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[经验] 嵌入式系统基础及知识及接口技术总结

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    [LV.4]偶尔看看III

    发表于 2017-9-19 10:51:44 |显示全部楼层
    13、嵌入式系统的评价方法:测量法和模型法
    1)测量法是最直接最基本的方法,需要解决两个问题:
    A、根据研究的目的,确定要测量的系统参数。
    B、选择测量的工具和方式。
    2)测量的方式有两种:采样方式和事件跟踪方式。
    3)模型法分为分析模型法和模拟模型法。分析模型法是用一些数学方程去刻画系统的模型,而模拟模型法是用模拟程序的运行去动态表达嵌入式系统的状态,而进行系统统计分析,得出性能指标。
    4)分析模型法中使用最多的是排队模型,它包括三个部分:输入流、排队规则和服务机构。
    5)使用模型对系统进行评价需要解决3个问题:设计模型、解模型、校准和证实模型。
    接口技术1. Flash存储器
    1Flash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 FlashNAND Flash两种。
    2Flash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。
    3NOR 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。
    4NAND 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。
    5NOR FlashNAND Flash的区别:
    ANOR Flash的读速度比NAND Flash稍快一些。
    BNAND Flash的擦除和写入速度比NOR Flash快很多。
    CNAND Flash的随机读取能力差,适合大量数据的连续读取。
    DNOR 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。
    ENOR 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。
    FNAND Flash中每个块的最大擦写次数是一百万次,而NOR Flash是十万次。
    GNOR 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。
    HNOR 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,被成为数据闪存信盈达嵌入式企鹅要妖气呜呜吧久零就要
    2RAM存储器
    1SRAM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SRAM4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。
    2DRAM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。
    3SDRAM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。
    4DDRAM的特点
    DDRAM表示双倍速率同步动态随机存取存储器,也称DDRDDRAM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/8×22.1GB/s
    ## 3、硬盘、光盘、CF卡、SD
    4GPIO原理与结构
    GPIOI/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电路层来实现对它的控制。
    5A/D接口
    1A/D转换器是把电模拟量转换为数字量的电路。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
    其电路主要部件包括: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8A/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255D/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
    其电路主要部件包括:积分器、比较器、计数器和标准电压源。
    其工作原理是,首先电路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
    其电路主要部件包括: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NA/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。
    5A/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。nA/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10V10A/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:10/10249.77mv,其绝对精度为9.77mv/24.88mv,相对精度为:0.048%。

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