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硬件知识点

时间:2023-05-16 11:26:41浏览次数:40  
标签:知识点 FLASH 总线 通信 硬件 SPI 串口 I2C

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1、串口和并口
(1)串口:串口是一个泛称,简单来说就是串行端口,什么是串行?与并行相对应,串行就是将一条数据线分时复用,在不同的时刻传递不同的数据,从而达到减少数据线的目的。UART、RS232、RS485都遵循类似的通信时序协议,因此都被通称为串口。
(2)并口:略

2、内部总线、系统总线和外部总线
(1)内部总线:内部总线是微机内部各外围芯片与处理器之间的总线,用于芯片一级的互连,如I2C总线(双向两线制总线协议标准)与SPI总线。

I2C总线与SPI总线对比:

  • I2C是半双工,SPI是全双工。
  • I2C支持多主多从模式,而SPI只能有一个主机。
  • 从GPIO占用上来看,I2C占用更少的GPIO,更节省资源。
  • I2C有应答响应机制,数据可靠性更高,SPI没有应答机制。
  • I2C速率不会太高,最高速率3.4Mbps,SPI可以达到很高的速率。
  • I2C通过器件地址来选择从机,从机数量的增加不会导致GPIO的增加,而SPI通过CS选择从机,每增加一个从机就要多占用一个GPIO。
  • SPI协议在SCLK边沿进行数据采样,I2C在SCL高电平器件进行数据采样。
  • 两者大多都应用于板内器件短距离通讯。

(2)系统总线:系统总线是微机中各插件板与系统板之间的总线,用于插件板一级的互连。
(3)外部总线:外部总线则是微机和外部设备之间的总线,微机作为一种设备,通过该总线和其他设备进行信息与数据交换,它用于设备一级的互连。

3、UART口、COM口、USB口
UART口、COM口、USB口指的是物理接口形式(硬件)。
(1)UART接口:通用异步收发器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter),UART是串口收发的逻辑电路。
(2)COM口:特指台式计算机或一些电子设备上的D-SUB外形(一种连接器结构,VGA接口的连接器也是D-SUB)的串行通信口,应用了串口通信时序和RS232的逻辑电平。
(3)USB口:通用串行总线,和串口完全是两个概念。虽然也是串行方式通信,但由于USB的通信时序和信号电平都和串口完全不同,因此和串口没有任何关系。

4、TTL、CMOS、RS232、RS485、RS644(LVDS)
TTL、CMOS、RS232、RS485、RS644(LVDS)都是一种逻辑电平的表示方式
(1)TTL与CMOS:这两种信号0对应某个低电平,1对应某个高电平。
(2)RS232:电子工业协会制定的异步传输标准接口,同时对应着电平标准和通信协议(时序),其电平标准:+3V~+15V对应0,-3V~-15V对应1。RS232 的逻辑电平和TTL 不一样但是协议一样。
(3)RS485:一种串口接口标准,为了长距离传输采用差分方式传输,传输的是差分信号,抗干扰能力比RS232强很多。两线压差为-(2~6)V表示0,两线压差为+(2~6)V表示1。
(4)RS644(LVDS):一种低振幅差分信号技术。电流驱动,通过端口电阻获得压差。它使用幅度非常低的信号(约350mV)通过一对差分PCB走线或平衡电缆传输数据。它能以高达数千Mbps的速度传送串行数据。由于电压信号幅度较低,而且采用恒流源模式驱动,故只产生极低的噪声,消耗非常小的功率,甚至不论频率高低功耗都几乎不变。此外,由于LVDS以差分方式传送数据,所以不易受共模噪音影响。

5、同步通信和异步通信
(1)同步通信:同步通信是一种比特同步通信技术,要求发收双方具有同频同相的同步时钟信号,只需在传送报文的最前面附加特定的同步字符,使发收双方建立同步,此后便在同步时钟的控制下逐位发送/接收。
(2)异步通信:相对于同步通信,异步通信在发送字符时,所发送的字符之间的时隙可以是任意的,当然,接收端必须时刻做好接收的准备。发送端可以在任意时刻开始发送字符,因此必须在每一个字符的开始和结束的地方加上标志,即加上开始位和停止位,以便使接收端能够正确地将每一个字符接收下来。内部处理器在完成了相应的操作后,通过一个回调的机制,以便通知发送端发送的字符已经得到了回复。

6、ROM、RAM、FLASH
ROM:断电不丢数据,又可以分为PROM(可编程ROM)、EPROM(可编程可擦除ROM)、EEPROM(电可编程可擦除ROM)。因为ROM整体写入时间较长,写入慢,集成度又不高,于是后面就被FLASH给替代掉了。
RAM:断电丢失数据,SRAM、DRAM、SDRAM和DDR等。主要用途分别是高速缓存(cache)和内存条。
FLASH:FLASH结合了ROM和RAM的优点,不仅具备EEPROM的性能,不会丢失数据,并且可以较快速的读取数据。FLASH又可以分为NOR FLASH和NAND FLASH。EMMC是将所有的存储器和管理NAND FLASH的控制芯片都放在一颗MCP上,而EMMC具有更快速、可升级的优点。

7、PCIE、SATA、NVME
PCIE:PCIE是一种高速串行计算机扩展总线标准,PCIE有两种存在形式M.2接口通道形式和PCIE标准插槽。
SATA:SATA是一种串行总线标准,是用于连接SSD、HDD 和光盘驱动器的存储协议。主要支持接口形式:SATA、mSATA、mini-mSATA、B-key M.2等。
NVME:一种存储设备通信协议
举例:对于一块SSD固态硬盘来说,几个术语间的关系是,跑在PCIE通道上的,拥有M.2物理接口的,NVME存储设备通信协议加持的SSD。

标签:知识点,FLASH,总线,通信,硬件,SPI,串口,I2C
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