文档介绍：常用的嵌入式系统网络接口
许多不同的网络多年来在分布式嵌入式系统中被广泛应用。一些系统总线可向它原来应用在多计算机系统中一样被应用在嵌入式网络系统中。现在介绍几种常用的嵌入式网络接口,包括I2C总线、CAN总线、用在局域网中的以太网和因特网方面相关的知识。
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I2C总线接口设计
I2C总线(内部集成电路总线)是飞利浦公司开发的一种常用于将微处理器连接到系统的一种双向二进制同步串行总线。I2C总线多应用消费电子、通信和工控领域,是一个串行的8位双向数据传送总线。常将其用于连接串行存储器和LCD控制器,也可以作为MPEG-2视频片的命令接口。
使用I2C总线接口有4种操作模式:
主传送模式、主接收模式、从传送模式、从接收模式。
,传输速率是0-。它只使用3条线,其中串行数据线(SDL)用于数据传送;串行时钟线(SCL)用于指示什么时候数据线上是有效数据;还有一条公共地线。
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I2C总线接口设计
工作于全双工通信形式。I2C规范并未限制总线导线的长度,只要总线的总电容保持在400Pf以下即可。
每个I2C接口的设备都有一个唯一的7位地址(扩展方式为10位),便于主控器寻访。正常情况下,I2C总线上的所有从执行设备被设置为高阻状态,而主执行设备保持高,表示空闲状态。网络中的各设备都可以作为发送器和接收器。
网络中的每一个I2C接口设备都使用开放集电极/开放漏极电路,并被连接到串行时钟信号SCL和串行数据SDA这两个专用线上。其工作原理如下:
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1、S3C2410的IIC结构
S3C2410的IIC主要有5部分构成:数据收发寄存器、数据移位寄存器、地址寄存器、时钟发生器、控制逻辑等部分。如下图所示。
状态寄存器
IIC控制逻辑
控制寄存器
地址寄存器
分
频
器
数据收发寄存器
移位寄存器
比
较
器
SDA
SCL
Pclk
片内数据总线
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2、 IIC总线系统组成
IIC总线是多主系统:系统可以有多个IIC节点设备组成,并且可以是多主系统,任何一个设备都可以为主IIC;但是任一时刻只能有一个主IIC设备,IIC具有总线仲裁功能,保证系统正确运行。
主IIC设备发出时钟信号、地址信号和控制信号,选择通信的从IIC设备和控制收发。
系统要求:(1)各个节点设备必须具有IIC接口功能;(2)各个节点设备必须共地;(3)两个信号线必须接上拉电阻。如下图所示。
IIC 1
IIC 2
IIC n
……
SCL
SDA
主IIC
+Vcc
上拉电阻
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3、IIC总线的工作原理
(1)IIC总线对数据线上信号的定义:
1)总线空闲状态:时钟信号线和数据信号线均为高电平。
2)起始信号:即启动一次传输,时钟信号线是高电平时,数据信号线由高变低。
3)停止信号:即结束一次传输,时钟信号线是高电平时,数据信号线由低变高。
SDA
SCL
起始信号
结束信号
数据位信号
数据位
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4)数据位信号:时钟信号线是低电平时,可以改变数据信号线电位;时钟信号线是高电平时,应保持数据信号线上电位不变,即时钟是高电平时数据有效。
5)应答信号:占1位,数据接收者接收1字节数据后,应向数据发出者发送一应答信号。低电平为应答,继续发送;高电平为非应答,结束发送。
6)控制位信号:占1位,主IIC设备发出的读写控制信号,高为读、低为写(对主IIC设备而言)。控制位在寻址字节中。
SDA
SCL
起始信号
结束信号
数据位信号
数据位
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7)地址信号:为从机地址,占7位,如下表所示,称之为“寻址字节”,各字段含义如下:
器件地址(DA3---DA0):是IIC总线接口器件固有的地址编码,由器件生产厂家给定。如IIC总线EEPROM AT24C××的器件地址为1010等。
引脚地址(A2、A1、A0):由IIC总线接口器件的地址引脚A2、A1、A0的高低来确定,接电源者为1,接地者为0。
读写控制位(R/ W):1表示主设备读,0表示主设备写。
7位地址和读写控制位组成1个字节。
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
DA3
DA2
DA1
DA0
A2
A1
A0
R/ W
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(2)IIC总线数据传输格式
1)一般格式:
2)主控制器写操作格式:
红色起始信号S、地址信号、控制信号W、各个数据、结束信号P,均为主IIC设备发送、从IIC设备接收;黑色的应答信号A/A为从IIC设备发送、主IIC设备接收。
3)主控制器读操作格式:
红色的信号均为主IIC设备发送、从IIC设备接收;黑色的