[收藏] 嵌入式系統軟硬體基礎知識總結

1. Flash儲存器

（1）Flash儲存器是一種非易失性儲存器，根據結構的不同可以將其分為NOR Flash和NAND Flash兩種。

（2）Flash儲存器的特點：

• A、區塊結構：在物理上分成若干個區塊，區塊之間相互獨立。

• B、先擦後寫：Flash的寫操作只能將資料位從1寫成0，不能從0寫成1，所以在對儲存器進行寫入之前必須先執行擦除操作，將預寫入的資料位初始化為1。擦除操作的最小單位是一個區塊，而不是單個位元組。

• C、操作指令：執行寫操作，它必須輸入一串特殊指令（NOR Flash）或者完成一段時序（NAND Flash）才能將資料寫入。

• D、位反轉：由於Flash的固有特性，在讀寫過程中偶爾會產生一位或幾位的資料錯誤。位反轉無法避免，只能透過其他手段對結果進行事後處理。

• E、壞塊：區塊一旦損壞，將無法進行修複。對已損壞的區塊操作其結果不可預測。

（3）NOR Flash的特點：

應用程式可以直接在快閃記憶體內執行，不需要再把程式碼讀到系統RAM中執行。NOR Flash的傳輸效率很高，在1MB~4MB的小容量時具有很高的成本效益，但是很低的寫入和擦除速度大大影響了它的效能。

（4）NAND Flash的特點

能夠提高極高的密度單元，可以達到高儲存密度，並且寫入和擦除的速度也很快，這也是為何所有的隨身碟都使用NAND Flash作為儲存介質的原因。應用NAND Flash的困難在於快閃記憶體需要特殊的系統介面。

（5）NOR Flash與NAND Flash的區別：

• A、NOR Flash的讀速度比NAND Flash稍快一些。

• B、NAND Flash的擦除和寫入速度比NOR Flash快很多

• C、NAND Flash的隨機讀取能力差，適合大量資料的連續讀取。

• D、NOR Flash帶有SRAM介面，有足夠的地址引進來定址，可以很容易地存取其內部的每一個位元組。NAND Flash的地址、資料和命令共用8位匯流排（有寫公司的產品使用16位），每次讀寫都要使用複雜的I/O介面序列地存取資料。

• E、NOR Flash的容量一般較小，通常在1MB~8MB之間；NAND Flash只用在8MB以上的產品中。因此，NOR Flash只要應用在程式碼儲存介質中，NAND Flash適用於資料儲存。

• F、NAND Flash中每個塊的最大擦寫次數是一百萬次，而NOR Flash是十萬次。

• G、NOR Flash可以像其他記憶體那樣連線，非常直接地使用，並可以在上面直接執行程式碼；NAND Flash需要特殊的I/O介面，在使用的時候，必須先寫入驅動程式，才能繼續執行其他操作。因為設計師絕不能向壞塊寫入，這就意味著在NAND Flash上自始至終必須進行虛擬映像。

• H、NOR Flash用於對資料可靠性要求較高的程式碼儲存、通訊產品、網路處理等領域，被成為程式碼快閃記憶體；NAND Flash則用於對儲存容量要求較高的MP3、儲存卡、隨身碟等領域，被成為資料快閃記憶體。

2、RAM儲存器

(1)SRAM的特點：

SRAM表示靜態隨機存取儲存器，只要供電它就會保持一個值，它沒有掃清週期，由觸發器構成基本單元，整合度低，每個SRAM儲存單元由6個電晶體組成，因此其成本較高。它具有較高速率，常用於高速緩衝儲存器。通常SRAM有4種引腳：

• CE：片選訊號，低電平有效。

• R/W：讀寫控制訊號。

• ADDRESS：一組地址線。

• DATA：用於資料傳輸的一組雙向訊號線。

(2)DRAM的特點：

DRAM表示動態隨機存取儲存器。這是一種以電荷形式進行儲存的半導體儲存器。它的每個儲存單元由一個電晶體和一個電容器組成，資料儲存在電容器中。電容器會由於漏電而導致電荷丟失，因而DRAM器件是不穩定的。它必須有規律地進行掃清，從而將資料儲存在儲存器中。DRAM的介面比較複雜，通常有一下引腳：

• CE：片選訊號，低電平有效。

• R/W：讀寫控制訊號。

• RAS：行地址選通訊號，通常接地址的高位部分。

• CAS：列地址選通訊號，通常接地址的低位部分。

• ADDRESS：一組地址線。

• DATA：用於資料傳輸的一組雙向訊號線。

(3)SDRAM的特點：

SDRAM表示同步動態隨機存取儲存器。同步是指記憶體工作需要同步時鐘，內部的命令傳送與資料的傳輸都以它為基準；動態是指儲存器陣列需要不斷的掃清來保證資料不丟失。它通常只能工作在133MHz的主頻。

(4)DDRAM的特點

DDRAM表示雙倍速率同步動態隨機存取儲存器，也稱DDR。DDRAM是基於SDRAM技術的，SDRAM在一個時鐘週期內只傳輸一次資料，它是在時鐘的上升期進行資料傳輸；而DDR記憶體則是一個時鐘週期內傳輸兩次次資料，它能夠在時鐘的上升期和下降期各傳輸一次資料。在133MHz的主頻下，DDR記憶體頻寬可以達到133×64b/8×2＝2.1GB/s。

3、硬碟、光碟、CF卡、SD卡

4、GPIO原理與結構

GPIO是I/O的最基本形式，它是一組輸入引腳或輸出引腳。有些GPIO引腳能夠加以程式設計改變工作方向，通常有兩個控制暫存器：資料暫存器和資料方向暫存器。資料方向暫存器設定埠的方向。如果將引腳設定為輸出，那麼資料暫存器將控制著該引腳狀態。若將引腳設定為輸入，則此輸入引腳的狀態由引腳上的邏輯電路層來實現對它的控制。

5、A/D介面

(1)A/D轉換器是把電模擬量轉換為數字量的電路。實現A/D轉換的方法有很多，常用的方法有計數法、雙積分法和逐次逼進法。

(2)計數式A/D轉換法

其電路主要部件包括：比較器、計數器、D/A轉換器和標準電壓源。

其工作原理簡單來說就是，有一個計數器，從0開始進行加1計數，每進行一次加1，該數值作為D/A轉換器的輸入，其產生一個比較電壓VO與輸入模擬電壓VIN進行比較。如果VO小於VIN則繼續進行加1計數，直到VO大於VIN，這時計數器的累加數值就是A/D轉換器的輸出值。

這種轉換方式的特點是簡單，但是速度比較慢，特別是模擬電壓較高時，轉換速度更慢。例如對於一個8位A/D轉換器，若輸入模擬量為最大值，計數器要從0開始計數到255，做255次D/A轉換和電壓比較的工作，才能完成轉換。

(3)雙積分式A/D轉換法

其電路主要部件包括：積分器、比較器、計數器和標準電壓源。

其工作原理是，首先電路對輸入待測電壓進行固定時間的積分，然後換為標準電壓進行固定斜率的反向積分，反向積分進行到一定時間，便傳回起始值。由於使用固定斜率，對標準電壓進行反向積分的時間正比於輸入模擬電壓值，輸入模擬電壓越大，反向積分回到起始值的時間越長。只要用標準的高頻時鐘脈衝測定反向積分花費的時間，就可以得到相應於輸入模擬電壓的數字量，也就完成了A/D轉換。

其特點是，具有很強的抗工頻幹擾能力，轉換精度高，但轉換速度慢，通常轉換頻率小於10Hz，主要用於數字式測試儀錶、溫度測量等方面。

(4)逐次逼近式A/D轉換法

其電路主要部件包括：比較器、D/A轉換器、逐次逼近暫存器和基準電壓源。

其工作原理是，實質上就是對分搜尋法，和平時天平的使用原理一樣。在進行A/D轉換時，由D/A轉換器從高位到低位逐位增加轉換位數，產生不同的輸出電壓，把輸入電壓與輸出電壓進行比較而實現。首先使最高位為1，這相當於取出基準電壓的1/2與輸入電壓比較，如果在輸入電壓小於1/2的基準電壓，則最高位置0，反之置1。之後，次高位置1，相當於在1/2的範圍中再作對分搜尋，以此類推，逐次逼近。

其特點是，速度快，轉換精度高，對N位A/D轉換器只需要M個時鐘脈衝即可完成，一般可用於測量幾十到幾百微秒的過渡過程的變化，是目前應用最普遍的轉換方法。

(5)A/D轉換的重要指標（有可能考一些簡單的計算）

• A、解析度：反映A/D轉換器對輸入微小變化響應的能力，通常用數字輸出最低位（LSB）所對應的模擬電壓的電平值表示。n位A/D轉換器能反映1/2n滿量程的模擬輸入電平。

• B、量程：所能轉換的模擬輸入電壓範圍，分為單極性和雙極性兩種型別。

• C、轉換時間：完成一次A/D轉換所需要的時間，其倒數為轉換速率。

• D、精度：精度與解析度是兩個不同的概念，即使解析度很高，也可能由於溫漂、線性度等原因使其精度不夠高。精度有絕對精度和相對精度兩種表示方法。通常用數字量的最低有效位LSB的分數值來表示絕對精度，用其模擬電壓滿量程的百分比來表示相對精度。

• 例如，滿量程10V，10位A/D晶片，若其絕對精度為±1/2LSB，則其最小有效位LSB的量化單位為：10/1024＝9.77mv，其絕對精度為9.77mv/2＝4.88mv，相對精度為：0.048％。

6、D/A介面基本

（1）D/A轉換器使將數字量轉換為模擬量。

（2）在積體電路中，通常採用T型網路實現將數字量轉換為模擬電流，再由運算放大器將類比電路轉換為模擬電壓。進行D/A轉換實際上需要上面的兩個環節。

（3）D/A轉換器的分類：

• A、電壓輸出型：常作為高速D/A轉換器。

• B、電流輸出型：一般外接運算放大器使用。

• C、乘算型：可用作調製器和使輸入訊號數字化地衰減。

（4）D/A轉換器的主要指標：解析度、建立時間、線性度、轉換精度、溫度繫數。

7、鍵盤介面

（1）鍵盤的兩種形式：線性鍵盤和矩陣鍵盤。

（2）識別鍵盤上的閉合鍵通常有兩種方法：行掃描法和行反轉法。

（3）行掃描法是矩陣鍵盤按鍵常用的識別方法，此方法分為兩步進行：

• A、識別鍵盤哪一列的鍵被按下：讓所有行線均為低電平，查詢各列線電平是否為低，如果有列線為低，則說明該列有按鍵被按下，否則說明無按鍵按下。

• B、如果某列有按鍵按下，識別鍵盤是哪一行按下：逐行置低電平，並置其餘各行為高電平，查詢各列的變化，如果列電平變為低電平，則可確定此行此列交叉點處按鍵被按下。

8、顯示介面

（1）LCD的基本原理是，透過給不同的液晶單元供電，控制其光線的透過與否，從而達到顯示的目的。

（2）LCD的光源提供方式有兩種：投射式和反射式。膝上型電腦的LCD顯示器為投射式，屏的背後有一個光源，因此外界環境可以不需要光源。一般微控制器上使用的LCD為反射式，需要外界提供電源，靠反射光來工作。電致發光（EL）是液晶屏提供光源的一種方式。

（3）按照液晶驅動方式分類，常見的LCD可以分為三類：扭轉向列類（TN）、超扭曲向列型（STN）和薄膜電晶體型（TFT）。

（4）市面上出售的LCD有兩種型別：帶有驅動電路的LCD顯示模組，只要匯流排方式驅動；沒有驅動電路的LCD顯示器，使用控制器掃描方式。

（5）通常，LCD控制器工作的時候，透過DMA請求匯流排，直接透過SDRAM控制器讀取SDRAM中指定地址（顯示緩衝區）的資料，此資料經過LCD控制器轉換成液晶屏掃描資料格式，直接驅動液晶顯示器。

（6）VGA介面本質上是一個模擬介面，一般都採用統一的15引腳介面，包括2個NC訊號、3根顯示器資料匯流排、5個GND訊號、3個RGB色彩分量、1個行同步訊號和1個場同步訊號。其色彩分量採用的電平標準為EIA定義的RS343標準。

9、觸控式螢幕介面

（1）按工作原理分，觸控式螢幕可以分為：錶面聲波屏、電容屏、電阻屏和紅外屏幾種。

（2）觸控式螢幕的控制採用專業晶片，例如ADS7843。

10、音訊介面

（1）基本原理：麥克風輸入的資料經音訊編解碼器解碼完成A/D轉換，解碼後的音訊資料透過音訊控制器送入DSP或CPU進行相應的處理，然後資料經音訊控制器傳送給音訊編碼器，經編碼D/A轉換後由揚聲器輸出。

（2）數字音訊的格式有多種，最常用的是下麵三種：

• A、採用數字音訊（PCM）：是CD或DVD採用的資料格式。其取樣頻率為44.1kHz。精度為16位時，PCM音訊資料速率為1.41Mb/s；精度為32位時為2.42 Mb/s。一張700MB的CD可以儲存大約60分鐘的16位PCM資料格式的音樂。

• B、MPEG層3音訊（MP3）：MP3播放器採用的音訊格式。立體聲MP3資料速率為112kb/s至128kb/s。

• C、ATSC數字音訊壓縮標準（AC3）：數字TV、HDTV和電影數字音訊編碼標準，立體聲AC3編碼後的資料速率為192kb/s。

（3）IIS是音訊資料的編碼或解碼常用的序列音訊數字介面。IIS匯流排只處理聲音資料，其他控制訊號等則需要單獨傳輸。IIS使用了3根序列匯流排：資料線SD、欄位選擇線WS、時鐘訊號線SCK。

（4）當接收方和傳送方的資料欄位寬度不一樣時，傳送方不考慮接收方的資料欄位寬度。如果傳送方傳送的資料欄位小於系統欄位寬度，就在低位補0；如果傳送方的資料寬度大於接收方的寬度，則超過LSB的部分被截斷。欄位選擇WS用來選擇左右聲道，WS=0表示選擇左聲道；WS=1表示選擇右聲道。此外，WS能讓接收裝置儲存前一個位元組，並準備接收下一個位元組。

11、序列介面

（1）序列通訊是指，使資料_%位一位地進行傳輸而實現的通訊。與並行通訊相比，序列通訊具有傳輸線少、成本低等優點，特別適合遠距離傳送；缺點使速度慢。

（2）序列資料傳送有3種基本的通訊樣式：單工、半雙工、全雙工。

（3）序列通訊在資訊格式上可以分為2種方式：同步通訊和非同步通訊。

• A、非同步傳輸：把每個字元當作獨立的資訊來傳輸，並按照一固定且預定的時序傳送，但在字元之間卻取決於字元與字元的任意時序。非同步通訊時，字元是一幀一幀傳送的，每幀字元的傳送靠起始位來同步。一幀資料的各個程式碼間間隔是固定的，而相鄰兩幀資料其時間間隔是不固定的。

• B、同步傳輸：同步方式不僅在字元之間是同步的，而且在字元與字元之間的時序仍然是同步的，即同步方式是將許多字元******成一字元塊後，在每塊資訊之前要加上1～2個同步字元，字元塊之後再加入適當的錯誤檢測資料才傳送出去。

（4）非同步通訊必須遵循3項規定：

• A、字元格式：起始位＋資料＋校驗位＋停止位（檢驗位可無），低位先傳送。

• B、波特率：每秒傳送的位數。

• C、校驗位：奇偶檢驗。

• a、奇校驗：要使字元加上校驗位有奇數個“1”。

• b、偶檢驗：要使字元加上校驗位有偶數個“1”。

（5）RS－232C的電氣特性：負邏輯。

• A、在TxD和RxD上：邏輯1為－3V～－15V，邏輯0為3V～15V。

• B、在TES、CTS、DTR、DCD等控制線上：

• 訊號有效（ON狀態）為3V～15V

• 訊號無效（OFF狀態）為－3V～－15V

（6）TTL標準與RS-232C標準之間的電平轉換利用整合晶片RS232實現。

（7）RS-422序列通訊介面

• A、RS-422是一種單機傳送、多機接收的單向、平衡傳輸規範，傳輸速率可達10Mb/s。

• B、RS-422採用差分傳輸方式，也稱做平衡傳輸，使用一對雙絞線。

• C、RS-422需要一終端電阻，要求其阻值約等於傳輸電纜的特性阻抗。

（8）RS-485序列匯流排介面

• A、RS-485是在RS-422的基礎上建立的標準，增加了多點、雙向通訊能力，通訊距離可為幾十米到上千米。

• B、RS-485收發器採用平衡傳送和差分接收，具有抑制共模幹擾的能力。

• C、RS-485需要兩個終端電阻。在近距離（300m一下）傳輸可不需要終端電阻。

12、並行介面

（1）並行介面的資料傳輸率比序列介面快8倍，標準並行介面的資料傳輸率為1Mb/s，一般用來連線印表機、掃描器等，所以又稱列印口。

（2）並行介面可以分為SPP（標準並口）、EPP（增強型並口）和ECP（擴充套件型並口）。

（3）並行匯流排分為標準和非標準兩類。常用的並行標準匯流排有IEEE 488匯流排和ANSI SCSI匯流排。MXI匯流排是一種高效能非標準的通用多使用者並行匯流排。

13、PCI介面

（1）PCI匯流排是地址、資料多路復用的高效能32位和64位匯流排，是微處理器與外圍控制部件、外圍附加板之間的互連機構。

（2）從資料寬度上看，PCI定義了32位資料匯流排，且可擴充套件為64位。從匯流排速度上分，有33MHz和66MHz兩種。

（3）與ISA匯流排相比，PCI匯流排的地址匯流排與資料匯流排分時復用，支援即插即用、中斷共享等功能。

14、USB介面

（1）USB匯流排的主要特點：

• A、使用簡單，即插即用。

• B、每個USB系統中都有主機，這個USB網路中最多可以連線127個裝置。

• C、應用範圍廣，支援多個裝置同時操作。

• D、低成本的電纜和聯結器，使用統一的4引腳插頭。

• E、較強的糾錯能力。

• F、較低的協議開銷帶來了高的匯流排效能，且適合於低成本外設的開發。

• G、支援主機與裝置之間的多資料流和多訊息流傳輸，且支援同步和非同步傳輸型別。

• H、匯流排供電，能為裝置提供5V/100mA的供電。

（2）USB系統由3部分來描述：USB主機、USB裝置和USB互連。

（3）USB匯流排支援的資料傳輸率有3種：高速信令位傳輸率為480Mb/s；全速信令位傳輸率為12Mb/s；全速信令位傳輸率為1.5Mb/s。

（4）USB匯流排電纜有4根線：一對雙絞訊號線和一對電源線。

（5）USB是一種查詢匯流排，由主控制器啟動所有的資料傳輸。USB上所掛接的外設透過由主機排程的、基於令牌的協議來共享USB頻寬。

（6）大部分匯流排事務涉及3個包的傳輸：

• A、令牌包：指示匯流排上要執行什麼事務，欲定址的USB裝置及資料傳送方向。

• B、資料包：傳輸資料或指示它沒有資料要傳輸。

• C、握手包：指示傳輸是否成功。

（7）主機與裝置端點之間的USB資料傳輸模型被稱作管道。管道有兩種型別：流和訊息。訊息資料具有USB定義的結構，而資料流沒有。

（8）事務排程表允許對某些流管道進行流量控制，在硬體級，透過使用NAK（否認）握手訊號來調節資料傳輸率，以防止緩衝區上溢或下溢產生。

（9）USB裝置最大的特點是即插即用。

（10）工作原理：USB裝置插入USB端點時，主機都透過預設地址0與裝置的端點0進行通訊。在這個過程中，主機發出一系列試圖得到描述符的標準請求，透過這些請求，主機得到所有感興趣的裝置資訊，從而知道了裝置的情況以及該如何與裝置通訊。隨後主機透過發出Set Address請求為裝置設定一個唯一的地址。以後主機就透過為裝置設定好的地址與裝置通訊，而不再使用預設地址0。

15、SPI介面

（1）SPI是一個同步協議介面，所有的傳輸都參照一個共同的時鐘，這個同步時鐘有主機產生，接收資料的外設使用時鐘來對序列位元流的接收進行同步化。

（2）在多個裝置連線到主機的同一個SPI介面時，主機透過從裝置的片選引腳來選擇。

（3）SPI主要使用4個訊號：主機輸出/從機輸入（MOSI），主機輸入/從機輸出（MISO）、序列時鐘SCLK和外設片選CS。

（4）主機和外設都包含一個序列移位暫存器，主機透過向它的SPI序列暫存器寫入一個位元組來發起一次資料傳輸。暫存器透過MOSI訊號線將位元組傳送給外設，外設也將自己移位暫存器中的內容透過MISO訊號線傳回給主機，這樣，兩個移位暫存器中的內容就被交換了。

（5）外設的寫操作和讀操作時同步完成的，因此SPI成為一個很有效的協議。

（6）如果只是進行寫操作，主機只需忽略收到的位元組；反過來，如果主機要讀取外設的一個位元組，就必鬚髮送一個空位元組來引發從機的傳輸。

16、IIC介面

（1）IIC匯流排是具備匯流排仲裁和高低速裝置同步等功能的高效能多主機匯流排。

（2）IIC匯流排上需要兩條線：序列資料線SDA和序列時鐘線SCL。

（3）匯流排上的每個器件都有唯一的地址以供識別，而且各器件都可以作為一個傳送器或者接收器（由器件的功能決定）。

（4）IIC匯流排有4種操作樣式：主傳送、主接收、從傳送、從接收。

（5）IIC在傳送資料過程******有3種型別訊號：

• A、開始訊號：SCL為低電平時，SDA由高向低跳變。

• B、結束訊號：SCL為低電平時，SDA由低向高跳變。

• C、應答訊號：接收方在收到8位資料後，在第9個脈衝向傳送方發出特點的低電平。

（6）主器件傳送一個開始訊號後，它還會立即送出一個從地址，來通知將與它進行資料通訊的從器件。1個位元組的地址包括7位地址資訊和1位傳輸方向指示位，如果第7位為0，表示要進行一個寫操作，如果為1，表示要進行一個讀操作。

（7）SDA線上傳輸的每個位元組長度都是8位，每次傳輸種位元組的數量沒有限制的。在開始訊號後面的第一個位元組是地址域，之後每個傳輸位元組後面都有一個應答位（ACK），傳輸中序列資料的MSB（位元組高位）首先傳送。

（8）如果資料接收方無法再接收更多的資料，它可以透過將SCL保持低電平來中斷傳輸，這樣可以迫使資料傳送方等待，直到SCL被重新釋放。這樣可以達到高低速裝置同步。

（9）IIC匯流排的工作過程：SDA和SCL都是雙向的。空閑的時候，SDA和SCL都是高電平，只有SDA變為低電平，接著SCL再變為低電平，IIC匯流排的資料傳輸才開始。SDA線上被傳輸的每一位在SCL的上升沿被取樣，該位必須一直保持有效到SCL再次變為低電平，然後SDA就在SCL再次變為高電平之前傳輸下一個位。最後，SCL變回高電平，接著SDA也變為高電平，表示資料傳輸結束。

17、乙太網介面

（1）最常用的乙太網協議是IEEE802.3標準。

（2）傳輸編碼：曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼。

• A、曼徹斯特編碼：每位中間有一個電平跳變，從高到底的跳變表示“0”，從低到高的跳變表示為“1”。

• B、差分曼徹斯特編碼：每位中間有一個電平跳變，利用每個碼元開始時有無跳變來表示“0”或“1”，有跳變為“0”，無跳變為“1”。

（3）相比之下，曼徹斯特編碼編碼簡單，差分曼徹斯特編碼提供更好的噪聲抑制效能。

（4）乙太網資料傳輸特點：

• A、所有資料位的傳輸由低位開始，傳輸的位流時用曼徹斯特編碼。

• B、乙太網是基於衝突檢測的匯流排復用方法，由硬體自動執行。

• C、傳輸的資料長度，目的地址DA＋源地址SA＋型別欄位TYPE＋資料段DATA＋填充位PAD，最小為60B，最大為1514B。

• D、通常乙太網卡可以接收3種地址的資料：廣播地址、多播地址、自己的地址。

• E、任何兩個網絡卡的物理地址都不一樣，是世界上唯一的，網絡卡地址由專門機構分配。

（5）嵌入式乙太網介面有兩種實現方法：

• A、嵌入式處理器＋網絡卡晶片（例如：RTL8019AS、CS8900等）

• B、帶有乙太網介面的處理器。

（6）TCP/IP是一個分層協議，分為：物理層、資料鏈路層、網路層、傳輸層和應用層。每層實現一個明確的功能，對應一個或幾個傳輸協議，每層相對於它的下層都作為一個獨立的資料包來實現。每層上的協議如下：

• A、應用層：BSD套接字。

• B、傳輸層：TCP、UDP。

• C、網路層：IP、ARP、ICMP、IGMP

• D、資料鏈路層：IEEE802.3 Ethernet MAC

• E、物理層：二進位制位元流。

（7）ARP（地址解析協議）

• A、網路層用32位的地址來標識不同的主機（即IP地址），而鏈路層使用48位的物理地址（MAC）來標識不同的乙太網或令牌網介面。

• B、ARP功能：實現從IP地址到對應物理地址的轉換。

（8）ICMP（網路控制報文協議）

• A、IP層用它來與其他主機或路由器交換錯誤報文和其他重要控制資訊。

• B、ICMP報文是在IP資料包內被傳輸的。

• C、網路診斷工具ping和traceroute其實就是ICMP協議。

（9）IP（網際協議）

• A、IP工作在網路層，是TCP/IP協議族中最為核心的協議。

• B、所有的TCP、UDP、ICMP及IGMP資料都以IP資料包格式傳輸。

• C、TTL（生存時間欄位）：指定了IP資料包的生存時間（資料包可以經過的路由器數）。

• D、IP提供不可靠、無連線的資料包傳送服務，高效、靈活。

（10）TCP（傳輸控制協議）

TCP協議是一個面向連線的可靠的傳輸層協議，它為兩臺主機提供高可靠性的端到端資料通訊。

（11）UDP（使用者資料包協議）

UDP協議是一種無連線不可靠的傳輸層協議，它不保證資料包能到達目的地，可靠性有應用層來提供。UDP協議開銷少，和TCP相比更適合於應用在低端的嵌入式領域中。

（12）埠：TCP和UDP採用16位埠號來識別上層的使用者，即應用層協議，例如FTP服務的TCP埠號都是21，Telnet服務的TCP埠號都是23，TFTP服務的UDP埠號都是69。

18、CAN匯流排介面

（1）CAN（Control Area Network，控制器區域網）匯流排是一種多主方式的序列通訊匯流排，是國際上應用最廣泛的現場匯流排之一，最初被用於汽車環境中的電子控制網路。一個CAN匯流排構成的單一網路中，理想情況下可以掛接任意多個節點，實際應用中節點資料受網路硬體的電氣特性所限制。

（2）匯流排訊號使用差分電壓傳送。兩條訊號線被稱為CAN_H和CAN_L，靜態是均為2.5V左右，此時狀態表示邏輯1，也可以叫做“隱性”。用CAN_H比CAN_L高表示邏輯0，稱為“顯性”，此時，通常電壓值為CAN_H＝3.5V和CAN_L=1.5V。

（3）當“顯性”和“隱性”位同時傳送的時候，最後匯流排數值將為“顯性”這種特性為CAN匯流排的仲裁奠定了基礎。

（4）CAN匯流排的一個位時間可以分成4個部分：同步段、傳播時間段、相位緩衝段1和相位緩衝段2。

（5）CAN匯流排的資料幀有兩種格式：標準格式和擴充套件格式。包括：幀起始、仲裁場、控制場、資料場、CRC場、ACK場和幀結束。

（6）CAN匯流排硬體介面包括：CAN匯流排控制器和CAN收發器。CAN控制器主要完成時序邏輯轉換等工作，例如菲利普的SJA1000。CAN收發器是CAN匯流排的物理層晶片，實現TTL電平到CAN匯流排電平特性的轉換，例如TJA1050。

19、xDSL介面

（1）xDSL（數字使用者線路）技術是，在現有使用者電話線兩側同時接入專用的DSL調製解調裝置，在使用者線上利用數字數字訊號高頻頻寬較寬的特性直接採用數字訊號傳輸，省去中間的A/D轉換，突破了模擬訊號傳輸極限速率為56KB/s的閑置。

（2）DSL技術主要分為對稱和非對稱兩大類。

（3）對成xDSL更適合於企業點對點連線應用，例如檔案傳輸、影片會議等收發資料量大致相同的工作。

（4）ASDL是近年發展的另一種寬頻接入技術，是利用雙絞銅線向用戶提供兩個方向上速率不對稱的寬頻資訊業務。

（5）ADSL在一對電話線上同時傳送一路高速下行資料、一路較低速率上行資料、一路模擬電話。各訊號之間採用頻分復用方式佔用不同頻帶，低頻段傳送話音；中間窄頻帶傳送上行通道資料及控制資訊；其餘高頻段傳送下行通道資料、影象或高速資料。

20、WLAN介面

（1）WLAN（Wireless Local Area Network）是利用無線通訊技術在一定的區域性範圍內建立的，是計算機網路與無線通訊技術相結合的產物，它以無線多址通道作為傳輸媒介，提供有線區域網的功能。

（2）WLAN的標準：主要是針對物理層和媒質訪問控制層（MAC層），涉及到所有使用的無線頻率範圍、控制介面通訊協議等技術規範與技術標準。

• A、IEEE 802.11：定義了物理層和MAC層規範，工作在2.4～2.4835GHz頻段，最高速率為2Mb/s，是IEEE最初制定的一個無線區域網標準。

• B、IEEE 802.11b：工作在2.4～2.4835GHz頻段，最高速率為11Mb/s，傳輸距離50～150inch。採用點對點樣式和基本樣式兩種執行樣式。在資料傳輸速率方面可以根據實際情況在11Mb/s、5.5Mb/s、2 Mb/s、1 Mb/s的不同速率間自動切換。

• C、IEEE 802.11a：工作在5.15～8.825GHz頻段，最高速率為54Mb/s/72Mb/s，傳輸距離10～100m。

• D、IEEE 802.11g：混合標準，擁有EEE 802.11a的傳輸速率，安全性較EEE 802.11b好，採用兩種調製方式，做到與EEE 802.11a和EEE 802.11b相容。

（3）WLAN有兩種網路型別：對等網路和基礎機構網路。

21、藍芽介面

（1）藍芽技術的目的：使特定的行動電話、便鞋式電腦以及各種便攜通訊裝置的主機之間近距離內實現無縫的資源共享。

（2）藍芽技術的實質內容是要建立通用的無線空中介面及其控制軟體的公開標準。其工作頻段為全球通用的2.4GHz ISM（即工業、科學、醫學）頻段，其資料傳輸速率為1Mb/s，採用時分雙工方案來實現全雙工傳輸，其理想的連線範圍為10cm～10m。

（3）藍芽基帶協議是電路交換和分組交換的結合。

（4）藍芽技術特點：

• A、傳輸距離短，工作距離在10m以內。

• B、採用跳頻擴頻技術。

• C、採用時分復用多路訪問技術，有效地避免了“碰撞”和“隱藏終端”等問題。

• D、網路技術。

• E、語言支援。

• F、糾錯技術，其採用的是FEC（前向糾錯）方案。

（5）藍芽介面由3大單元組成：無線單元、基帶單元、鏈路管理與控制單元。

22、1394介面

（1）1394作為一種標準匯流排，可以在不同的工業裝置之間架起一座溝通的橋梁，在一條匯流排上可以接入63個裝置。

（2）IEEE 1394的特點：

• A、支援多種匯流排速度，適應不同應用要求。

• B、即插即用，支援熱插拔。

• C、支援同步和非同步兩種傳輸方式。

• D、支援點到點通訊樣式，IEEE 1394是多主匯流排。

• E、遵循ANSI IEEE 1212控制及狀態暫存器（CSR）標準，定義了64位的地址空間，可定址1024條匯流排的63個節點，每個節點可包含256TB的記憶體空間。

• F、支援較遠距離的傳輸。

• G、支援公平仲裁原則，為每一種傳輸方式保證足夠的傳輸頻寬。

• H、六線電纜具有電源線，可傳輸8～40V的直流電壓。

（3）IEEE 1394的協議棧由3層組成：物理層、鏈路層和事務層，例外還有一個管理層。物理層和鏈路層由硬體構成，而事務層主要由軟體實現。

• A、物理層提供IEEE 1394的電氣和機械介面，功能是重組位元組流並將它們傳送到目的節點上去。

• B、鏈路層提供了給事務層確認的資料服務，包括：定址、資料組幀和資料校驗。

• C、事務層為應用提供服務。

• D、管理層定義了一個管理節點所使用的所有協議、服務以及行程。

23、電源介面

（1）DC-DC轉換器有三種型別：

• A、線性穩壓器：產生較輸入電壓低的電壓。

• B、開關穩壓器：能升高電壓、降低電壓或翻轉輸入電壓。

• C、充電泵：可以升高、降低或翻轉輸入電壓，但電流驅動能力有限。

（2）任何變壓器的轉換過程都不具有100％的效率，穩壓器本省也使用電流（靜態電流），這個電流來自輸入電流。靜態電流越大，穩壓器功耗越大。

（3）線性穩壓器輸入輸出使用退耦電容來過濾，電容除了有助於平穩電壓以外，還有利於去除電源中的瞬間短時脈衝波形幹擾。

（4）電壓與功耗之間的平方關係意味著理想高效的方法是在要求較低電壓的較低時鐘速率上執行程式碼，而不是先以最高的時鐘速率執行程式碼然後再轉為空閑休眠。

（5）電源通常被認為是整個系統的“心臟”，絕大多數電子裝置50％～80％的節能潛力在於電源系統，研製開發新型開關電源是節能的主要舉措之一。

（6）降低功耗的設計技術：

• A、採用低功耗器件，例如選用CMOS電路晶片。

• B、採用高整合度專用器件，外部裝置的選擇也要儘量支援低功耗設計。

• C、動態調整處理器的時脈頻率和電壓，在允許的情況下儘量使用低頻率器件。

• D、利用“節電”工作方式。

• E、合理處理器件空餘引腳：

1. a、大多數數位電路的輸出端在輸出低電平時，其功耗遠遠大於輸出高電平時的功耗，設計時應該註意控制低電平的輸出時間，閑置時使其處於高電平輸出狀態。

2. b、多餘的非門、與非門的輸入端應接低電平，多餘的與門、或門的輸入端應接高電平。

3. c、ROM或RAM及其他有片選訊號的器件，不要將“片選”引腳直接接地，避免器件長期被接通，而應該與“讀/寫”訊號結合，只對其進行讀寫操作時才選通。

• F、實現電源管理，設計外部器件電源控制電路，控制“耗電大戶”的供電情況。

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