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【整理】嵌入式系统的各种常见外设

2023-05-16
原文地址： http://www.crifan.com/summary_embedded_system_various_peripherals/

最后更新：2013-11-14

TODO：

1.添加更多的常见的外设。等某个外设的内容够多了，再单独整理到独立的帖子中。

背景

嵌入式系统中，硬件方面，有很多常见的外围设备。

在此，专门整理一下。

 

什么是嵌入式系统中的外设

外设==外部设备==Peripheral

  • 外部：主要指的是除了嵌入式系统中主要的CPU，即SoC，MCU等之外的
  • 设备：某种硬件功能模块

 

外设==接口

此处，所指的外设，也常被称为各种接口，硬件接口。

因为是：存在对应的物理上的看得见的，以及那些属于硬件内部的肉眼不容易看见的，各种接口，通过对应接口连接外部设备。

 

下面总结一下，常见的，有哪些外设。

 

嵌入式系统的各种常见的外设

 

AFE(Analog Front End)

一个模块，包含了一堆的模拟电路，实现对应的模拟方面的功能。

比如功放amplifiers, filters过滤器等等。

常常和数据采集，音频等方面有关。

 

ADC/DAC

Analog Digital Converter/ Digital Analog Converter

模拟数字转换器 / 数字模拟转换器

在模拟和数字之间进行转换。

 

比如：

常常ADC，用于外挂某种传感器，然后通过ADC或DAC，转换成对应的数字信号，然后可以通过嵌入式SoC去读取对应的数据。

 

CRC硬件模块

当然，CRC算法，是可以通过软件实现的。

但是为了提高计算的效率，有时候可以利用已有的CRC模块去实现CRC计算。

 

比如：

Using the CRC Module on the Flexis AC Family

 

CRC本身，又有一些细节划分和叫法

比如：

CRC16-CCITT

CRC32

等等。

 

CAN

CAN总线接口。

比如：

http://www.freescale.com/zh-Hans/webapp/sps/site/prod_summary.jsp?code=MCF5227X

中就有：“FlexCAN”

比如：http://www.microchip.com/pagehandler/en-us/family/32bit/architecture.html

就有：“2x CAN 2.0B Ports”

 

USB

USB Host：固定的作为USB的Host

USB Slave：固定的作为USB的Slave

USB OTG：即可以做Host，也可以做Slave，可以通过软件配置

 

现在很多手机，如果号称支持USB Host，那么往往都是对应的内部硬件上有个USB OTG模块的。

 

关于相关知识的整理，可参考：

【整理】关于安卓(Android)手机是否支持USB主机(USB Host)功能

 

比如：

（1）

http://www.freescale.com/zh-Hans/webapp/sps/site/prod_summary.jsp?code=MCF5227X

中，就有：“USB OTG”

（2）http://www.microchip.com/pagehandler/en-us/family/32bit/architecture.html

就有：“Full-speed USB Host/Device/OTG”

 

一些已有的教程：

USB基础知识概论

如何实现Linux下的U盘（USB Mass Storage）驱动

USB HID Learning Record

 

Video Codec视频解码

硬件实现视频解码

包括：

JPEG

VC1

WMV

 

视频解码方面，常常还会涉及到一个

pp：post processing，后处理

的功能。

比如图像的混合，图形的旋转，等等。

也是通过硬件模块去实现的，比软件处理，效率更高，更快。

 

一些资料供参考：

Chapter 9. Pre- and Post-Processing

SAM9M10 Hardware Video Decoder Post Processing Engine Features

 

Audio Codec音频解码

硬件实现音频解码：

  • AAC
  • MP3
  • WMA
    • WMA8 + Microsoft PDDRM
    • WMA9 + DRM10
  • OGG
  • WAV

音频解码，往往还涉及相关的内容

比如：

Equalization均衡

等等。

 

时钟Clock相关模块：晶振Crystal，CCU

晶振，crystal，产生对应的时钟

然后用CCU，Clock Unit Control，去控制对应的时钟频率，变高或变低，达到对应的频率

然后输送给外设各个模块。

 

LCDC(LCD Controler)

LCD的controller，LCD的控制器 ，LCD显示屏的控制器

可以支持外接很多种不同类型的显示屏。

 

比如：

http://www.freescale.com/zh-Hans/webapp/sps/site/prod_summary.jsp?code=MCF5227X

中，就有个LCDC

 

硬件加密模块crypto

比如AES加密等等。

 

DMA

详见：

【整理】嵌入式外设之DMA

 

GPIO

详见：

【整理】嵌入式外围设备之GPIO

 

I2C

常见的接口之一。

 

I2C

比如：

http://www.freescale.com/zh-Hans/webapp/sps/site/prod_summary.jsp?code=MCF5227X

中，就有个I2C

 

一些折腾过的内容：

如何在Linux中让I2C驱动支持Sub Address的两种方法

 

I2S

主要用于音频。

往往和声卡，音频，有关。

 

之前转载的帖子供参考：

I2S标准

 

IDE

IDE硬盘。

更多的用于PC端。

但是，偶尔也会遇到，嵌入式系统中挂IDE硬盘的。

 

Keyboard [Matrix]

嵌入式中的键盘，

主要指的是，

有限的几个按键

所以往往是键盘矩阵Keyboard Matrix

 

之前折腾过，PC端的键盘，其本质的原理是类似的，也可以参考参考：

键盘Keyboard中的扫描码Scan Code 通码Make code 断码Break Code

 

Memory Controller：MPMC

内存控制器MPMC

可以外挂各种存储介质

主要指的是SDRAM

 

Nor Flash

Flash本身，虽然分Nand Flash和Nor Flash

但是，Flash这个词，本身常常代表Nor Flash本身。

 

又分：

Nor Flash

有时候也是指的是EEPROM（？）

比如：http://www.microchip.com/pagehandler/en-us/family/32bit/architecture.html

就有：“Up to 512 KB Flash”

 

Nand Flash

Nand Flash中可能会涉及到bch算法。

 

之前写过的教程：

【详解】如何编写Linux下Nand Flash驱动

 

电源管理PMU

Power Management Unit

用于管理电源的。

可以控制各种硬件模块的电源，的电压，以达到：

  • 可以使得硬件工作稳定和正常
  • 可以实现功耗管理
    • 正常电压时，性能好，但是功耗大
    • 低电压时，功耗相应降低，但是性能相对弱

 

wiki的解释供参考：

http://en.wikipedia.org/wiki/Power_Management_Unit

 

实时时钟RTC(Real Time Clock)

RTC，常见的，嵌入式中的基本功能之一。

断电也可以正常运行。

 

比如：

http://www.freescale.com/zh-Hans/webapp/sps/site/prod_summary.jsp?code=MCF5227X

中，就有个RTC

 

折腾过的有：

【整理】linux下测试RTC驱动相关的命令date和hwclock常见用法简介

 

SD/MMC

详见：

【整理】嵌入式外设之SD/MMC

 

SSP

也是常见接口之一。

 

Synchronous Serial Port

http://en.wikipedia.org/wiki/Synchronous_Serial_Port

SSP与SPI接口的区别是什么？

http://zhidao.baidu.com/question/247087991.html

 

Touch Panel触摸屏

也是属于显示屏相关的，但是支持触摸。

 

TVOUT

显示内容输出格式之一。

显示到电视上。

包括对应的PAL或NTSC等格式。

 

UART/RS232/串口

详见：

【整理】嵌入式外设之RS232

 

WatchDog看门口

简称WDT

 

之前的部分整理，供参考：

什么是watchdog + 为何在要系统初始化的时候关闭watchdog

抽空再整理出单独教程。

 

JTAG

用于支持JTAG口去调试芯片

属于调试方面的东西

 

Ethernet

网卡，以太网卡

比如：http://www.microchip.com/pagehandler/en-us/family/32bit/architecture.html

就有：“10/100 Ethernet MAC with MII/RMII Interfaces”

 

总结

嵌入式系统，的开发过程中，

往往，更多的时候，可能就是去学习和了解这些外设的工作原理，

然后接着去实现对应的驱动。

这往往是常见的，典型的，嵌入式开发，所要做的事情之一。

 

其他相关的：

【整理】嵌入式各种外设的引脚的相通之处和不同点

【整理】嵌入式SoC中各种片内资源

【整理】嵌入式系统中各种软件功能模块

 

参考资料

What is the CRC Module?

Using the CRC Module on the Flexis AC Family

http://en.wikipedia.org/wiki/Analog_front-end

http://www.digikey.com/product-search/en/integrated-circuits-ics/data-acquisition-analog-front-end-afe/2556395


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