单片机开发基础概念篇
0 条评论一、SPI总线
SPI接口是Motorola 首先提出的全双工三线同步串行外围接口,采用主从模式(Master Slave)架构;支持多slave模式应用,一般仅支持单Master。
时钟由Master控制,在时钟移位脉冲下,数据按位传输,高位在前,低位在后(MSB first);SPI接口有2根单向数据线,为全双工通信,目前应用中的数据速率可达几Mbps的水平。
一般应用4根信号线:
MOSI:主器件数据输出,从器件数据输入
MISO:主器件数据输入,从器件数据输出
SCK:时钟信息,由主设备控制发出
SS:从设备选择信号,由主设备控制
根据时钟极性(CPOL)和相位(CPHA)组成4种工作模式:
SPI0:CPOL=0,CPHA=0
SPI1:CPOL=0,CPHA=1
SPI2:CPOL=1,CPHA=0
SPI3:CPOL=1,CPHA=1
其中SPI0和SPI3为常用
二、QFP
方型扁平式封装技术(Plastic Quad Flat Package),该技术实现的CPU芯片引脚之间距离很小,管脚很细,一般大规模或超大规模集成电路采用这种封装形式,其引脚数一般都在100以上。该技术封装CPU时操作方便,可靠性高;而且其封装外形尺寸较小,寄生参数减小,适合高频应用;该技术主要适合用SMT表面安装技术在PCB上安装布线。
三、SRAM
SRAM(静态随机存取存储器)不需要刷新电路即能保存它内部存储的数据。而DRAM(Dynamic Random Access Memory)每隔一段时间,要刷新充电一次,否则内部的数据即会消失,因此SRAM具有较高的性能,功耗较小,但是SRAM也有它的缺点,即它的集成度较低,相同容量的DRAM内存可以设计为较小的体积,但是SRAM却需要很大的体积。同样面积的硅片可以做出更大容量的DRAM,因此SRAM显得更贵。
四、I2C
总线 I2C(Inter-Integrated Circuit)总线是由PHILIPS公司开发的两线式串行总线,用于连接微控制器及其外围设备。是微电子通信控制领域广泛采用的一种总线标准。它是同步通信的一种特殊形式,具有接口线少,控制方式简单,器件封装形式小,通信速率较高等优点。I2C 总线支持任何IC 生产工艺(CMOS、双极型)。通过串行数据(SDA)线和串行时钟 (SCL)线在连接到总线的器件间传递信息。每个器件都有一个唯一的地址识别(无论是微控制器——MCU、LCD 驱动器、存储器或键盘接口),而且都可以作为一个发送器或接收器(由器件的功能决定)。LCD 驱动器只能作为接收器,而存储器则既可以接收又可以发送数据。除了发送器和接收器外,器件在执行数据传输时也可以被看作是主机或从机(见表1)。主机是初始化总线的数据传输并产生允许传输的时钟信号的器件。此时,任何被寻址的器件都被认为是从机。
I2C总线(I2C bus,Inter-IC bus)是一个双向的两线连续总线,提供集成电路(ICs)之间的通信线路。I2C总线是一种串行扩展技术,最早由Philips公司推出,广泛应用于电视,录像机和音频设备。I2C总线的意思是“完成集成电路或功能单元之间信息交换的规范或协议”。Philips公司推出的I2C总线采用一条数据线(SDA),加一条时钟线(SCL)来完成数据的传输及外围器件的扩展;对各个节点的寻址是软寻址方式,节省了片选线,标准的寻址字节SLAM为7位,可以寻址127个单元。
I2C总线有三种数据传输速度:标准,快速模式和高速模式。标准的是100Kbps,快速模式为400Kbps,高速模式支持快至3.4Mbps的速度。所有的与次之传输速度的模式都是兼容的。I2C总线支持7位和10位地址空间设备和在不同电压下运行的设备。
五、DMA(直接存储器访问)
DMA(Direct Memory Access,直接内存存取) 是所有现代电脑的重要特色,它允许不同速度的硬件装置来沟通,而不需要依赖于 CPU 的大量中断负载。否则,CPU 需要从来源把每一片段的资料复制到暂存器,然后把它们再次写回到新的地方。在这个时间中,CPU 对于其他的工作来说就无法使用。
一个完整的DMA传输过程必须经过DMA请求、DMA响应、DMA传输、DMA结束4个步骤。
DMA技术的出现,使得外围设备可以通过DMA控制器直接访问内存,与此同时,CPU可以继续执行程序.那么DMA控制器与CPU怎样分时使用内存呢?通常采用以下三种方法:
(1)停止CPU访内存;
(2)周期挪用;
(3)DMA与CPU交替访问内存.
六、Watchdog
看门狗,又叫 watchdog timer,是一个定时器电路,一般有一个输入,叫喂狗,一个输出到MCU的RST端,MCU正常工作的时候,每隔一段时间输出一个信号到喂狗端,给 WDT 清零,如果超过规定时间不喂狗(一般在程序跑飞时),WDT 定时超过,就会给出一个复位信号到MCU,使MCU复位。防止MCU死机. 看门狗的作用就是防止程序发生死循环或者说程序跑飞。
七、QFN
QFN是一种无引脚封装,呈正方形或矩形,封装底部中央位置有一个大面积裸露焊盘用来导热,围绕大焊盘的封装外围四周有实现电气连结的导电焊盘。由于QFN封装不像传统的SOIC与TSOP封装那样具有鸥翼状引线,内部引脚与焊盘之间的导电路径短,自感系数以及封装体内布线电阻很低,所以它能提供卓越的电性能。此外,它还通过外露的引线框架焊盘提供了出色的散热性能,该焊盘具有直接散热通道,用于释放封装内的热量。通常将散热焊盘直接焊接在电路板上,并且PCB中的散热过孔有助于将多余的功耗扩散到铜接地板中,从而吸收多余的热量。
八、SCI、UART与RS232
SCI(Serial Communication Interface)意为“串行通信接口”,是相对于并行通信的,是串行通信技术的一种总称,最早由Motolora公司提出的。 UART(Universal Asynchronous Receiver & Transmitter)即通用异步收发器,是串行通信的一种协议,它规定串行通信的波特率、起始/停止位、数据位、校验位等格式,以及各种异步握手信号。
RS232是串行通信的一种物理接口电气标准,规定传输介质(电缆)、收发电平等。
其实,RS232、RS422、RS485等都是SCI,其中两线制(仅RXD和TXD)的RS232与RS422和RS485的通信协议是相同的(只有波特率、起始/停止位、数据位、校验位等参数),仅传输介质和收发电平不同