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1.1.7 外围接口

外围接口是(也称为外围设备接口和外部接口)SoC的重要组成部分,起到信息传输和存储的作用。外围接口一般包含外围控制器和接口电路。外围控制器负责接口协议的实现,接口电路完成与外围设备的互连。下面介绍SoC的常用外围接口。

1.UART接口

通用异步接收发送设备(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter,UART)接口是一种常用的串行通信接口,主要用于异步通信。UART接口通过供电线(VCC)、地线(GND)、数据发送(TX)端口和数据接收(RX)端口实现通信。其中,GND连接保证两设备共地,TX端口连接RX端口,实现数据传输。

在串行通信中,数据通过一条线路或一根导线逐位传输。在双向通信中,使用两根导线进行连续的串行数据传输。

根据应用和系统要求,串行通信需要的电路和导线较少,可降低实现成本。

UART接口基于异步串行通信。发送端将数据写入移位寄存器,然后发送数据帧,数据帧由起始位、数据位、奇偶校验位和停止位组成。接收端通过内部时钟信号控制,在每个时钟脉冲采样接收到的信号状态。UART使用缓冲区存储接收的数据,并向CPU报告新数据的可用性。

2.SDIO接口

安全数字输入输出(Secure Digital Input/Output,SDIO)接口是一种基于SD卡技术的扩展接口标准,其本质是对原有安全数字(Secure Digital,SD)存储标准的扩展,主要用于实现设备间的高效数据传输和多功能外围设备连接。

传统SD接口仅用于存储卡的读写,而SDIO接口在物理兼容SD卡插槽的基础上,增加了对输入输出设备的支持,允许设备通过同一接口实现数据传输与功能扩展。SDIO接口兼容之前的SD卡协议,定义了多种命令(如CMD5、CMD52、CMD53)来支持SDIO卡的使用。

SDIO设备通常被划分为多个功能单元,每个功能单元可被看作一个独立的外围设备,具有自己的寄存器和配置选项,主机可以通过发送特定的命令来选择和控制不同的功能单元,实现多样化的功能扩展。

3.I2C总线接口

I2C(Inter-Integrated Circuit,集成电路间)总线是由Philips公司开发的一种双向二线制同步串行总线。I2C是由串行数据线(Serial Data Line,SDA)和串行时钟线(Serial Clock Line,SCL)构成的串行总线,可发送和接收数据,用于实现两个器件之间的数据传输。

I2C总线基于主-从架构。主设备负责启动数据传输并产生时钟信号,从设备则根据主设备的指令进行数据的发送或接收。数据传输的方向取决于当前的数据传送方向,主设备可以发送数据给从设备,也可以接收从设备发送的数据。在这种模式下,主设备负责产生时钟信号并控制数据的传输过程。

I2C总线接口主要用于芯片间的通信。

4.PWM接口

PWM(Pulse Width Modulation,脉宽调制)的基本原理是通过改变信号的占空比来调节输出信号的有效功率。PWM接口是一种通过调节信号的脉冲宽度来控制功率传递的技术。它被广泛应用于各种电子设备,尤其是在电动机控制、亮度调节、音频输出、信号处理等方面。

5.SPI

串行外围接口(Serial Peripheral Interface,SPI)是一种广泛使用的同步串行通信协议接口,主要用于微控制器和各种外围设备之间的数据传输。SPI的作用如下。

● 同步数据传输:支持主设备和从设备之间的同步数据传输。

● 高速通信:相对于其他串行通信协议(如I2C),SPI提供更高的数据传输速率,适用于高速数据交换场景。

● 多设备连接:通过使用多个片选信号,SPI总线可以连接多个从设备。

SPI一般用作传感器接口、存储设备接口、显示屏接口和音频设备接口。SPI模块在嵌入式系统和电子产品中有广泛的应用,其高速和灵活的特点使其成为许多实时数据传输场景的首选。

6.GPIO接口

通用输入输出(General-Purpose Input/Output,GPIO)接口广泛用于微控制器、嵌入式系统,用于与外围设备进行通信,通过引脚提供数字输入、数字输出、模拟输入、模拟输出等功能。

7.USB接口

通用串行总线(Universal Serial Bus,USB)是一种连接计算机和外围设备的串口总线标准,也是一种输入输出接口的技术规范。USB接口广泛地应用于个人计算机和移动设备等通信产品。 eWG7fJ1DUelrzn0PGRWcFk40IvyUhwitzFWU6rmI/2FMpueUSk9syeDC+yEiGTJR

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