嵌入式課件第16講-第8章常用嵌入式接口和嵌入式外部設(shè)備1

1第17講嵌入式接口技術(shù)

第8章嵌入式存儲(chǔ)器和接口技術(shù)本章主要介紹以下內(nèi)容：嵌入式系統(tǒng)常用存儲(chǔ)器嵌入式系統(tǒng)常用總線嵌入式系統(tǒng)常用接口嵌入式系統(tǒng)常用外部設(shè)備28.3嵌入式系統(tǒng)常用接口嵌入式系統(tǒng)常用的接口有串口、以太網(wǎng)口、USB口和JTAG口。此外，還有通用IO口（GPIO）、火線（IEEE1394）、同步串行IO口（例如：S3C44B0X處理器的SIO）、PCMCIA等。在第5講我們已經(jīng)詳細(xì)講解了JTAG接口，以下我們主要介紹串口（UART）、GPIO口和USB口。由于篇幅的限制，我們沒有把以太網(wǎng)接口和以太網(wǎng)接口控制器RTL8019AS的講解做在本課件中。38.3.1UART接口UART負(fù)責(zé)管理異步串行數(shù)據(jù)通信，常常用于主機(jī)與嵌入式開發(fā)板的之間的最初調(diào)試信息通信，在嵌入式系統(tǒng)中是重要的I/O接口之一。多數(shù)嵌入式處理器內(nèi)部集成了UART接口。例如：S3C44B0X內(nèi)部具有2個(gè)（S3C2410有3個(gè)）獨(dú)立的UART通道，每個(gè)UART通道都可以工作在中斷模式或DMA模式，并且每個(gè)UART均具有兩個(gè)16字節(jié)的FIFO（先入先出寄存器）分別供接受和發(fā)送使用，所支持的最高波特率達(dá)到118.2Kbps（S3C2410為230.4Kbps）。4UART的基本功能UART提供的主要功能是：傳輸波特率設(shè)定；將接受到的串行數(shù)據(jù)變換為主機(jī)內(nèi)部的并行數(shù)據(jù)；把機(jī)內(nèi)并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為輸出串行數(shù)據(jù)；設(shè)定數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸袷?；?duì)輸入輸出的串行數(shù)據(jù)流中進(jìn)行奇偶校驗(yàn)處理；進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)執(zhí)行緩沖處理等等。5S3C44B0X處理器的UART操作主要有4種UART操作數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)接收自動(dòng)流控制RS-232接口6S3C44B0X的UART編程步驟通?；赟3C44B0X嵌入式開發(fā)板的串行口使用的是S3C44B0X內(nèi)部UART接口。通過電平轉(zhuǎn)換電路芯片（如Max3233），把3.3V的邏輯電平轉(zhuǎn)換為RS-232-C的邏輯電平，向外進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)。這種串口往往使用了RS-232-C的3根線進(jìn)行通信，其接口為D型的9針陽性插頭。 7S3C44B0X的UART編程步驟（續(xù)1）D型的9針陽性插頭各個(gè)管腳的定義及3線通信連接方法參看下圖：8S3C44B0X的UART編程步驟（續(xù)2）涉及UART數(shù)據(jù)發(fā)送接收的引腳主要是兩組RxD，TxD引腳。參看下圖，可以看出RxD0、TxD0、RxD1、TxD1這四個(gè)引腳是復(fù)用引腳。因此，在編寫串口數(shù)據(jù)收發(fā)程序之前，首先需要對(duì)GPC12、GPC13、GPE1、GPE2口的工作模式進(jìn)行設(shè)置。9S3C44B0X的UART編程步驟（續(xù)3）S3C44B0X的UART數(shù)據(jù)收發(fā)引腳示意圖：

10S3C44B0X的UART編程步驟（續(xù)4）與這兩組串口引腳設(shè)置有關(guān)的寄存器PCONC和PCONE的部分位定義如下表所示。控制寄存器地址控制口線控制位描述PCONC0x01D20010PC1327~2600：輸入01：輸出10：DATA2911：RxD1PC1225~2400：輸入01：輸出10：DATA2811：TxD1PCONE0x01D20028PE25~400：輸入01：輸出10：RxD011：保留PE13~200：輸入01：輸出10：TxD011：保留PUPC0x01D20018PC15~PC015~00：相應(yīng)位的上拉電阻使能1：相應(yīng)位的上拉電阻失效PUPE0x01D2002CPE8~PE08~00：相應(yīng)位的上拉電阻使能1：相應(yīng)位的上拉電阻失效11S3C44B0X的UART編程步驟（續(xù)5）(1)PC口和PE口設(shè)置#definerPCONC(*(volatileunsignedchar*)0x01D20010)PC口通過以下C語句設(shè)置：rPCONC=0x0F000000|rPCONC; /*使PC13引腳為RxD1，PC12引腳為TxD1*/rPUPC=0x3000; /*設(shè)置PC13和PC12無內(nèi)部上拉電阻*/PE口通過以下C語句設(shè)置：rPCONE=(rPCONE&0xFC3)|0xEB; /*使PE2引腳為RxD0，PE1引腳為TxD0*/rPUPE=0x6; /*設(shè)置PE2和PE1無內(nèi)部上拉電阻*/ 12UART初始化代碼voidUart_Init(intUartnum,intmclk,intbaud){ inti; if(mclk==0)mclk=MCLK; if(Uartnum==0){ //UART0，即UART通道號(hào)為0 rUFCON0=0x0; //不使用FIFO rUMCON0=0x0; //不使用自動(dòng)流控制（AFC）

rULCON0=0x3; //8個(gè)數(shù)據(jù)位，1個(gè)停止位，奇偶校驗(yàn)位

//不采用紅外線傳輸模式

rUCON0=0x245; //當(dāng)Tx緩沖為空時(shí)，以電平信號(hào)發(fā)送中斷請(qǐng)求

//當(dāng)Rx緩沖有數(shù)據(jù)時(shí)，以邊沿信號(hào)發(fā)送中斷請(qǐng)求

//禁止超時(shí)中斷，允許產(chǎn)生處于接收出錯(cuò)狀態(tài)的中斷請(qǐng)求

//禁止回送模式，禁止中止信號(hào)，發(fā)送數(shù)據(jù)操作按中斷方式

//接收數(shù)據(jù)操作按中斷方式S3C44B0X的UART編程步驟（續(xù)5）13UART初始化代碼（續(xù)） rUBRDIV0=((int)(mclk/16./baud+0.5)-1); //根據(jù)波特率計(jì)算UBRDIV0值

} else{ //UART1 rUFCON1=0x0; //UART1的初始化與UART0相同

rUMCON1=0x0; rULCON1=0x3; rUCON1=0x245; rUBRDIV1=((int)(mclk/16./baud+0.5)-1);}for(i=0;i<100;i++);}S3C44B0X的UART編程步驟（續(xù)5）14UART字符接收程序#defineRdUTXH0()(*(volatileunsignedchar*)0x01D00024)#defineRdUTXH1()(*(volatileunsignedchar*)0x01D04024)charUart_GetByte(char*Revdata,intUartnum,inttimeout){ inti=0; if(Uartnum==0){ //UART0 while(!(rUTRSTAT0&0x1)); //讀接收數(shù)據(jù) *Revdata=RdURXH0(); returnTRUE;} else{ while(!(rUTRSTAT1&0x1)); *Revdata=RdURXH1(); returnTRUE;}}S3C44B0X的UART編程步驟（續(xù)5）15UART字符發(fā)送程序#defineWrUTXH0(ch)(*(volatileunsignedchar*)0x01D00020)=(unsignedchar)(ch)#defineWrUTXH1(ch)(*(volatileunsignedchar*)0x01D04020)=(unsignedchar)(ch)voidUart_SendByte(intUartnum,U8data){ if(Uartnum==0) //UART0{ while(!(rUTRSTAT0&0x2));//當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖器不空，執(zhí)行下一條指令

Delay(1); WrUTXH0(data);} else{ while(!(rUTRSTAT1&0x2));//UART1的處理同UART0 Delay(1); WrUTXH1(data);} }S3C44B0X的UART編程步驟（續(xù)5）168.3.2通用輸入輸出接口（GPIO）在嵌入式系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)輸入輸出主要通過通用輸入輸出口（GPIO，GeneralPurposeI/Oport）進(jìn)行。之所以稱為通用輸入輸出口是因?yàn)樗鼈兊挠梅ǚ浅ｌ`活，可以通過編程設(shè)定其功能。一個(gè)處理器內(nèi)的GPIO分成若干個(gè)組，每一組稱為一個(gè)IO接口。通常，一組GPIO接口有10多個(gè)引腳。17三星公司S3C44B0X的GPIO端口引腳配置一覽表GPIO端口名稱端口位數(shù)引腳功能復(fù)用數(shù)通常選擇的功能用途端口A10位輸出口2地址線端口B11位輸出口2存儲(chǔ)體bank選擇線或者SDRAM信號(hào)線端口C16位輸入/輸出口3數(shù)據(jù)線、IIS接口或LCD數(shù)據(jù)線端口D8位輸入/輸出口2LCD數(shù)據(jù)線端口E9位輸入/輸出口3串口信號(hào)線，定時(shí)器輸出端口F9位輸入/輸出口4多功能數(shù)據(jù)I/O口端口G8位輸入/輸出口3多功能數(shù)據(jù)I/O口18GPIO端口的用法開發(fā)過程中，需要用到三組特殊功能寄存器來定義上一頁表里7個(gè)GPIO端口的具體功能。第一組是PCONA~PCONG端口配置寄存器第二組是PDATA~PDATG端口數(shù)據(jù)寄存器第三組是PUPC~PUPG端口上拉電阻設(shè)置寄存器19GPIO口的使用舉例以端口F為例，它是9位輸入輸出端口。使用前需要對(duì)PCONF寄存器寫入控制字，以決定這9位中的每1位執(zhí)行的是輸入操作還是輸出操作。操作時(shí)，PDATF寄存器的PF[8:0]引腳按照輸入或者輸出的定義接受或者發(fā)送數(shù)據(jù)。PUPF寄存器的每1位值決定該位使能情況下是否接上拉電阻。取值為0時(shí)上拉電阻有效，取值為1時(shí)上拉電阻無效。20GPIO口控制寄存器地址映射下面是S3C44B0處理器的SFR寄存器地址定義的.H文件的指令片段，它們給出了GPF端口的控制寄存器地址映射。/*S3C44B0X通用I/O口F的控制寄存器定義*/#definerPCONF(*(volatileunsigned*)0x01D20040)#definerPDATF(*(volatileunsigned*)0x01D20044)#definerPUPF(*(volatileunsigned*)0x01D20048)218.3.3USBUSB（通用串行總線：UniversalSerialBus）是由Compaq、HP、Intel、Lucent（朗訊）、Microsoft、NEC和Philips七家公司聯(lián)合推出的標(biāo)準(zhǔn)接口總線。已成為目前最廣泛使用的外設(shè)接口。USB驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā)已經(jīng)成為嵌入式開發(fā)的一個(gè)重要組成部分。本節(jié)介紹以下內(nèi)容：USB接口標(biāo)準(zhǔn)，USB主要特點(diǎn)，USB接口實(shí)現(xiàn)方法和選購(gòu)考慮要素，USB接口芯片SL811HS，USB主機(jī)協(xié)議棧架構(gòu)模型，USB設(shè)備和USB應(yīng)用軟件開發(fā)22USB1.0接口標(biāo)準(zhǔn)USB標(biāo)準(zhǔn)（規(guī)范）有多種版本，最早的版本是1994年11月推出的USB0.7版。1996年1月推出了標(biāo)準(zhǔn)版本USBl.0，目標(biāo)是為中低速的外圍設(shè)備提供雙向、低成本的總線。USBl.0支持1.5Mbps（低速）、12Mbps（全速）兩種傳輸速率。23USB2.0接口標(biāo)準(zhǔn)隨著微機(jī)系統(tǒng)及其外設(shè)性能和功能的增強(qiáng)，需處理的數(shù)據(jù)量越來越大，2000年4月又推出了新的USB規(guī)范—USB2.0。在新版本中，增加了一種480Mbps的數(shù)據(jù)傳輸率（高速），以滿足日益復(fù)雜的高級(jí)外設(shè)與PC機(jī)之間的高性能連接需求。USB2.0是USB早期版本的自然升級(jí)，它在保留原有USB規(guī)范的基礎(chǔ)上又提供了更高的帶寬，并且與現(xiàn)有的外設(shè)保持完全兼容。24USB的主要特點(diǎn)1、串行外設(shè)連接2、支持即插即用（PNP）3、連接容易、使用方便4、獨(dú)立供電，降低外設(shè)成本5、速度快，適應(yīng)不同外設(shè)要求25USB主要特點(diǎn)1、串行外設(shè)連接一個(gè)USB系統(tǒng)由三部分來描述：USB主機(jī)、USB設(shè)備和USB互連。①主機(jī)，在任何一個(gè)USB系統(tǒng)中只有一個(gè)主機(jī)。主計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的USB接口被稱作主機(jī)（主控制器）。②設(shè)備，USB設(shè)備分為Hub（集線器）和Function（功能）兩大類。③互連，USB互連指的是USB設(shè)備與主機(jī)的連接和通信方式，它包括總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、內(nèi)層關(guān)系、數(shù)據(jù)流模型和USB調(diào)度表。USB系統(tǒng)最多可連接127個(gè)外設(shè)，其連接的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為樹型結(jié)構(gòu)。26USB主要特點(diǎn)（續(xù)1）2、支持即插即用（PNP）USB支持自動(dòng)配置，支持熱插拔?？梢栽谌魏螘r(shí)候連接或斷開外設(shè)，而不管系統(tǒng)或外設(shè)是否正在運(yùn)行；熱插拔不會(huì)損壞PC或外設(shè)，當(dāng)外設(shè)被連接時(shí)，操作系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)檢測(cè)并執(zhí)行對(duì)應(yīng)的應(yīng)用程序。27USB主要特點(diǎn)（續(xù)2）3、連接容易、使用方便USB為所有的USB外設(shè)提供了單一的、易于操作的標(biāo)準(zhǔn)的接口，這樣就簡(jiǎn)化了USB外設(shè)連接插座插頭設(shè)計(jì)，同時(shí)也簡(jiǎn)化了用戶在連接外設(shè)時(shí)的操作。用戶在連接外設(shè)時(shí)的簡(jiǎn)單性和方便性比以往的外設(shè)連接有了質(zhì)的飛躍。28USB主要特點(diǎn)（續(xù)3）4、獨(dú)立供電，降低外設(shè)成本普通的使用串口、并口的設(shè)備都需要單獨(dú)的供電系統(tǒng)，而USB設(shè)備則不需要。USB采用4線電纜，USB接口提供了內(nèi)置電源。USB電源能向其下游的低壓設(shè)備提供5伏的電源，因此新的設(shè)備就不需要專門的交流電源了，從而降低了這些設(shè)備的成本，提高了質(zhì)價(jià)比。29USB主要特點(diǎn)（續(xù)5）5、速度快，適應(yīng)不同外設(shè)要求USB適用于帶寬范圍在幾千位/秒（Kbps）到幾百兆位/秒（Mbps）的設(shè)備。USB總線既可連接鍵盤、鼠標(biāo)、攝像頭、游戲設(shè)備、虛擬現(xiàn)實(shí)外設(shè)這樣的低速設(shè)備，也可連接電話、聲頻、麥克風(fēng)、壓縮視頻這樣的全速設(shè)備，還可連接視頻、存儲(chǔ)器、圖像這樣的高速設(shè)備。此外，USB總線還允許復(fù)合設(shè)備（即具有多種功能的外設(shè)）連接到PC機(jī)。30USB接口實(shí)現(xiàn)方法和選購(gòu)考慮要素

目前有兩種嵌入式系統(tǒng)的USB接口實(shí)現(xiàn)方法。（1）處理器自帶USB接口控制器，例如S3C2410X。（2）處理器不含USB接口控制器，例如，S3C44B0X和S3C4510等。兩種場(chǎng)合下的硬件接線不同，但是軟件開發(fā)步驟基本相同。31USB接口實(shí)現(xiàn)方法和

選購(gòu)考慮要素（續(xù)1）對(duì)于不含USB接口控制器處理器，需要外接專用的USB接口芯片，如下圖所示。USB控制器芯片SL811HS與MCU的硬件接線示意圖

32USB接口實(shí)現(xiàn)方法和

選購(gòu)考慮要素（續(xù)2）嵌入式系統(tǒng)開發(fā)過程中選用USB設(shè)備控制器芯片時(shí)，需要考慮以下幾個(gè)因素：①是否與CPU芯片集成在一起。內(nèi)嵌在CPU的USB控制器能夠簡(jiǎn)化連接電路的設(shè)計(jì)，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴＂诓煌a(chǎn)品應(yīng)配備不同級(jí)別的USB芯片。需要高速、大批量處理數(shù)據(jù)的設(shè)備應(yīng)考慮采用USB2.0版芯片。例如，具有視頻數(shù)據(jù)處理器嵌入式產(chǎn)品就需要配備USB2.0控制器芯片；而普通的只需處理一些簡(jiǎn)單非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的設(shè)備，則可使用USB1.0控制器芯片。

33USB接口實(shí)現(xiàn)方法和

選購(gòu)考慮要素（續(xù)3）③連接端口的數(shù)量，不同USB控制器芯片提供了不同的I/O口、控制信號(hào)線及IIC等外部接口線；在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮所選芯片的信息端口能否滿足設(shè)計(jì)線及IIC等外部接口線的規(guī)格。④所帶RAM的大小，通常USB控制器芯片內(nèi)部都集成了RAM作為內(nèi)存，其大小一般介于128-1024B，要確定所選芯片的RAM能夠滿足設(shè)備數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和讀取。34USB接口控制器芯片SL811HSSL811HS是Cypress公司生產(chǎn)的遵從USB1.1協(xié)議的嵌入式USB主控芯片。它能工作在主機(jī)模式（HostMode）或者從機(jī)模式（SlaveMode，也叫做外設(shè)模式）。在主機(jī)模式下，它支持嵌入式主機(jī)與USB外圍設(shè)備的通信，在從機(jī)模式下，可以作為主機(jī)的一個(gè)外設(shè)。35USB接口控制器芯片SL811HS（續(xù)1）SL811HS該芯片采用28腳PLCC（四邊扁平J形引腳封裝：PlasticLeadedChipCarrier）和48腳TQFP（薄四方扁平封裝：ThinQuadFlatPack）兩種封裝形式。內(nèi)含USB主/從控制器，支持全速（Full-Speed）/低速（Low-Speed）數(shù)據(jù)傳輸，并能自動(dòng)識(shí)別低速或全速設(shè)備。SL811HS可與微處理器、微控制器、DSP.相連，也可直接與ISA，PCMCIA及其它總線相連。36USB接口控制器芯片SL811HS（續(xù)2）SL811HS數(shù)據(jù)端口與微處理器進(jìn)行連接可提供8位數(shù)據(jù)輸入輸出，或者雙向DMA通道，并能以從機(jī)操作方式支持DMA數(shù)據(jù)傳輸。此外，通過中斷支持還可以與Motorola，Intel及其它多種類型的標(biāo)準(zhǔn)微處理器或微控制器相連。SL811HS內(nèi)部有一個(gè)256字節(jié)的RAM，可用做控制寄存器或數(shù)據(jù)緩沖器。37USB接口芯片SL811HS的內(nèi)部結(jié)構(gòu)SL811HS的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如下圖所示：38USB接口芯片SL811HS的操作SL811HS對(duì)一個(gè)接入的USB設(shè)備的操作過程為：(1)SL811HS檢測(cè)到有外部USB設(shè)備接入；(2)對(duì)這個(gè)USB設(shè)備進(jìn)行Reset操作，檢測(cè)該USB設(shè)備是高速設(shè)備還是低速設(shè)備，并設(shè)置好SL811HS中對(duì)應(yīng)的寄存器位；(3)通過0號(hào)端點(diǎn)讀取該USB設(shè)備的描述符信息如廠商ID、產(chǎn)品ID、設(shè)備類、設(shè)備子類、設(shè)備協(xié)議，選取對(duì)應(yīng)的子程序；39USB接口芯片SL811HS的操作（續(xù)1） (4)SL811HS固件驅(qū)動(dòng)程序?qū)υ揢SB設(shè)備進(jìn)行初始化：讀取該USB設(shè)備的設(shè)備描述符，為該設(shè)備指定地址，讀取該設(shè)備的配置描述符信息、接口描述符信息、端點(diǎn)描述符信息，為該USB設(shè)備設(shè)置選擇配置描述符；

(5)對(duì)該USB設(shè)備的初始化完成后，按照應(yīng)用要求與該設(shè)備進(jìn)行通信。40USB主機(jī)協(xié)議棧架構(gòu)模型示意圖

USB主機(jī)協(xié)議棧架構(gòu)示意圖

41USB主機(jī)協(xié)議棧架構(gòu)模型在協(xié)議棧的最底層是USB主機(jī)控制器（USBHC，USBHostController），它是控制各個(gè)USB的主機(jī)系統(tǒng)硬件。目前，市場(chǎng)上主要有兩類USB主機(jī)控制器。一類是Intel公司最早推出的通用主機(jī)控制器（UHCI，UniversalHostControllerInterface），另外一類是由微軟、康柏和國(guó)民半導(dǎo)體三家公司推出的開放主機(jī)控制器（OHCI，OpenHostControllerInterface）。許多硬件制造商根據(jù)其中的一個(gè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)USB主機(jī)控制器。

42USB主機(jī)協(xié)議棧架構(gòu)模型（續(xù)1）為每一種主機(jī)控制器配備一個(gè)硬件相關(guān)的USB主機(jī)控制器驅(qū)動(dòng)程序（HCD，HostControllerDriver）。例如，風(fēng)河公司提供兩種預(yù)先準(zhǔn)備好的USB主機(jī)控制器驅(qū)動(dòng)程序。用于UHCI型主機(jī)控制器的usbHcdUhciLib用于OHCI型主機(jī)控制器的usbHcdOhciLib43USB主機(jī)協(xié)議棧架構(gòu)模型（續(xù)2）USB主機(jī)驅(qū)動(dòng)程序（USBD，USBHostDriver）和USB主機(jī)控制器驅(qū)動(dòng)程序之間的接口允許每一個(gè)USB主機(jī)控制器驅(qū)動(dòng)程序連接一個(gè)或者多個(gè)下層的USB主機(jī)控制器。USB主機(jī)驅(qū)動(dòng)程序是硬件無關(guān)的在USB主機(jī)控制器驅(qū)動(dòng)程序之上軟件模塊。USBD管理每一個(gè)連接到主機(jī)的USB設(shè)備并且為更高層與USB的通信提供信道。USBD負(fù)責(zé)USB電源管理和USB帶寬管理。44USB主機(jī)協(xié)議棧架構(gòu)模型（續(xù)3）USB主機(jī)協(xié)議棧架構(gòu)示意圖中的次上層是USB客戶模塊（USBClientModule）。USB類驅(qū)動(dòng)程序（USBClassdrivers）是典型的USB客戶模塊。USB類驅(qū)動(dòng)程序負(fù)責(zé)管理連接到USB的個(gè)性化的驅(qū)動(dòng)程序。這些USB類驅(qū)動(dòng)程序依賴USBD來為單個(gè)設(shè)備提供通信鏈路。應(yīng)用程序、診斷程序和測(cè)試程序是另外一類依賴USBD聯(lián)系設(shè)備的USB客戶程序。45USB主機(jī)協(xié)議棧架構(gòu)模型（續(xù)4）USB主機(jī)協(xié)議棧架構(gòu)模型的最上層是USB應(yīng)用程序?qū)?，該層是用戶自行開發(fā)或者委托開發(fā)的基于USB驅(qū)動(dòng)程序之上的應(yīng)用軟件。這些軟件運(yùn)行在USB客戶模塊之上，也就是運(yùn)行在已經(jīng)正常驅(qū)動(dòng)的USB設(shè)備上。在圖8-35里，我們?cè)赨SB應(yīng)用層列舉了一些USB應(yīng)用軟件項(xiàng)目。事實(shí)上，嵌入式USB的應(yīng)用項(xiàng)目面廣量大，類似的USB應(yīng)用軟件很多，有興趣的讀者可以進(jìn)一步研究、分析和總結(jié)。46USB設(shè)備和USB應(yīng)用軟件開發(fā)開發(fā)一個(gè)USB接口設(shè)備通常包括四部分開發(fā)和測(cè)試：硬件電路設(shè)計(jì)、固件程序編寫、設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和應(yīng)用軟件。47USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)和USB應(yīng)用軟件開發(fā)硬件電路設(shè)計(jì)

固件程序編寫

設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序編寫

應(yīng)用軟件編寫48主要根據(jù)USB設(shè)備的功能和需求以及所選USB控制芯片的性能，設(shè)計(jì)出相應(yīng)的連接電路，并在USB開發(fā)板上進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。硬件設(shè)計(jì)除了要考慮USB控制器本身的外圍電路（如外接微處理器芯片、增加RAM芯片、更改程序存儲(chǔ)器等），還應(yīng)考慮要用USB連接的外設(shè)。硬件電路設(shè)計(jì)49固件程序就是固化在USB主機(jī)控制器硬件ROM中的HC（參看USB主機(jī)協(xié)議棧架構(gòu)示意圖），它是USB設(shè)備運(yùn)行的核心，能讓主機(jī)能夠識(shí)別該設(shè)備，并響應(yīng)主機(jī)的各種請(qǐng)求。對(duì)于一個(gè)USB設(shè)備，不論用戶選擇那一種芯片，都需要編寫輔助USB控制芯片與主機(jī)和外設(shè)中其它硬件電路通信的固件代碼。因?yàn)橛布枰诠碳绦虻膮⑴c和控制下才能完成預(yù)期的設(shè)備功能。固件程序主要完成7個(gè)任務(wù)。固件程序編寫50固件程序編寫（續(xù)1）⑴初始化工作，包括設(shè)置一些特殊功能寄存器的初值以實(shí)現(xiàn)指定設(shè)備的屬性或功能，如開中斷、使能接口控制器、配置端口等；⑵發(fā)現(xiàn)USB設(shè)備接入的子程序，并判斷該設(shè)備是高速設(shè)備，還是低速設(shè)備；⑶對(duì)接入的USB設(shè)備進(jìn)行枚舉，指定其USB地址。51⑷輔助硬件完成模擬設(shè)備的斷開與重新連接，對(duì)接收到的數(shù)據(jù)包進(jìn)行分析判斷，從而對(duì)主機(jī)的設(shè)備請(qǐng)求作出適當(dāng)?shù)捻憫?yīng)，完成主機(jī)對(duì)設(shè)備的配置任務(wù)；⑸中斷處理；⑹數(shù)據(jù)的接收與發(fā)送；⑺外圍電路的控制。固件程序的編寫可能因?yàn)榭刂菩酒牟煌煌?。芯片廠商通常都提供例子代碼，只要對(duì)它稍加修改就可以使用。固件程序編寫（續(xù)2）52參看USB主機(jī)協(xié)議棧架構(gòu)示意圖，USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)開發(fā)主要指USBD和USB客戶模塊的開發(fā)。如果是標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備則可以使用操作系統(tǒng)自帶的驅(qū)動(dòng)程序來訪問USB設(shè)備。否則需要另外編寫驅(qū)動(dòng)程序。芯片廠商也經(jīng)常提供例子驅(qū)動(dòng)程序和范例程序。設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序編寫53使用C、C++、JAVA和匯編語言等編程工具，編寫嵌入式產(chǎn)品的應(yīng)用程序。例如，USB接口的便攜式心電圖測(cè)試儀，基于USB的嵌入式圖像采集與顯示系統(tǒng)，基于USB的嵌入式虛擬儀器等。應(yīng)用軟件編寫548.4嵌入式系統(tǒng)常用外部設(shè)備嵌入式系統(tǒng)常用的外部設(shè)備與PC機(jī)和大型計(jì)算機(jī)使用的外部設(shè)備有所不同，這點(diǎn)在手持設(shè)備上表現(xiàn)的更加明顯。本節(jié)主要介紹手持設(shè)備上常用的四種外部設(shè)備或者模塊，它們是：小鍵盤、液晶顯示器、觸摸屏和無線接入模塊和技術(shù)。558.4.1鍵盤鍵盤是計(jì)算機(jī)的基本輸入設(shè)備之一。在嵌入式系統(tǒng)中使用的鍵盤多數(shù)是4X4的16鍵小鍵盤。有的嵌入式產(chǎn)品根據(jù)需要可以再外加一個(gè)PS/2接口，連接標(biāo)準(zhǔn)鍵盤。講解以下內(nèi)容：非編碼式鍵盤識(shí)別按鍵方法硬件接線方法軟件編程處理流程線反轉(zhuǎn)法按鍵識(shí)別程序鍵盤概述從內(nèi)部結(jié)構(gòu)上看，鍵盤是由排列成矩陣形式的一系列按鍵開關(guān)組成，有編碼式鍵盤和非編碼式鍵盤兩大類。編碼式鍵盤是通過數(shù)字電路直接產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于按鍵的ASCII碼，這種方式目前很少使用。非編碼式鍵盤將按鍵排列成矩陣的形式，由硬件或軟件隨時(shí)對(duì)矩陣掃描，一旦某一鍵被按下，該鍵的行列信息即被轉(zhuǎn)換為位置碼并送入主機(jī)，再由鍵盤驅(qū)動(dòng)程序查表，從而得到按鍵的ASCII碼，最后送入內(nèi)存中的鍵盤緩沖區(qū)供主機(jī)分析執(zhí)行。非編碼式鍵盤由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、按鍵重定義方便而成為目前嵌入式系統(tǒng)最常采用的鍵盤類型。57非編碼式鍵盤識(shí)別按鍵方法非編碼式鍵盤識(shí)別按鍵的方法有兩種：行掃描法線反轉(zhuǎn)法58讓一個(gè)行線引腳發(fā)出低電平信號(hào)，使該引腳對(duì)應(yīng)的鍵盤上某一行線為低電平，而其余行接高電平。參看圖8-41。然后讀取列線值，如果列值中有某位為低電平，則表明行列交點(diǎn)處的鍵被按下：否則掃描下一行，直到掃描完全部行線為止。換言之，如果該行線所連接的鍵沒有按下的話，則列線所接的端口得到的是全“1”信號(hào)，如果有鍵按下的話，則得到非全“1”信號(hào)。為了防止雙鍵或多鍵同時(shí)按下，往往從第0行一直掃描到最后1行，若只發(fā)現(xiàn)1個(gè)閉合鍵，則為有效鍵，否則全部作廢。

行掃描法59線反轉(zhuǎn)法也是識(shí)別閉合鍵的一種常用方法，該法比行掃描速度快，但在硬件上要求行線和列線外接上拉電阻。先將行線作為輸出線，列線作為輸入線，行線輸出全“0”信號(hào)，讀入列線的值，然后將行線和列線的輸入輸出關(guān)系互換，并且將剛才讀到的列線所接的端口輸出，再讀取行線的輸入值。那么在閉合鍵所在的行線上值必為0。這樣，當(dāng)一個(gè)鍵被按下時(shí)，必定可讀到一對(duì)唯一的行列值。線反轉(zhuǎn)法60非編碼式鍵盤識(shí)別按鍵方法鍵盤按鍵控制方法通常有三種按鍵識(shí)別方法：<1>程序控制掃描方式，即程序查詢方式；<2>定時(shí)掃描方式，由處理器內(nèi)部定時(shí)器產(chǎn)生定時(shí)中斷信號(hào)（例如每0.5秒），CPU響應(yīng)中斷后對(duì)鍵盤進(jìn)行掃描；<3>鍵盤中斷控制方式，當(dāng)鍵盤上有鍵按下去之后立即引發(fā)鍵盤中斷請(qǐng)求，處理器執(zhí)行鍵盤掃描。這種方法效率最高。下面的鍵盤接口案例采用第3種控制方法。61小鍵盤硬件接線方法4x4小鍵盤的線反轉(zhuǎn)法按鍵識(shí)別示意圖：左圖中給出了按照線翻轉(zhuǎn)識(shí)別按鍵方法在S3C44B0X的GPF口上連接4x4小鍵盤的硬件接線。62線翻轉(zhuǎn)法小鍵盤編程處理流程利用S4C44B0X處理器多功能I/O口的PF口實(shí)現(xiàn)非編碼式4x4小鍵盤的線翻轉(zhuǎn)按鍵識(shí)別的編程步驟如下： （1）PCONF寄存器設(shè)置 （2）PDATF寄存器設(shè)置 （3）PUPF寄存器設(shè)置63線翻轉(zhuǎn)法小鍵盤編程處理流程（續(xù)1）（1）PCONF寄存器設(shè)置由于第一次操作需要設(shè)定PF3~0為輸出口（行線），PF7~4為輸入口（列線）。因此寫如下一條PCONF寄存器的工作方式指令：rPCONF=0000000000000001010101B=0x55;//決定了PF1~8口線的操作1方式第二次操作需要設(shè)定PF3~0為輸入口（行線），PF7~4為輸出口（列線）。因此PCONF寄存器的工作方式設(shè)置指令改為：rPCONF=0000010010010100000000B=0x1250;//決定了PF1~8口線的操作2方式64線翻轉(zhuǎn)法小鍵盤編程處理流程（續(xù)2）（2）PDATF寄存器設(shè)置PF3~0作為輸出口輸出掃描碼時(shí)，可采用下面的一條指令。rPDATF=0xF0;PF7~4作為輸入口讀入鍵值時(shí)，可采用下面的一條指令。Rowkeyvalue=(rPDATF&0xF0)>>4;類似地：PF7~4作為輸出口輸出掃描碼時(shí)，可采用下面的一條指令。rPDATF=0x0F;PF3~0作為輸入口讀入鍵值時(shí)，可采用下面的一條指令。Columnkeyvalue=(rPDATG&0x0F);65線翻轉(zhuǎn)法小鍵盤編程處理流程（續(xù)3）（3）PUPF寄存器設(shè)置設(shè)置PF口各個(gè)引腳線內(nèi)部的上拉電阻指令如下：rPUPF=0x00;//PF7~0的上拉電阻置為使能狀態(tài)

線翻轉(zhuǎn)法小鍵盤按鍵識(shí)別程序教材程序清單8-2給出了線翻轉(zhuǎn)法小鍵盤按鍵識(shí)別程序清單678.4.2液晶顯示器液晶顯示器LCD：LiquidCrystalDisplay，簡(jiǎn)稱液晶屏是一種數(shù)字顯示技術(shù)，可以通過液晶和彩色過濾器過濾光源，在平面面板上產(chǎn)生圖像。與傳統(tǒng)的陰極射線管（CRT）相比，LCD占用空間小，低功耗，低輻射，無閃爍，降低視覺疲勞。目前液晶顯示器成為嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品上最常見的顯示設(shè)備。68

有關(guān)液晶顯示器的主要教學(xué)內(nèi)容液晶屏顯像基本原理液晶顯示器技術(shù)指標(biāo)液晶顯示器物理結(jié)構(gòu)LCD模塊和LCD控制器S3C2410A內(nèi)嵌LCD控制器的特性S3C2410ALCD控制器的控制信號(hào)69液晶材料是一種介于固體和液體之間的有機(jī)化合物，常溫下以長(zhǎng)棒狀的分子存在，叫做液晶單元。液晶屏的內(nèi)部有一個(gè)液晶盒，所有液晶單元放在液晶盒中。在自然狀態(tài)下，它們的長(zhǎng)軸大致平行。但是在電場(chǎng)作用下能夠改變其排列方向。液晶屏里的每一個(gè)液晶單元都對(duì)應(yīng)一個(gè)電極。液晶單元在加電或斷電情況下可以做到讓光線偏轉(zhuǎn)或者不偏轉(zhuǎn)。液晶屏顯像基本原理2008年12月15日南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系70液晶盒一般置放在兩塊偏光板之間。液晶屏幕后面有一個(gè)背光，該光源打在第一層偏光板上，然后光線到達(dá)液晶單元。當(dāng)光線穿過液晶單元時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生光線的色澤改變。穿過液晶單元射出來的光線，還必需經(jīng)過一個(gè)彩色濾光片以及第二塊偏光板。兩塊偏光板相差的90度?？梢岳秒妷簛砀淖円壕卧木w形狀，實(shí)現(xiàn)遮光和透光效果，從而達(dá)到顯示目的。如果為液晶盒的每個(gè)像素點(diǎn)設(shè)置一個(gè)開關(guān)電路，就做到完全單獨(dú)地控制一個(gè)像素點(diǎn)。用控制電路把顯示存儲(chǔ)器里的圖像數(shù)據(jù)加載到液晶屏的像素矩陣上，人們就能從液晶屏幕上看到灰度圖像或者彩色圖像。液晶屏顯像基本原理（續(xù)）2008年12月15日南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系71主要有下列7項(xiàng)指標(biāo)⒈響應(yīng)時(shí)間⒉亮度⒊對(duì)比度（contreast）⒋LCD的點(diǎn)距和可視面積⒌LCD的分辨率⒍色彩指數(shù)⒎視角

液晶顯示器技術(shù)指標(biāo)2008年12月15日南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系72結(jié)構(gòu)不同的LCD，其顯示響應(yīng)輸入信號(hào)的時(shí)間差異很大。對(duì)于LCD速度的需求取決于用途。用于PC機(jī)的文本顯示，響應(yīng)時(shí)間250～500ms就可以滿足要求。實(shí)時(shí)視頻顯示，則必須小于50ms。目前具有視頻響應(yīng)能力的LCD只有有源點(diǎn)陣的TFT-LCD，它的響應(yīng)時(shí)間在30～50ms范圍內(nèi)。LCD的響應(yīng)時(shí)間指標(biāo)2008年12月15日南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系73LCD的亮度取決于LCD的結(jié)構(gòu)和背景照明類型。亮度的測(cè)量單位通常為英尺朗伯(footlamberts)或坎德拉／每平方米(candelas/squaremeter)，它們之間的換算關(guān)系為：1fl=3.425cd/m2或1cd/m2=0.292fl對(duì)大多數(shù)環(huán)境來說，25cd/m2的亮度一般可以滿足要求。LCD的亮度指標(biāo)2008年12月15日南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系74對(duì)比度（contrast）通常是指開狀態(tài)像素與關(guān)狀態(tài)像的亮度比率。高分辨率顯示器的對(duì)比度的比率范圍為10:1～100:1。盡管人們的肉眼接受對(duì)比度的能力取決于多種因素，許多場(chǎng)合下，7:1或更高一點(diǎn)就能滿足要求。高于20:1時(shí)，人的肉眼就覺察不到它們的差別所在了。LCD的對(duì)比度指標(biāo)2008年12月15日南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系75LCD顯示器的像素點(diǎn)距指標(biāo)同CRT有差距。LCD顯示器的像素點(diǎn)距多半為0.32-0.297mm左右，比CRT的點(diǎn)距指標(biāo)略差一些。CRT的像素點(diǎn)距一般為0.28mm。可視面積指能夠看到像素的面積，往往用顯示矩形的對(duì)角線長(zhǎng)度來表示。例如：14英寸，2英寸等。LCD的點(diǎn)距和可視面積指標(biāo)2008年12月15日南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系76以LCD顯示矩形面上的縱方向像素?cái)?shù)和橫方向像素?cái)?shù)之乘積來表示，受限于LCD的可視面積大小。手機(jī)LCD的顯示面積較小，分辨率大約在200×300像素的范圍內(nèi)。一般的嵌入式監(jiān)控設(shè)備LCD分辨率可以達(dá)到640×480像素。LCD的分辨率技術(shù)指標(biāo)2008年12月15日南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系77LCD屏幕顏色數(shù)是衡量LCD品質(zhì)的重要指標(biāo)。LCD面板每個(gè)獨(dú)立的像素色彩是由紅、綠、藍(lán)（R、G、B）三種基本色來控制。每個(gè)基本色根據(jù)控制其亮度的二進(jìn)制數(shù)數(shù)位多少，分成不同的色階。例如R、G、B分別用1位表示，則效果為8種彩色顯示。如果R、G、B的色階分別使用6位控制，即有64種表現(xiàn)度，則每個(gè)獨(dú)立的像素就有64×64×64=262144種色彩。當(dāng)R、G、B三個(gè)基本色的每一個(gè)色階控制能達(dá)到8位，即有256種表現(xiàn)度，那么每個(gè)獨(dú)立的像素的色彩總數(shù)就高達(dá)256×256×256=16777216種。通常65536色已基本可滿足我們?nèi)庋鄣淖R(shí)別需求。26萬色是數(shù)碼相機(jī)高質(zhì)量照片所需要的彩色指數(shù)。LCD的色彩指數(shù)指標(biāo)2008年12月15日南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系78視覺是指人們觀察顯示器的范圍。它用于垂直于顯示器平面的法向平面角度來度量。如45度的視角，表示人們可以從法向平面開始向上下左右任意方向的0～45度角均可觀察到顯示器的顯示內(nèi)容。LCD的視角指標(biāo)2008年12月15日南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系79常見的液晶顯示器按物理結(jié)構(gòu)分為四種：⑴扭曲向列型（TN-TwistedNematic）；⑵超扭曲向列型（STN-SuperTN）；⑶雙層超扭曲向列型（DSTN-DualScanTortuosityNomograph）；⑷薄膜晶體管型（TFT-ThinFilmTransistor）。其中前三種是無源點(diǎn)陣LCD。液晶顯示器物理結(jié)構(gòu)2008年12月15日南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系80TN-LCD的對(duì)比度通常小于3:1，視角小于＋20度。其顯示品質(zhì)、反應(yīng)速度及視角較差，多用于簡(jiǎn)單數(shù)字及文字顯示的中/小尺寸面板，例如電子表及電子計(jì)算器、尋呼機(jī)等。STN-LCD增大液晶分子的扭曲角，使其具有高達(dá)10:1的對(duì)比度和高達(dá)＋40度的視角，顯示效果比TN-LCD好，但是在應(yīng)用面上與TN-LCD差不多。液晶顯示器物理結(jié)構(gòu)（續(xù)1）2008年12月15日南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系81DSTN-LCD是由超扭曲向列型顯示器（STN）發(fā)展而來，采用雙掃描技術(shù)，因此顯示效果相對(duì)STN-LCD來說有所提高。但是DSTN顯示屏上每個(gè)像素點(diǎn)的亮度和對(duì)比度都不能獨(dú)立控制，造成其顯示效果欠佳。DSTN-LCD像素矩陣是被動(dòng)矩陣（無源矩陣），它只能顯示一定的顏色深度，不是真正的彩色顯示器，因而又稱為“偽彩顯”。DSTN-LCD的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格相對(duì)低廉，耗能也比TFT-LCD少，因視角小可以防止窺視屏幕內(nèi)容而達(dá)到保密作用。所以目前DSTN液晶顯示屏仍然占有一定的市場(chǎng)份額。

液晶顯示器物理結(jié)構(gòu)（續(xù)2）2008年12月15日南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系82TFT-LCD薄膜晶體管顯示器于1985年誕生，它是主動(dòng)矩陣式（有源矩陣）的產(chǎn)品。TFT-LCD的每個(gè)像素點(diǎn)都是由集成在自身上的TFT來控制的，它們是有源像素點(diǎn)。因此，不但反應(yīng)時(shí)間可以極大地加快（至少可以做到80ms左右，一般為30ms左右）；對(duì)比度和亮度也大大提高了；同時(shí)分辨率也得到了空前的提升。TFT-LCD具有更高的對(duì)比度和更豐富的色彩，熒屏更新頻率也更快，所以我們稱之為“真彩”。液晶顯示器物理結(jié)構(gòu)（續(xù)3）2008年12月15日南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系83與傳統(tǒng)的CRT顯示器相比，TFT-LCD體積小、厚度薄、重量輕、耗能少、工作電壓低、無輻射、無閃爍，能直接與CMOS集成電路相匹配，易于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模集成化生產(chǎn)。由于優(yōu)點(diǎn)眾多，目前臺(tái)式機(jī)和筆記本電腦的主流顯示器采用了TFT-LCD。液晶顯示器物理結(jié)構(gòu)（續(xù)4）2008年12月15日南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系84下面我們給出典型的嵌入式產(chǎn)品的液晶屏參數(shù)。①常見的嵌入式教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱液晶屏：4096色、STN屏、640×480像素、5.7英寸；②諾基亞公司6300型手機(jī)：1600萬色、TFT彩色屏幕、240×320像素、2.0英寸；③蘋果公司iPHONE手機(jī)：1600萬色、320×480像素、點(diǎn)距：每英寸160像素（相當(dāng)于0.15mm）、3.5英寸。液晶顯示器物理結(jié)構(gòu)（續(xù)5）2008年12月15日南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系85市場(chǎng)上銷售的LCD有兩種類型。一種是帶有驅(qū)動(dòng)電路的LCD顯示模塊，這種LCD可以與各種低檔單片機(jī)進(jìn)行接口，如8051系列單片機(jī)。另外一種是LCD顯示屏，沒有驅(qū)動(dòng)電路，需要配接驅(qū)動(dòng)電路才能使用。LCD模塊和LCD控制器2008年12月15日南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系86三星公司的S3C2410A處理器片內(nèi)集成了LCD控制器，該控制器具備LCD驅(qū)動(dòng)能力，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖：

LCD模塊和LCD控制器（續(xù)1）2008年12月15日南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系87S3C2410A

的LCD控制器內(nèi)含6個(gè)邏輯模塊。REGBANK是LCD控制器的寄存器組，擁有17個(gè)可編程寄存器和一個(gè)256x16的調(diào)色板存儲(chǔ)器，用來對(duì)LCD控制器的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。LCDCDMA則是LCD控制器專用的DMA數(shù)據(jù)通道，負(fù)責(zé)將視頻數(shù)據(jù)從顯示存儲(chǔ)器讀出，經(jīng)過VIDPRCS（視頻信號(hào)處理單元）邏輯在從VD[23:0]總線發(fā)送給LCD屏。借助這種特殊的DMA通道，視頻數(shù)據(jù)可以無需CPU處理就在顯示屏上顯示出來。LCD模塊和LCD控制器（續(xù)2）2008年12月15日南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系88LCD模塊和LCD控制器（續(xù)3）VIDPRCS邏輯將對(duì)經(jīng)過它的顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行格式變換，例如為4/8位的單掃描屏或者4位雙掃描屏提供數(shù)據(jù)。TIMEGEN（時(shí)序信號(hào)產(chǎn)生單元）由可編程邏輯組成，負(fù)責(zé)產(chǎn)生各種LCD驅(qū)動(dòng)程序常用的接口定時(shí)信號(hào)和時(shí)鐘速率。TIMEGEN產(chǎn)生的信號(hào)有VSYNC、HSYNC、VCLK、VDEN。LPC3600是專用定時(shí)器，用于三星公司LTS350Q1-PD1/2型3英寸豎向256色TFT液晶屏。2008年12月15日南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系89對(duì)STN-LCD屏：－支持3種掃描方式的STN屏：4位單掃、4位雙掃和8位單掃－支持單色LCD屏：4級(jí)灰度和16級(jí)灰度屏－支持256色和4096色彩色STN屏（CSTN）－支持分辨率為640*480、320*240、160*160以及其它規(guī)格的多種STN屏最大顯存空間：4MB

在256色顯示模式時(shí)，最大可支持4096×1024、2048×2048和1024×4096顯示。S3C2410A內(nèi)嵌LCD控制器的特性-12008年12月15日南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系90對(duì)TFT-LCD屏：－支持單色、4級(jí)灰度、16色和256色的彩色調(diào)色板顯示模式－支持64K和16M色非調(diào)色板顯示模式－支持分辨率為640*480，320*240及其它多種規(guī)格的LCD

最大顯存空間：4MB

在64K色彩顯示模式時(shí)，最大可支持2048×1024分辨率顯示。S3C2410A內(nèi)嵌LCD控制器的特性-22008年12月15日南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系91對(duì)于控制TFT屏來說，除了要向它發(fā)送視頻數(shù)據(jù)（VD[23:0]）以外，還有以下6個(gè)信號(hào)是必不可少的，分別是：S3C2410A的LCD控制器

用于TFT屏的控制信號(hào)2008年12月15日南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系921)VSYNC，垂直同步信號(hào)：用來指示新的一幀圖像的開始；2)HSYNC，水平同步信號(hào)：用來給出新的一行掃描信號(hào)的開始；3)VCLK，像點(diǎn)時(shí)鐘：是LCD控制器和LCD驅(qū)動(dòng)器的像素時(shí)鐘信號(hào)，LCD控制器在VCLK信號(hào)的上升沿處將數(shù)據(jù)送出，在VCLK信號(hào)的下降沿處被LCD控制器采樣；4)VDEN，數(shù)據(jù)有效信號(hào)：視頻數(shù)據(jù)使能信號(hào)；5)LEND，行結(jié)束信號(hào)：行掃描結(jié)束信號(hào)，LCD驅(qū)動(dòng)器在每掃描一行像素后給出該信號(hào)；6)LCD_PWREN，液晶屏使能信號(hào)：LCD_PWREN信號(hào)用來控制LCD控制器的開或關(guān)，以便降低功耗，它需要LCD控制器硬件設(shè)計(jì)的支持。S3C2410A的LCD控制器

用于TFT屏的控制信號(hào)（續(xù)）2008年12月15日南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系938.4.3觸摸屏觸摸屏是一種歷史悠久的外部設(shè)備，早在上世紀(jì)60年代觸摸屏就開始在一些公共場(chǎng)合得到使用。目前已經(jīng)成為重要的嵌入式輸入設(shè)備，廣泛應(yīng)用在個(gè)人自助存款取款機(jī)、PDA、媒體播放器、汽車導(dǎo)航器、智能手機(jī)、醫(yī)療電子設(shè)備等，使用頻度僅次于鍵盤和鼠標(biāo)。觸摸屏不是獨(dú)立的輸入設(shè)備，它必須安裝在液晶屏上，在液晶屏顯示數(shù)據(jù)時(shí)才能使用。2008年12月15日南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系94觸摸屏系統(tǒng)的兩個(gè)組成部分觸摸檢測(cè)裝置和觸摸屏控制器是觸摸屏系統(tǒng)的兩個(gè)主要組成部分。觸摸檢測(cè)裝置安裝在顯示器屏幕前面，用于檢測(cè)用戶觸摸位置，接收后送觸摸屏控制器；觸摸屏控制器的主要作用是從觸摸點(diǎn)檢測(cè)裝置上接收觸摸信息，并將它轉(zhuǎn)換成觸點(diǎn)坐標(biāo)，再送給CPU，它同時(shí)能接收CPU發(fā)來的命令并加以執(zhí)行。目前國(guó)內(nèi)廣泛使用的嵌入式觸摸屏專用控制芯片有ADS7843，ADS7846，UCB1400等。2008年12月15日南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系95觸摸屏分類根據(jù)其觸摸檢測(cè)工作原理的不同可以把觸摸屏分成電阻式、電容式、表面聲波、紅外線掃描和近場(chǎng)成像式等幾大類，其中使用最廣泛的是電阻式觸摸屏。主要特點(diǎn)是精確度高，不受環(huán)境干擾，適用于各種場(chǎng)合。2008年12月15日南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系96電阻式觸摸屏電阻式觸摸屏由4層的透明薄膜構(gòu)成，最下面是玻璃或有機(jī)玻璃構(gòu)成的基層，最上面是一層外表面經(jīng)過硬化處理從而光滑防刮的塑料層，附著在上下兩層內(nèi)表面的兩層為金屬導(dǎo)電層。電極選用導(dǎo)電性極好的材料構(gòu)成。當(dāng)用筆或手指觸摸屏幕時(shí)，兩層電層在觸摸點(diǎn)處接觸。2008年12月15日南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系97電阻式觸摸屏（續(xù)）觸摸層的兩個(gè)金屬導(dǎo)電層分別用來測(cè)量X軸和Y軸方向的坐標(biāo)。用于X坐標(biāo)測(cè)量的導(dǎo)電層從左右兩端引出兩個(gè)電極，記為X+和X-。用于Y坐標(biāo)測(cè)量的導(dǎo)電層從上下兩端引出兩個(gè)電極，記為Y+和Y-，這就是四線電阻觸摸屏的引線構(gòu)成。當(dāng)在一對(duì)電極上施加電壓時(shí)，在該導(dǎo)電層上就會(huì)形成均勻連接的電壓分布。2008年12月15日南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系98觸摸屏工作原理4線電阻觸摸屏原理圖：2008年12月15日南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系99觸摸屏工作原理（續(xù)1）如果在X方向的電極對(duì)上施加一確定的電壓Vin，而Y方向電極對(duì)上不加電壓時(shí)，在X平行電場(chǎng)中，觸點(diǎn)P的電壓值Vx可在Y電極上反映出來。通過測(cè)量Y+電極對(duì)地的電壓大小，便可得知觸點(diǎn)的坐標(biāo)Dx。用同樣的方法也可以得知觸點(diǎn)P的Y坐標(biāo)Dy。2008年12月15日南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系100觸摸屏工作原理（續(xù)2）計(jì)算公式如下：

公式8-2和公式8-3是P點(diǎn)的測(cè)量電壓計(jì)算公式。公式8-4和公式8-5是P點(diǎn)輸出的二進(jìn)制代碼計(jì)算公式，以BB（Burr-Brown）公司出產(chǎn)的觸摸屏控制器ADS7843為例，其中的Vref是內(nèi)部的AD轉(zhuǎn)換器的參考電壓，n為轉(zhuǎn)換精度（n=8，或者n=12）。

2008年12月15日南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系101觸摸屏工作原理（續(xù)3）送回觸摸屏控制器的X坐標(biāo)值Dx與Y坐標(biāo)值Dy僅是對(duì)當(dāng)前觸摸點(diǎn)的電壓值的A/D轉(zhuǎn)換值，它不具有實(shí)用價(jià)值。這個(gè)值的大小不但與觸摸屏的分辨率有關(guān)，而且也跟觸摸屏與LCD貼合的情況有關(guān)。而且，LCD分辨率與觸摸屏的分辨率一般來說是不一樣，坐標(biāo)也不一樣。因此。如果想得到反應(yīng)LCD坐標(biāo)的觸摸屏位置，還需要在程序中進(jìn)行轉(zhuǎn)換。2008年12月15日南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系102觸摸屏工作原理（續(xù)4）假設(shè)LCD分辨率是320x240，坐標(biāo)原點(diǎn)在左上角；觸摸屏分辨率是900x900，坐標(biāo)原點(diǎn)在左上角，則轉(zhuǎn)換公式如下：其中XLCD和YLCD是液晶屏的X坐標(biāo)值與Y坐標(biāo)值，Xmax、Xmin、Ymax、Ymin分別是觸摸屏X軸向和Y軸向的最大值和最小值。2008年12月15日南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系103ADS7843與LCD和S3C44B0X的接線ADS7843是一個(gè)具備內(nèi)置12位A/D轉(zhuǎn)換和低導(dǎo)通電阻模擬開關(guān)的同步串行接口芯片，可支持高達(dá)125KHz的轉(zhuǎn)換速率，它的工作電壓Vcc為2.7V～5V，參考電壓Vref在1V到+Vcc之間均可，參考電壓的數(shù)值決定轉(zhuǎn)換器的輸入電壓范圍。在125KHz吞吐速率和2.7V電壓下的功耗為750μW，在關(guān)閉模式下的功耗僅為0.5μW。ADS7843有兩種AD轉(zhuǎn)換精度，8位/12位。

2008年12月15日南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系104ADS7843的控制字位名稱描述7S必須做到S=1，標(biāo)志數(shù)據(jù)傳輸開始6~4A2~A0通道選擇，3MODE12或8位轉(zhuǎn)換選擇，取值0=12位，取值1=8位2SER/nDFR參考電壓設(shè)置模式選擇，1=固定模式，0=差動(dòng)模式1~0PD1~PD0電源模式，00為中斷低功耗模式，11為連續(xù)工作模式2008年12月15日南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系105觸摸屏控制芯片接線示意圖ADS7843觸摸屏控制芯片與LCD和S3C44B0X的接線示意圖：2008年12月15日南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系106觸摸屏控制芯片的編程ADS7843和外部進(jìn)行數(shù)據(jù)交換是使用SPI總線，而S3C44B0X沒有SPI總線接口，所以采用通用I/O口軟件模擬SPI。圖8-44給出了ADS7843觸摸屏控制芯片與LCD以及S3C44B0X的通用I/O端口G的接線方法。具體寄存器設(shè)置如下：端口配置寄存器rPCONG=0x015F，決定PG0~PG7的工作方式；端口上拉寄存器rPUPG&=0x7F，用來設(shè)定端口是否具有內(nèi)部上拉。（詳細(xì)參看程序清單8-2和8-3）

2008年12月15日南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系1078.4.4無線接入模塊和技術(shù)嵌入式系統(tǒng)與嵌入式系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換除了利用總線和聯(lián)網(wǎng)方式外，還采用無線方式。無線通信方式有多種，包括：紅外線、Wi-Fi、藍(lán)牙、ZigBee、GSM、GPRS、CDMA等。2008年12月15日南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系108講解以下無線接入模塊/技術(shù)紅外線WLAN――802.11與Wi-Fi藍(lán)牙技術(shù)ZigBee技術(shù)藍(lán)牙與Wi-Fi共享GPRSCDMA與3G通信幾種無線接入技術(shù)的簡(jiǎn)單比較2008年12月15日南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系109無線通信外部設(shè)備的模塊化特點(diǎn)無線通信外部設(shè)備通常以功能獨(dú)立的模塊形式存在，內(nèi)含編碼/解碼的射頻信號(hào)發(fā)送/接收芯片，可以內(nèi)置也可以外置在電路板上，通過串口、USB口或者網(wǎng)口與嵌入式系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線連接，或者通過總線的專用適配卡接入。2008年12月15日南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系110無線通信外部設(shè)備的模塊化特點(diǎn)（續(xù)）舉例：紅外模塊的三種接口電路參看下面的模塊結(jié)構(gòu)示意圖：2008年12月15日南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系1118.4.4.1紅外線紅外線是波長(zhǎng)在750nm至100μm之間的電磁波，它的頻率高于微波而低于可見光，是一種人的眼睛看不到的光線。紅外通訊一般采用紅外波段內(nèi)的近紅外線，波長(zhǎng)在0.75μm至25μm之間。2008年12月15日南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系112紅外線（續(xù)1）紅外通信是利用紅外技術(shù)實(shí)現(xiàn)兩點(diǎn)間的近距離保密通信和信息轉(zhuǎn)發(fā)。它一般由紅外發(fā)射和接收系統(tǒng)兩部分組成。發(fā)射系統(tǒng)對(duì)一個(gè)紅外輻射源進(jìn)行調(diào)制后發(fā)射紅外信號(hào)，而接收系統(tǒng)用光學(xué)裝置和紅外探測(cè)器進(jìn)行接收，就構(gòu)成紅外通信系統(tǒng)。紅外模塊的接口方式較多，參看前面圖所示。要使各種設(shè)備能夠通過紅外口隨意連接，一個(gè)統(tǒng)一的軟硬件規(guī)范是必不可少的。2008年12月15日南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系113紅外線（續(xù)2）1993年，由HP、COMPAQ、INTEL等二十多家公司發(fā)起成立了紅外數(shù)據(jù)協(xié)會(huì)(InfraredDataAssociation,簡(jiǎn)稱IRDA)。為了保證不同廠商的紅外產(chǎn)品能夠獲得最佳的通訊效果，紅外數(shù)據(jù)協(xié)會(huì)把紅外數(shù)據(jù)通訊所采用的光波波長(zhǎng)的范圍限定在850nm至900nm之內(nèi)。1994年，第一個(gè)IRDA的紅外數(shù)據(jù)通訊標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布，即IRDA1.0。2008年12月15日南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系114紅外線（續(xù)3）IRDA1.0簡(jiǎn)稱為SIR(SerialInfraRed)，它是基于HP-SIR開發(fā)出來的一種異步的、半雙工的紅外通訊方式。SIR以系統(tǒng)的異步通訊收發(fā)器(UART)為依托，通過對(duì)串行數(shù)據(jù)脈沖的波形壓縮和對(duì)所接收的光信號(hào)電脈沖的波形擴(kuò)展這一編碼解碼過程(3/16EnDec)實(shí)現(xiàn)紅外數(shù)據(jù)傳輸。由于受到UART通訊速率的限制，SIR的最高通訊速率只有118.2Kbps，也就是大家熟知的電腦串行端口的最高速率。2008年12月15日南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系115紅外線（續(xù)4）IrDA1.1協(xié)議提高通信速率到4Mbps，簡(jiǎn)稱FIR(FastInfrared，快速紅外協(xié)議)，采用PPM(PulsePositionModulation，脈沖相位調(diào)制)編譯碼機(jī)制，同時(shí)在低速時(shí)保留1.0協(xié)議規(guī)定。之后，IrDA又推出了最高通信速率在16Mbps的協(xié)議，簡(jiǎn)稱VFIR(VeryFastInfrared，特速紅外協(xié)議)。2008年12月15日南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系116紅外線（續(xù)5）通常人們把符合IrDA紅外通信協(xié)議的器件稱為IrDA器件，符合SIR協(xié)議的器件稱為SIR器件，符合FIR協(xié)議的器件稱為FIR器件，符合VFIR協(xié)議的器件稱為VFIR器件。紅外傳輸距離在幾厘米到幾十米，發(fā)射角度通常在0~15°，發(fā)射強(qiáng)度與接收靈敏度因不同器件不同應(yīng)用設(shè)計(jì)而強(qiáng)弱不一。使用時(shí)只能以半雙工方式進(jìn)行紅外通信。2008年12月15日南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系117紅外線（續(xù)6）紅外通訊有著連接方便、成本低廉、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)高速數(shù)據(jù)傳輸、跨平臺(tái)、簡(jiǎn)單易用和結(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn)，因此在嵌入式移動(dòng)設(shè)備中獲得了廣泛的應(yīng)用。紅外接口成為新一代手機(jī)的配置標(biāo)準(zhǔn)，它支持手機(jī)與電腦以及其他數(shù)字設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交流。2008年12月15日南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系1188.4.4.2WLAN――802.11與Wi-Fi802.11是IEEE制定的一個(gè)無線局域網(wǎng)（WLAN）協(xié)議，用作一個(gè)無線客戶機(jī)與基站之間或者兩個(gè)無線客戶機(jī)之間的空中接口，最初于1997年接納為IEEE協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，后來在1999年被修訂。802.11是一個(gè)無線通信協(xié)議系列，包括以下3個(gè)主要協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)：

802.11b

802.11a

802.11g

2008年12月15日南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系119WLAN――802.11與Wi-Fi（續(xù)1）

802.11bIEEE于1999年9月批準(zhǔn)了IEEE802.11b規(guī)范，這個(gè)規(guī)范也稱為Wi-Fi（無線保真，WirelessFidelity）。它定義了用于在共享的無線局域網(wǎng)進(jìn)行通信的物理層和媒體訪問控制（MAC）子層；采用2.4GHz頻帶，共有3個(gè)不重疊的傳輸信道；傳輸速率能夠從11Mbps自動(dòng)降到8.5Mbps。IEEE802.11b的頻段無需申請(qǐng)就可使用。既可作為對(duì)有線網(wǎng)絡(luò)的補(bǔ)充，也可獨(dú)立組網(wǎng)，從而使網(wǎng)絡(luò)用戶擺脫網(wǎng)線的束縛，實(shí)現(xiàn)真正意義上的移動(dòng)應(yīng)用。2008年12月15日南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系120WLAN――802.11與Wi-Fi（續(xù)2）

802.11a擴(kuò)充了802.11標(biāo)準(zhǔn)的物理層，規(guī)定該層使用5GHz的頻帶。該標(biāo)準(zhǔn)傳輸速率范圍為6Mbps～54Mbps，共有12個(gè)不重疊的傳輸信道。這樣的速率既能滿足室內(nèi)的應(yīng)用，也能滿足室外的應(yīng)用。2008年12月15日南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系121WLAN――802.11與Wi-Fi（續(xù)3）

802.11g2004年6月正式定案的第三個(gè)傳輸標(biāo)準(zhǔn)，共有3個(gè)不重疊的傳輸信道。它雖然同樣運(yùn)行于2.4GHz，但由于該標(biāo)準(zhǔn)中使用了與802.11a標(biāo)準(zhǔn)相同的調(diào)制方式OFDM，使網(wǎng)絡(luò)達(dá)到了54Mbps的高傳輸速率。2008年12月15日南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系122CX53121一款面向希望集成Wi-Fi功能的便攜或移動(dòng)設(shè)備的802.11b/g器件。由ConexantSystems公司研制。該產(chǎn)品針對(duì)具有嵌入式無線網(wǎng)絡(luò)能力的電池供電手持產(chǎn)品，如蜂窩電話、智能電話、VoIP手機(jī)、照相機(jī)、MP3播放器、游戲控制器和全球定位系統(tǒng)。典型的Wi-Fi模塊舉例—12008年12月15日南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系123STLC4420和STLC4550意法半導(dǎo)體（ST）公司的雙頻Wi-Fi解決方案。STLC4420提供了無線802.11a/b/g功能，屬于單一小型封裝，可以用于手機(jī)；它是一個(gè)高度集成的WLAN芯片，能夠在5GHz和2.4GHz兩個(gè)頻帶內(nèi)工作。STLC4550芯片僅支持802.11b/g。這兩款Wi-Fi模塊的功耗都非常低，適用于蜂窩電話、MP3播放器及其它便攜式消費(fèi)電子產(chǎn)品。典型的Wi-Fi模塊舉例—22008年12月15日南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系1248.4.4.3藍(lán)牙技術(shù)和藍(lán)牙模塊下面講解藍(lán)牙技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容藍(lán)牙技術(shù)由來藍(lán)牙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)藍(lán)牙組網(wǎng)方式藍(lán)牙技術(shù)特點(diǎn)藍(lán)牙模塊的硬件構(gòu)造藍(lán)牙模塊與主機(jī)的連接2008年12月15日南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系125早在1994年，瑞典的愛立信公司便已經(jīng)著手構(gòu)想以無線電波來連接計(jì)算機(jī)與電話等各種周邊裝置，決定建立一套室內(nèi)的短距離無線通信的開放標(biāo)準(zhǔn)，并以中世紀(jì)丹麥國(guó)王Harold的外號(hào)“藍(lán)牙”(Bluetooth)為其命名。自從愛立信提出藍(lán)牙技術(shù)這個(gè)構(gòu)想后，由于藍(lán)牙技術(shù)許多優(yōu)異的特性，立刻獲得許多廠商的支持。1998年2月，愛立信、諾基亞、英特爾、東芝和IBM公司共同發(fā)表聲明將組成一個(gè)SIG（SpecialInterestGroup，特別利益集團(tuán)）小組，共同推動(dòng)藍(lán)牙SIG協(xié)會(huì)的成立。藍(lán)牙技術(shù)由來2008年12月15日南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系1261998年5月藍(lán)牙SIG協(xié)會(huì)分別在英國(guó)倫敦、加州圣荷西及日本東京公開宣布該協(xié)會(huì)正式成立，并歡迎全世界的相關(guān)廠商加入該協(xié)會(huì)。此后藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)確實(shí)也獲得廣大的回應(yīng)，各廠商紛紛加入該協(xié)會(huì)并投入藍(lán)牙技術(shù)的開發(fā)行列。藍(lán)牙技術(shù)由來（續(xù)）2008年12月15日南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系127源于藍(lán)牙V1.1版的IEEE802.15.1標(biāo)準(zhǔn)于2002年4月15日由美國(guó)電氣電子工程師學(xué)會(huì)的下屬機(jī)構(gòu)IEEE-SA的標(biāo)準(zhǔn)部門批準(zhǔn)成為一個(gè)正式標(biāo)準(zhǔn)。它是致力于個(gè)人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（PAN，PersonalAreaNetwork）的短距離無線通信標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.15的第1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。802.15.1標(biāo)準(zhǔn)的英文全稱為WirelessMACandPHYSpecificationsforWirelessPersonalAreaNetworks。該標(biāo)準(zhǔn)與藍(lán)牙V1.1完全兼容。藍(lán)牙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)2008年12月15日南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系128藍(lán)牙收發(fā)器工作頻段是全球統(tǒng)一的2.4GHzISM（工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)學(xué)）頻段。它采用以每秒鐘1600次/秒的快速跳頻擴(kuò)頻技術(shù)，中心頻率是2.45MHz，可得到79個(gè)傳輸速率為1MHz帶寬的信道。具有很強(qiáng)的抗干擾能力；標(biāo)準(zhǔn)的有效傳輸距離為10米，通過添加放大器可將傳輸距離增加到100米。藍(lán)牙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（續(xù)1）2008年12月15日南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系129藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)的基本單元是微微網(wǎng)（Piconet），微微網(wǎng)由主設(shè)備（Master）單元（發(fā)起鏈接的設(shè)備）和從設(shè)備（Slave）單元構(gòu)成。藍(lán)牙組網(wǎng)技術(shù)屬無線連結(jié)的自組網(wǎng)（adhoc）技術(shù)。它免去了通常網(wǎng)絡(luò)連接所需要的電纜插拔和軟硬件系統(tǒng)同步配置操作，給用戶帶來了很大的方便。藍(lán)牙組網(wǎng)方式2008年12月15日南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系130藍(lán)牙組網(wǎng)方式（續(xù)1）藍(lán)牙通訊協(xié)議是一種點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的通信協(xié)議，遵循主∕從設(shè)備的運(yùn)行規(guī)則。藍(lán)牙設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳輸不僅能夠點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（Point-to-Point）方式，也支持單點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)（Point-to-Multipoint）方式。按照標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)藍(lán)牙設(shè)備最多可以同時(shí)連接另外7個(gè)藍(lán)牙設(shè)備（處于Active狀態(tài)），周圍最多可有255個(gè)等待／備用的藍(lán)牙設(shè)備（處于Standby狀態(tài)）。利用藍(lán)牙技術(shù)可將個(gè)人身邊的設(shè)備都連接起來，形成一個(gè)個(gè)人局域網(wǎng)（PersonalAreaNetwork，PAN）。2008年12月15日南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系131一個(gè)藍(lán)牙個(gè)人局域網(wǎng)（PAN）示意圖：藍(lán)牙組網(wǎng)方式示意圖2008年12月15日南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系132在藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)中，所有設(shè)備是對(duì)等的，通過其自身唯一的48位地址來進(jìn)行標(biāo)識(shí)?？梢酝ㄟ^程序或用戶的干預(yù)將其中某個(gè)設(shè)備指定為主設(shè)備。主設(shè)備可以同時(shí)連接多達(dá)7個(gè)從設(shè)備，從而形成一個(gè)微微網(wǎng)。這種“單點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)”的特點(diǎn)是藍(lán)牙不同于其他無線技術(shù)的。藍(lán)牙組網(wǎng)方式（續(xù)2）2008年12月15日南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系133藍(lán)牙技術(shù)的定位是在現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)的最后10米。在同一房間內(nèi)相距不到幾米遠(yuǎn)的地方，各種電子設(shè)備之間都可以利用無線電波互相連接，而不必只通過紅外線傳輸技術(shù)。藍(lán)牙技術(shù)特點(diǎn)2008年12月15日南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系134圖中顯示了3種連接方案藍(lán)牙技術(shù)組網(wǎng)方案示意圖2008年12月15日南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系135藍(lán)牙技術(shù)具有下列特點(diǎn)：1）可同時(shí)發(fā)送語音與數(shù)據(jù)2）使用全世界通用的頻段3）應(yīng)用于各種電子設(shè)備4）低功率與低成本的模塊藍(lán)牙技術(shù)特點(diǎn)2008年12月15日南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系136藍(lán)牙模塊的硬件設(shè)計(jì)方式是將所有的芯片與電阻、電容等組件制造在一片電路板上，成為一片獨(dú)立的藍(lán)牙模塊。在模塊內(nèi)最重要的組件是藍(lán)牙無線收發(fā)器（BluetoothRadio）和基帶控制器（BaseBandController）。藍(lán)牙模塊的硬件構(gòu)造2008年12月15日南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系137藍(lán)牙模塊原理框圖：如圖所示，發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，藍(lán)牙模塊接受來自主機(jī)（Host）的控制指令，經(jīng)過鏈路管理器和基帶控制器的處理后由無線收發(fā)器發(fā)出無線電波。藍(lán)牙模塊的硬件構(gòu)造（續(xù)）2008年12月15日南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系138藍(lán)牙模塊與主機(jī)的連接目前藍(lán)牙模塊的接入方式主要有兩種：一個(gè)是外接，另外一個(gè)是內(nèi)嵌。參看下圖。2008年12月15日南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系139對(duì)于外接方式，藍(lán)牙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)定義了藍(lán)牙模塊與主機(jī)相連接的接口可以為USB或者UART，當(dāng)藍(lán)牙模塊以上述任何一種接口與主機(jī)相連接時(shí)，HCI（主機(jī)控制接口）上層的通信協(xié)議由主機(jī)負(fù)責(zé)處理，HCI下層的通信協(xié)議則由模塊內(nèi)的鏈路管理器、基帶控制器與無線收發(fā)器負(fù)責(zé)。藍(lán)牙模塊與主機(jī)的連接（續(xù)1）2008年12月15日南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系140如果采用內(nèi)嵌模塊方式生產(chǎn)內(nèi)含藍(lán)牙功能的嵌入式產(chǎn)品，則產(chǎn)品制造公司直接將藍(lán)牙模塊內(nèi)嵌在設(shè)備內(nèi)的PCB上，成為PCB的一部分。此時(shí)整個(gè)藍(lán)牙技術(shù)的通信協(xié)議都由主機(jī)（Host）負(fù)責(zé)處理，不需要HCI。藍(lán)牙模塊與主機(jī)的連接（續(xù)2）2008年12月15日南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系141無論藍(lán)牙模塊是通過HCI與主機(jī)相連，還是直接內(nèi)嵌在設(shè)備內(nèi)，一般來說，模塊內(nèi)的硬件結(jié)構(gòu)分為鏈路管理器、基帶控制器與無線收發(fā)器三部分，負(fù)責(zé)處理LMP層、基帶層、與RF層的協(xié)議。鏈路管理器與基帶控制器合稱為鏈路控制器。無線收發(fā)器內(nèi)含射頻發(fā)射組件，與主機(jī)相連接的HCI位于鏈路管理器之外。藍(lán)牙模塊與主機(jī)的連接（續(xù)3）2008年12月15日南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系1428.4.4.4ZigBee技術(shù)ZigBee一詞源自蜜蜂通過跳ZigZag形狀的舞蹈來通知其他蜜蜂有關(guān)花粉位置等信息，