嵌入式系统知识及接口技术总结

16、IIC接口

（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。
（2）IIC总线上需要两条线：串行数据线SDA和串行时钟线SCL。
（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）。
（4）IIC总线有4种操作模式：主发送、主接收、从发送、从接收。

（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。

（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。

（7）SDA线上传输的每个字节长度都是8位，每次传输种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。

（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。

（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。

17、以太网接口

（1）最常用的以太网协议是IEEE802.3标准。

（2）传输编码（06和07年都有******）：曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码。

A、曼彻斯特编码：每位中间有一个电平跳变，从高到底的跳变表示“0”，从低到高的跳变表示为“1”。
B、差分曼彻斯特编码：每位中间有一个电平跳变，利用每个码元开始时有无跳变来表示“0”或“1”，有跳变为“0”，无跳变为“1”。

（3）相比之下，曼彻斯特编码编码简单，差分曼彻斯特编码提供更好的噪声抑制性能。

（4）以太网数据传输特点：

A、所有数据位的传输由低位开始，传输的位流时用曼彻斯特编码。
B、以太网是基于冲突检测的总线复用方法，由硬件自动执行。
C、传输的数据长度，目的地址DA＋源地址SA＋类型字段TYPE＋数据段DATA＋填充位PAD，最小为60B，最大为1514B嵌入式信盈达企鹅要妖气呜呜吧久零就要。
D、通常以太网卡可以接收3种地址的数据：广播地址、多播地址、自己的地址。
E、任何两个网卡的物理地址都不一样，是世界上唯一的，网卡地址由专门机构分配。

（5）嵌入式以太网接口有两种实现方法：

A、嵌入式处理器＋网卡芯片（例如：RTL8019AS、CS8900等）
B、带有以太网接口的处理器。

（6）TCP/IP是一个分层协议，分为：物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层。每层实现一个明确的功能，对应一个或几个传输协议，每层相对于它的下层都作为一个独立的数据包来实现。每层上的协议如下：

A、应用层：BSD套接字。
B、传输层：TCP、UDP。
C、网络层：IP、ARP、ICMP、IGMP
D、数据链路层：IEEE802.3 Ethernet MAC
E、物理层：二进制比特流。

（7）ARP（地址解析协议）

A、网络层用32位的地址来标识不同的主机（即IP地址），而链路层使用48位的物理地址（MAC）来标识不同的以太网或令牌网接口。
B、ARP功能：实现从IP地址到对应物理地址的转换。

（8）ICMP（网络控制报文协议）

A、IP层用它来与其他主机或路由器交换错误报文和其他重要控制信息。
B、ICMP报文是在IP数据包内被传输的。
C、网络诊断工具ping和traceroute其实就是ICMP协议。

（9）IP（网际协议）

A、IP工作在网络层，是TCP/IP协议族中最为核心的协议。
B、所有的TCP、UDP、ICMP及IGMP数据都以IP数据包格式传输。
C、TTL（生存时间字段）：指定了IP数据包的生存时间（数据包可以经过的路由器数）。
D、IP提供不可靠、无连接的数据包传送服务，高效、灵活。

a、不可靠：它不能保证数据包能成功到达目的地，任何要求的可靠性必须由上层来提供（如TCP）。如果发生某种错误，IP有一个简单的错误处理算法－－丢弃该数据包，然后发送ICMP消息报给信源端。

b、无连接：IP不维护任何关于后续数据包的状态信息。每个数据包的处理都是相互独立的。IP数据包可以不按顺序接收，
（10）TCP（传输控制协议）

TCP协议是一个面向连接的可靠的传输层协议，它为两台主机提供高可靠性的端到端数据通信。

（11）UDP（用户数据包协议）

UDP协议是一种无连接不可靠的传输层协议，它不保证数据包能到达目的地，可靠性有应用层来提供。UDP协议开销少，和TCP相比更适合于应用在低端的嵌入式领域中。

（12）端口：TCP和UDP采用16位端口号来识别上层的用户，即应用层协议，例如FTP服务的TCP端口号都是21，Telnet服务的TCP端口号都是23，TFTP服务的UDP端口号都是69。

18、CAN总线接口

（1）CAN（Control Area Network，控制器局域网）总线是一种多主方式的串行通信总线，是国际上应用最广泛的现场总线之一，最初被用于汽车环境中的电子控制网络。一个CAN总线构成的单一网络中，理想情况下可以挂接任意多个节点，实际应用中节点数据受网络硬件的电气特性所限制。

（2）总线信号使用差分电压传送。两条信号线被称为CAN_H和CAN_L，静态是均为2.5V左右，此时状态表示逻辑1，也可以叫做“隐性”。用CAN_H比CAN_L高表示逻辑0，称为“显性”，此时，通常电压值为CAN_H＝3.5V和CAN_L=1.5V。

（3）当“显性”和“隐性”位同时发送的时候，最后总线数值将为“显性”这种特性为CAN总线的仲裁奠定了基础。

（4）CAN总线的一个位时间可以分成4个部分：同步段、传播时间段、相位缓冲段1和相位缓冲段2。

（5）CAN总线的数据帧有两种格式：标准格式和扩展格式。包括：帧起始、仲裁场、控制场、数据场、CRC场、ACK场和帧结束。

（6）CAN总线硬件接口包括：CAN总线控制器和CAN收发器。CAN控制器主要完成时序逻辑转换等工作，例如菲利普的SJA1000。CAN收发器是CAN总线的物理层芯片，实现TTL电平到CAN总线电平特性的转换，例如TJA1050。