嵌入式系统的基础知识

　　Flash存储器
　　（1）Flash存储器是一种非易失性存储器，根据结构的不同可以将其分为NOR Flash和NAND Flash两种。
　　（2）Flash存储器的特点：
　　A、区块结构：在物理上分成若干个区块，区块之间相互独立。
　　B、先擦后写：Flash的写操作只能将数据位从1写成0，不能从0写成1，所以在对存储器进行写入之前必须先执行擦除操作，将预写入的数据位初始化为1。擦除操作的最小单位是一个区块，而不是单个字节。
　　C、操作指令：执行写操作，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：由于Flash的固有特性，在读写过程中偶尔会产生一位或几位的数据错误。位反转无法避免，只能通过其他手段对结果进行事后处理。
　　E、坏块：区块一旦损坏，将无法进行修复。对已损坏的区块操作其结果不可预测。
　　（3）NOR Flash的特点：
　　应用程序可以直接在闪存内运行，不需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的小容量时具有很高的成本效益，但是很低的写入和擦除速度大大影响了它的性能。
　　（4）NAND Flash的特点
　　能够提高极高的密度单元，可以达到高存储密度，并且写入和擦除的速度也很快，这也是为何所有的U盘都使用NAND Flash作为存储介质的原因。应用NAND Flash的困难在于闪存需要特殊的系统接口。
　　（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快很多
　　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，可以很容易地存取其内部的每一个字节。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的容量一般较小，通常在1MB~8MB之间；NAND Flash只用在8MB以上的产品中。因此，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中每个块的最大擦写次数是一百万次，而NOR Flash是十万次。
　　G、NOR Flash可以像其他内存那样连接，非常直接地使用，并可以在上面直接运行代码；NAND Flash需要特殊的I/O接口，在使用的时候，必须先写入驱动程序，才能继续执行其他操作。因为设计师绝不能向坏块写入，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、通信产品、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MP3、存储卡、U盘等领域，被成为数据闪存。

　　RAM存储器
　　（1）SRAM的特点：
　　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，每个SRAM存储单元由6个晶体管组成，因此其成本较高。它具有较高速率，常用于高速缓冲存储器。
　　通常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的特点：
　　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。电容器会由于漏电而导致电荷丢失，因而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，通常有一下引脚：
　　CE：片选信号，低电平有效。
　　R/W：读写控制信号。
　　RAS：行地址选通信号，通常接地址的高位部分。
　　CAS：列地址选通信号，通常接地址的低位部分。
　　ADDRESS：一组地址线。
　　DATA：用于数据传输的一组双向信号线。
　　（3）SDRAM的特点：
　　SDRAM表示同步动态随机存取存储器。同步是指内存工作需要同步时钟，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需要不断的刷新来保证数据不丢失。它通常只能工作在133MHz的主频。
　　（4）DDRAM的特点
　　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，它能够在时钟的上升期和下降期各传输一次数据。在133MHz的主频下，DDR内存带宽可以达到133×64b/8×2＝2.1GB/s。

　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引脚能够加以编程改变工作方向，通常有两个控制寄存器：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。如果将引脚设置为输出，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威廉希尔官方网站 层来实现对它的控制。
　　A/D接口
　　（1）A/D转换器是把电模拟量转换为数字量的威廉希尔官方网站 。实现A/D转换的方法有很多，常用的方法有计数法、双积分法和逐次逼进法。
　　（2）计数式A/D转换法
　　其威廉希尔官方网站 主要部件包括：比较器、计数器、D/A转换器和标准电压源。
　　其工作原理简单来说就是，有一个计数器，从0开始进行加1计数，每进行一次加1，该数值作为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。如果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。
　　这种转换方式的特点是简单，但是速度比较慢，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，做255次D/A转换和电压比较的工作，才能完成转换。
　　（3）双积分式A/D转换法
　　其威廉希尔官方网站 主要部件包括：积分器、比较器、计数器和标准电压源。
　　其工作原理是，首先威廉希尔官方网站 对输入待测电压进行固定时间的积分，然后换为标准电压进行固定斜率的反向积分，反向积分进行到一定时间，便返回起始值。由于使用固定斜率，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，就可以得到相应于输入模拟电压的数字量，也就完成了A/D转换。
　　其特点是，具有很强的抗工频干扰能力，转换精度高，但转换速度慢，通常转换频率小于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
　　其威廉希尔官方网站 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。
　　其工作原理是，实质上就是对分搜索法，和平时天平的使用原理一样。在进行A/D转换时，由D/A转换器从高位到低位逐位增加转换位数，产生不同的输出电压，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，这相当于取出基准电压的1/2与输入电压比较，如果在输入电压小于1/2的基准电压，则最高位置0，反之置1。之后，次高位置1，相当于在1/2的范围中再作对分搜索，以此类推，逐次逼近。
　　其特点是，速度快，转换精度高，对N位A/D转换器只需要M个时钟脉冲即可完成，一般可用于测量几十到几百微秒的过渡过程的变化，是目前应用最普遍的转换方法。
　　（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，通常用数字输出最低位（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转换所需要的时间，其倒数为转换速率。
　　D、精度：精度与分辨率是两个不同的概念，即使分辨率很高，也可能由于温漂、线性度等原因使其精度不够高。精度有绝对精度和相对精度两种表示方法。通常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％。

　　D/A接口基本
　　（1）D/A转换器使将数字量转换为模拟量。
　　（2）在集成威廉希尔官方网站 中，通常采用T型网络实现将数字量转换为模拟电流，再由运算放大器将模拟威廉希尔官方网站 转换为模拟电压。进行D/A转换实际上需要上面的两个环节。
　　（3）D/A转换器的分类：
　　A、电压输出型：常作为高速D/A转换器。
　　B、电流输出型：一般外接运算放大器使用。
　　C、乘算型：可用作调制器和使输入信号数字化地衰减。
　　（4）D/A转换器的主要指标：分辨率、建立时间、线性度、转换精度、温度系数。
　　键盘接口
　　（1）键盘的两种形式：线性键盘和矩阵键盘。
　　（2）识别键盘上的闭合键通常有两种方法：行扫描法和行反转法。
　　（3）行扫描法是矩阵键盘按键常用的识别方法，此方法分为两步进行：
　　A、识别键盘哪一列的键被按下：让所有行线均为低电平，查询各列线电平是否为低，如果有列线为低，则说明该列有按键被按下，否则说明无按键按下。
　　B、如果某列有按键按下，识别键盘是哪一行按下：逐行置低电平，并置其余各行为高电平，查询各列的变化，如果列电平变为低电平，则可确定此行此列交叉点处按键被按下。
　　显示接口
　　（1）LCD的基本原理是，通过给不同的液晶单元供电，控制其光线的通过与否，从而达到显示的目的。
　　（2）LCD的光源提供方式有两种：投射式和反射式。笔记本电脑的LCD显示器为投射式，屏的背后有一个光源，因此外界环境可以不需要光源。一般微控制器上使用的LCD为反射式，需要外界提供电源，靠反射光来工作。电致发光（EL）是液晶屏提供光源的一种方式。
　　（3）按照液晶驱动方式分类，常见的LCD可以分为三类：扭转向列类（TN）、超扭曲向列型（STN）和薄膜晶体管型（TFT
　　（4）市面上出售的LCD有两种类型：带有驱动威廉希尔官方网站 的LCD显示模块，只要总线方式驱动；没有驱动威廉希尔官方网站 的LCD显示器，使用控制器扫描方式。
　　（5）通常，LCD控制器工作的时候，通过DMA请求总线，直接通过SDRAM控制器读取SDRAM中指定地址（显示缓冲区）的数据，此数据经过LCD控制器转换成液晶屏扫描数据格式，直接驱动液晶显示器。
　　（6）VGA接口本质上是一个模拟接口，一般都采用统一的15引脚接口，包括2个NC信号、3根显示器数据总线、5个GND信号、3个RGB色彩分量、1个行同步信号和1个场同步信号。其色彩分量采用的电平标准为EIA定义的RS343标准。