收器上輸，具體傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量無限制；接收器上用一位的用一位的 ACKACK回答信號表明一個字節(jié)回答信號表明一個字節(jié)已收到；傳輸可被終止或重新開始已收到；傳輸可被終止或重新開始n (4)(4)停頓：信號結(jié)束傳輸停頓：信號結(jié)束傳輸 8.5.

32、3 I2S I2S(Inter-IC Sound)I2S(Inter-IC Sound) 功能功能 由由SONYSONY和和PHILIPSPHILIPS公司等共同推公司等共同推出出 主要應(yīng)用于連接數(shù)字音頻處理設(shè)主要應(yīng)用于連接數(shù)字音頻處理設(shè)備備 例如：便攜例如：便攜CDCD機、數(shù)字音頻處機、數(shù)字音頻處理器等理器等8.5.3 I2S n 組成：組成：3 3根串行線根串行線 n 時鐘線時鐘線CSKCSK，Continuous Serial Continuous Serial ClockClock）n 字選擇線字選擇線WSWS，Word SelectWord Select）n 指示左通道或右通道的數(shù)據(jù)

33、將被傳輸指示左通道或右通道的數(shù)據(jù)將被傳輸 n 數(shù)據(jù)通道線數(shù)據(jù)通道線SDSD，Serial DataSerial Data）n分時復(fù)用分時復(fù)用n按高有效位按高有效位MSBMSB到低有效位到低有效位LSBLSB的順序傳送的順序傳送字長的音頻數(shù)據(jù)字長的音頻數(shù)據(jù)nMSBMSB總在總在WSWS切換后的第一個時鐘發(fā)送切換后的第一個時鐘發(fā)送n若數(shù)據(jù)長度不匹配若數(shù)據(jù)長度不匹配, ,接納接納/ /發(fā)送器將截取或發(fā)送器將截取或填充填充8.5.3 I2S n 工作時序工作時序圖圖8-17 I2S總線接口的基本時序總線接口的基本時序 8.5.4 USB USBUSBUniversal Serial BusUniver

34、sal Serial Bus，通，通用串行總線）用串行總線） 由由COMPAQCOMPAQ、IntelIntel、MicrosoftMicrosoft、NECNEC等廠商共同制定的一種外部設(shè)等廠商共同制定的一種外部設(shè)備總線規(guī)范備總線規(guī)范 8.5.4 USB n 功能與特點功能與特點n 為外設(shè)擴(kuò)充提供一種即插即用的簡為外設(shè)擴(kuò)充提供一種即插即用的簡單方法單方法n連接外設(shè)不必打開機箱連接外設(shè)不必打開機箱 n允許外設(shè)熱插拔，而不必關(guān)閉主機電允許外設(shè)熱插拔，而不必關(guān)閉主機電源源 n采用采用“級聯(lián)方式最多連接級聯(lián)方式最多連接127127個個外設(shè)，而每個外設(shè)間距離可達(dá)外設(shè)，而每個外設(shè)間距離可達(dá)5 5米），米

35、），且不會有且不會有IRQIRQ沖突沖突 n自取電：提供自取電：提供5V5V電源電源 n 速度較快速度較快nUSB1.1USB1.1：最高達(dá)：最高達(dá)12Mbps12MbpsnUSB2.0USB2.0：最高達(dá)到：最高達(dá)到480Mbps 480Mbps 8.5.4 USB n 種類種類n A A類連接器類連接器n 主設(shè)備端主設(shè)備端 n B B類連接器類連接器n 從設(shè)備端從設(shè)備端圖圖8-18 USB連接器常見種類連接器常見種類 8.5.5 IEEE1394 IEEE1394IEEE1394，亦稱為火線，亦稱為火線FirewireFirewire）由蘋果公司研制由蘋果公司研制 IEEE1394IEEE

36、1394與與USBUSB的共同點的共同點 都是一種通用外接設(shè)備接口都是一種通用外接設(shè)備接口 支持熱插撥支持熱插撥 可連接多個不同設(shè)備可連接多個不同設(shè)備 不用外部電源不用外部電源 快速傳輸大量數(shù)據(jù)快速傳輸大量數(shù)據(jù) 8.5.5 IEEE1394 n IEEE1394 IEEE1394與與USBUSB的不同的不同n 傳輸速率不同傳輸速率不同nUSB1.1USB1.1為為12Mbps12Mbps，USB2.0USB2.0最高為最高為480Mbps480Mbps，n一般用于連接鍵盤、鼠標(biāo)與麥克風(fēng)等低速設(shè)備一般用于連接鍵盤、鼠標(biāo)與麥克風(fēng)等低速設(shè)備nIEEE1394IEEE1394目前為目前為400Mbps

37、400Mbps，將要達(dá)，將要達(dá)1Gbps1Gbps，n可連接數(shù)碼相機、掃描儀和信息家電等高速設(shè)可連接數(shù)碼相機、掃描儀和信息家電等高速設(shè)備備 8.5.5 IEEE1394 n 連接方式不同連接方式不同 nUSBUSB：主從方式，需要：主從方式，需要HUBHUB，最多，最多127127臺臺設(shè)備設(shè)備 nIEEE1394IEEE1394：多主方式：多主方式, ,不需要不需要HUBHUB，用網(wǎng)，用網(wǎng)橋連接多個橋連接多個IEEE1394IEEE1394網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)( (網(wǎng)內(nèi)網(wǎng)內(nèi)63)(63)(達(dá)達(dá)到無限制連接）到無限制連接）n 智能化不同智能化不同 nUSBUSB：以：以HUBHUB來判斷連接設(shè)備的增減來判斷

38、連接設(shè)備的增減nIEEE1394IEEE1394：可以在其設(shè)備進(jìn)行增減時自：可以在其設(shè)備進(jìn)行增減時自動重設(shè)網(wǎng)絡(luò)動重設(shè)網(wǎng)絡(luò) 8.6 通訊接口 n 有線通信接口有線通信接口n RS-232 RS-232n 以太網(wǎng)以太網(wǎng) n 無線通信接口無線通信接口n 紅外線紅外線/ /藍(lán)牙藍(lán)牙 n GPRS GPRS n IEEE802.11 IEEE802.11 8.6.1 RS-232 n 功能與特點功能與特點n 電子工業(yè)協(xié)會電子工業(yè)協(xié)會 （EIAEIA制訂的點對制訂的點對點的有線串行異步通信標(biāo)準(zhǔn)點的有線串行異步通信標(biāo)準(zhǔn)n 傳輸速率傳輸速率2400240019200bps 19200bps 8.6.1 RS-

39、232 n 機械特性規(guī)范：機械特性規(guī)范：DB-9DB-9和和DB-25 DB-25 圖圖8-19 RS-232物理接口形式物理接口形式 表表4-2 RS-232端口端口DB-9管腳定義管腳定義 8.6.1 RS-232 n 電氣特性規(guī)范電氣特性規(guī)范 n 信號電平為信號電平為5 515V15Vn 采用負(fù)邏輯采用負(fù)邏輯n -5-5-15V-15V表示表示“1”1”，+5+5+15V+15V表表示示“0” 0” n不同于數(shù)字電路的不同于數(shù)字電路的0 03V3V或或0 05V5V，因此通訊前源信號需要進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換因此通訊前源信號需要進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換 8.6.1 RS-232 n RS-232 RS-232

40、的控制傳輸：的控制傳輸： nUART(Universal Asynchronous UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)Receiver/Transmitter)芯片或模塊芯片或模塊 n 檢測起始位：高電平變?yōu)榈碗娖綑z測起始位：高電平變?yōu)榈碗娖絥 采樣：以設(shè)置的比特率進(jìn)行信號采采樣：以設(shè)置的比特率進(jìn)行信號采樣，并存入寄存器中樣，并存入寄存器中n 通知：通知其它需要數(shù)據(jù)的組件將通知：通知其它需要數(shù)據(jù)的組件將 UART UART 芯片中的數(shù)據(jù)由寄存器取出芯片中的數(shù)據(jù)由寄存器取出 8.6.2 以太網(wǎng) n 功能與特點功能與特點n 局域網(wǎng)的一

41、種有線通信總線標(biāo)準(zhǔn)局域網(wǎng)的一種有線通信總線標(biāo)準(zhǔn) n 采用采用CSMA/CDCSMA/CD載波監(jiān)聽載波監(jiān)聽/ /沖突檢測）沖突檢測）n 星型或總線型結(jié)構(gòu)，通過集線器星型或總線型結(jié)構(gòu)，通過集線器/ /交換機交換機/ /網(wǎng)橋互連網(wǎng)橋互連 8.6.2 以太網(wǎng) n 通信協(xié)議規(guī)范通信協(xié)議規(guī)范 n IEEE802.3IEEE802.3n十兆以太網(wǎng)十兆以太網(wǎng)10Base Ethernet10Base Ethernet，10 10 Mbps Mbps ）n IEEE802.3u IEEE802.3u n快速以太網(wǎng)快速以太網(wǎng)Fast EthernetFast Ethernet，100 Mbps100 Mbps）

42、n IEEE802.3zIEEE802.3zn千兆以太網(wǎng)千兆以太網(wǎng)Gigabit EthernetGigabit Ethernet，1000 1000 MbpsMbps） n IEEE802.3ae IEEE802.3ae n萬兆以太網(wǎng)萬兆以太網(wǎng)10 Gigabit Ethernet10 Gigabit Ethernet，10000 Mbps10000 Mbps） 8.6.2 以太網(wǎng) n 通訊介質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)：以通訊介質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)：以IEEE802.3IEEE802.3為例為例 n 10Base5 10Base5 n粗以太網(wǎng)電纜粗以太網(wǎng)電纜 ，采用插入式分接頭，采用插入式分接頭n段長為段長為500m500m

43、，每段節(jié)點數(shù)為，每段節(jié)點數(shù)為100 100 n 10Base2 10Base2 n細(xì)以太網(wǎng)電纜細(xì)以太網(wǎng)電纜 ，采用，采用BNCBNC連接器組成連接器組成T T型型插座插座n價格低廉，可靠性高，安裝方便價格低廉，可靠性高，安裝方便n段長為段長為200m200m，每段節(jié)點數(shù)為，每段節(jié)點數(shù)為30308.6.2 以太網(wǎng) n 10Base-T 10Base-T n雙絞線集線器雙絞線集線器HubHub）n增添或移去節(jié)點簡單增添或移去節(jié)點簡單, ,且容易檢測到電且容易檢測到電纜故障纜故障 n段長為段長為100m100m，每段節(jié)點數(shù)為，每段節(jié)點數(shù)為1024 1024 n 10Base-F 10Base-F n

44、光纖光纖n連接器和終止器的費用而十分昂貴，連接器和終止器的費用而十分昂貴，但卻有極好的抗干擾性但卻有極好的抗干擾性n段長為段長為2000m2000m，每段節(jié)點數(shù)為，每段節(jié)點數(shù)為1024 1024 8.6.3 紅外線 n 功能功能n 紅外線紅外線InfraredInfrared是一個點對點是一個點對點的無線通信標(biāo)準(zhǔn)的無線通信標(biāo)準(zhǔn)n 發(fā)射的紅外波長：發(fā)射的紅外波長：0.850.850.9m0.9mn例例: : 用于手機、用于手機、PDAPDA與筆記本電腦的與筆記本電腦的通訊通訊8.6.3 紅外線 n 收發(fā)模塊組成：收發(fā)模塊組成：3 3部分部分 n 紅外線發(fā)光二極管紅外線發(fā)光二極管n 硅晶硅晶PIN

45、PIN光檢二極管光檢二極管 n 控制電路控制電路n 接收到的信號傳送到控制電路中，接收到的信號傳送到控制電路中，由嵌入式處理器進(jìn)行處理或存儲由嵌入式處理器進(jìn)行處理或存儲 8.6.3 紅外線 n 特點特點 n 優(yōu)點：價格便宜優(yōu)點：價格便宜 n 缺陷：通訊距離短缺陷：通訊距離短(1m(1m內(nèi)內(nèi)) )、速度較、速度較慢慢(4Mbps)(4Mbps)、方向性強、不能穿過障、方向性強、不能穿過障礙物、易受熱源干擾等礙物、易受熱源干擾等 lrDA1.0 1rDA1.1 lrDA1.2 lrDA1.3 傳輸距離 lm 0.2m(low power tolow power) 0.3m(low power to

46、 standard) 傳輸速度 最高115.2kbps 最高4Mbps 最高115.2kbps 最高4Mbps 傳輸角度 士150 士150 士150 士150 表表8-3 紅外線紅外線IrDA標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) 8.6.4 藍(lán)牙 n 功能功能n 藍(lán)牙藍(lán)牙(Bluetooth)(Bluetooth)也是一個點對點也是一個點對點的無線通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的無線通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn) n 頻帶：頻帶：2.4022.4022.480 GHz2.480 GHzn屬屬ISM (Industrial Scientific ISM (Industrial Scientific Medical) Medical) 頻帶頻帶8.6.4 藍(lán)

47、牙n 收發(fā)模塊組成：收發(fā)模塊組成：3 3部分部分 n 無線傳輸收發(fā)單元無線傳輸收發(fā)單元 n 基頻處理單元基頻處理單元 n 數(shù)據(jù)傳輸接口數(shù)據(jù)傳輸接口 n 接收到的信號傳送到控制電路中，接收到的信號傳送到控制電路中，由嵌入式處理器進(jìn)行處理或存儲由嵌入式處理器進(jìn)行處理或存儲 8.6.4 藍(lán)牙n 特點特點: : 對比紅外線對比紅外線 n 缺陷：價格高缺陷：價格高( (采用低溫陶瓷基版采用低溫陶瓷基版) )n 優(yōu)點：優(yōu)點： 藍(lán)藍(lán)牙牙 紅紅外外線線 傳輸速度 1Mbps 4Mbps 傳輸距離 10 米 l 米 傳輸特性 可以在任何角度作傳輸操作，且具有穿墻性 只能在特定角度范圍內(nèi)作直接的無障礙物的傳輸操作

48、 移動性 可以在移動狀態(tài)下進(jìn)行傳輸操作 需要在靜止?fàn)顟B(tài)下進(jìn)行傳輸操作 安全機制 具有完整安全機制 安全性低 模塊價格 40 元以上 816 元左右 表表8-4 8-4 藍(lán)牙與紅外線無線通信方式特性比較表藍(lán)牙與紅外線無線通信方式特性比較表 8.6.5 GPRS n 移動通信移動通信: :分為三代分為三代 n 第一代第一代: :模擬的無線網(wǎng)絡(luò)模擬的無線網(wǎng)絡(luò) n 第二代第二代: :數(shù)字通信，包括數(shù)字通信，包括GSMGSM、CDMACDMA等等n 第三代第三代: :分組型的移動業(yè)務(wù)，稱為分組型的移動業(yè)務(wù)，稱為 3G3Gn GPRS GPRSGeneral Packet Radio General Packet Radio SystemSystem） n屬于屬于2.5G2.5G：第二代和第三代之間的：第二代和第三代之間的混合體混合體n 采用采用 TDMA TDMA 方式傳輸語音方式傳輸語音n 采用分組的方式傳輸數(shù)據(jù)采用分組的方式傳輸數(shù)據(jù) 8.6.5 GPRS n 特點特點 n 多個用戶可共享一個無線信道，一多個用戶可共享一個無線信道，一個用戶也可以使用多個無線信道；支個用戶也可