首先我们来看一下嵌入式WiFi的来源以及与普通WiFi的区别。

我们都知道笔记本、手机、平板电脑等这类产品具有强大的CPU和大容量的存储器进行网络通信数据的处理和存储，因此在使用WiFi时不需要额外的MCU，完全借助其高速处理器和庞大的软件系统。但是对于家电、仪表、LED灯等智能家居产品，因为该类产品的主控芯片可能是成本很低、功能简单的MCU，因此这类产品无法支持普通Wi-Fi的功能。同时，还有一个重要的原因就是普通Wi-F的功耗比较高，而嵌入式WIFI在功耗上做了很大的改善，比较适合对功耗要求高的无线家电设备。

基于上述原因，各个无线厂商相继推出了嵌入式WiFi模块。嵌入式WiFi模块的特点是软硬件集成度高，整个嵌入式WiFi模块集成了射频收发器、MAC、WIFI驱动、所有WIFI协议、无线安全协议、一键连接等。总之，一句话：嵌入式WiFi应物联网而生！

下面我们针对嵌入式WiFi与普通WiFi来进行对比，通过下表的对比，我们大致上可以理解到什么是嵌入式WiFi。

在分析WiFi驱动前，分享一下本人对Linux驱动的一些了解，其实纵观Linux众多的设备驱动，几乎都是以总线为载体，所有的数据传输都是基于总线形式的，即使设备没有所谓的总线接口，但是Linux还是会给它添加一条虚拟总线，如platform总线等；介于WIFI的驱动实在是太庞大了，同时又是基于比较复杂的USB总线，所以建议大家先了解一下USB设备驱动和网络设备驱动。

我们要看懂WiFi驱动，首先要明白WiFi的工作原理。从对于支持802.11n、802.11ac这些比较无线标准的WiFi芯片，其驱动程序也会越来越复杂。那么我们怎么入手去了解及分析它呢？

网上很多人分析Linux设备驱动都是从模块加载入手去分析它的驱动源码。以本人从事Linux设备驱动多年的经验，这确实是一条很直观又非常好的思路。但是这只局限于设备功能少、接口较简单、驱动源码较少的设备驱动。对于功能复杂、驱动源码庞大的设备驱动，根据这条思路，很多开发者可能会无耐心走下去，或者会走向死胡同。

现在我们可以这样来看，从硬件层面上看，WIFI设备与CPU通信是通过USB接口的，与其他WiFi设备之间的通信是通过无线射频（RF）。从软件层面上看，Linux操作系统要管理WiFi设备，那么就要将WiFi设备挂载到USB总线上，通过USB子系统实现管理。而同时为了对接网络，又将WiFi设备封装成一个网络设备。

我们以USB接口的WIFI模块进行分析：

（1）从USB总线的角度去看，它是USB设备；
（2）从Linux设备的分类上看，它又是网络设备；
（3）从WIFI本身的角度去看，它又有自己独特的功能及属性，因此它又是一个私有的设备。

通过上述的分析，我们只要抓住这三条线索深入去分析它的驱动源码，整个WIFI驱动框架就会浮现在你眼前。

1、现在我们先从USB设备开始，要写一个USB设备驱动，那么大致步骤如下：

（1）需要针对该设备定义一个USB驱动，对应到代码中即定义一个usb_driver结构体变量。代码如下：
struct usb_driver xxx_usb_wifi_driver;

（2）填充该设备的usb_driver结构体成员变量。代码如下：
static struct usb_driver xxx_usb_wifi_driver = {
.name = "XXX_USB_WIFI",
.probe= xxx_probe,
.disconnect= xxx_disconnect,
.suspend= xxx_suspend,
.resume= xxx_resume,
.id_table= xxx_table,
};

（3）将该驱动注册到USB子系统。代码如下：
usb_register(&xxx_usb_wifi_driver);

以上步骤只是一个大致的USB驱动框架流程，而最大和最复杂的工作是填充usb_driver结构体成员变量。以上步骤的主要工作是将USB接口的WIFI设备挂载到USB总线上，以便Linux系统在USB总线上就能够找到该设备。

2、接下来是网络设备的线索，网络设备驱动大致步骤如下：

（1）定义一个net_device结构体变量ndev。代码如下：
struct net_device *ndev;

（2）初始化ndev变量并分配内存。代码如下：
ndev=alloc_etherdev();

（3）填充ndev -> netdev_ops结构体成员变量。代码如下：
static const struct net_device_ops xxx_netdev_ops= {
.ndo_init= xxx_ndev_init,
.ndo_uninit= xxx _ndev_uninit,
.ndo_open= netdev_open,
.ndo_stop= netdev_close,
.ndo_start_xmit= xxx_xmit_entry,
.ndo_set_mac_address= xxx_net_set_mac_address,
.ndo_get_stats= xxx_net_get_stats,
.ndo_do_ioctl= xxx_ioctl,
};

（4）填充ndev->wireless_handlers结构体成员变量，该变量是无线扩展功能。代码如下：
ndev->wireless_handlers = (struct iw_handler_def *)&xxx_handlers_def;

（5）将ndev设备注册到网络子系统。代码如下：
register_netdev(ndev);

3、WiFi设备本身私有的功能及属性，如自身的配置及初始化、建立与用户空间的交互接口、自身功能的实现等。

（1）自身的配置及初始化。代码如下：
xxx_read_chip_info();
xxx_chip_configure();
xxx_hal_init();

（2）主要是在proc和sys文件系统上建立与用户空间的交互接口。代码如下：
xxx_drv_proc_init();
xxx_ndev_notifier_register();

（3）自身功能的实现，在前面已经讲解过WiFi的网络及接入原理，如扫描等。同时由于WiFi在移动设备中，相对功耗比较大，因此，对于功耗、电源管理也会在驱动中体现。

在单片机编程的过程中，如果一名设计者能够同时掌握多门编程语言，那么这名设计者肯定是一位非常优秀的人才。但是想要同时精通汇编、C语言、C++这三门语言实在是太难了，很多初学者在其中一门的学习中就已经到处碰壁，苦不堪言。本文特意为大家整理了拥有嵌入式编程领域多年工作经验的工程师意见，汇总成了一篇能够对嵌入式编程经验有着指导意义的注意事项，感兴趣的朋友快来看一看吧。

在单片机嵌入式编程中，最难的两部分是interrupt和MM(memory manage)，之所以有人觉得并不困难，那是因为太多数情况下芯片制造商都已经直接写好，但是如果设计者本身就在为芯片制造商工作，那就必须自己会写配置文件。

这两个东西之所以比较难是因为要用汇编或类C来写，属于比较低层的东西，中断有外部中断和内部中断，外部中断有两种实现模式，硬件中断模式和软件中断模式，相对来说比较简单，属于应用层面的，相比之下，内部中断就要复杂得多，内部中断主要是发生重起，总线出错、溢出、校验出错等情况产生的，很多软件开发人员基本上不写对应的中断服务程序，因为它太难了而且一般也用不到。但是一旦发生，那就是致命错误，因此从整个系统健壮性来考虑必须要有相应的ISR才行，这也是freescale的专家建议的，因所以下面就谈一下嵌入式编程应该注意的问题。

延时

嵌入式编程经常会涉及到硬件的操作，如ADC，打开或者关闭一个电流源，这些都是需要时间的，因此当在发出这些指令的时候立即读取寄存器的值是得不到想要的结果的，而且还找不出原因，有时候需要的延时还比较长，达到ms级，一般情况下us级就够了，根据各芯片的时钟频率而定，不单指MCU的总线时钟频率。

变量

一般来说如果非常明确某个变量的作用域和生命周期就应该定义相对的变量，如const、static等，这样不容易出错，不建议将所有变量都定义成全局变量，这样管理起来比较麻烦，程序一旦出错，破坏性也比较大，函数也是如此，全局变量和通用函数一定要申明，这样在调用的时候不容易出错，而且有些编译器对于未申明的函数是不会报错的，但在调用的时候又会发出类型隐含转换的警告，在这里就不举例子了，总之这点要特别小心。

宏定义

在程序编写过程对于一些特定的数字应该尽量使用宏定义，这样做有个好处就是比较直观，便于日后维护，要不然时间久了看到那个数字根本就想不起它代表什么意思，宏定义并不会给程序带来任何负担，因为它在编译的时候就已经全部替代了，所以尽可以广而用之。值得一提的是宏定义并不局限于使用常量，它可以定义函数，因为它是直接替换，因此避免了入栈和出栈，提高了程序执行的效率，但是同时增加了代码量，因此一般用比较简单的函数，它还有一个缺点是在替换的过程不检查参数类型是否正常，从而增加了安全隐患，解决此问题的方法是使用一个称之为inline的内联函数，它继承了宏定义的优点，又弥补了它的缺点，是个最佳的选择，但是这个属于C++的范畴，有一定的难度，在这里也不多讲，有兴趣的朋友可以参考一下相关资料。

浮点运算

大多数低档次的单片机都是不支持浮点运算的，因此在实际使用过程中也很少用到，因此为了降低成本，一般都去掉了浮点运算模块，这就带来了一个问题，如果万一要用到浮点运算怎么办?细心的朋友可能会发现，即使不具有浮点运算的单片机在仿真调试过程依然可以使用float or double的数据类型进行计算，而且结果也很准确，这是为什么呢?这个因为编译器自动调用了库函数来实现的，一般是通过迭代的方法，因此它的执行效率非常慢，不建议采用此方法，而通常采用的是“定点”的方法来解决这个问题，比如说一个32bit的数据，可以假定它的低8位是小数位，然后移位计算，类似于整数运算，这种方法比较复杂，但是可以非常精确，还有一种方法就是直接放大10的N次方倍进行整数的计算，可以得出近似值，因此为了不增加不必要的麻烦，应该总是尽量避免使用浮点运算，一般情况也都是可以避免的。

watch dog

以三重watch dog为例，watch dog1检查时钟频率，watch dog2监视一小段代码，它必须在一个比较短的时间里喂一次，一般要求在250us到650us之间喂一次，watch dog3监视一大段代码，要求在比较长的时间内喂一次，一般是100ms以内，三个条件必须同时满足才行，这要求对代码的执行过程非常清楚，或者将导致喂狗出错重起。

这里需要向大家强调的是，在单片机嵌入式的编程过程中程序的好坏往往是由细节决定的，一个程序写的是否详细、灵活，是与日积月累的知识积累与实际磨练成正比的。虽然编程是意见非常枯燥甚至乏味的过程，但成功后的喜悦能够让大家相信这份付出是值得的。

来源：互联网

随着Internet与网络的迅速发展并向家庭领域不断扩展，使消费电子、计算机、通信(3C)一体化趋势日趋明显，嵌入式系统再度成为研究与应用的热点。嵌入式实时Linux操作系统以价格低廉、功能强大又易于移植而正在被广泛采用，成为新兴的力量，如今随着WAP手机、PDA、机顶盒、及DVD/VCD播放机已经迅速普及，用户对这些手持式设备的GUI提出了更高的要求，希望能看到像PC机才拥有的华丽美观的GUI。GUI已经成为了人与机器沟通的桥梁，嵌入式系统对GUI的需求越来越高，而这一切均要求有一个轻型、占用资源少、高性能、高可靠、可配置及美观的GUI支持。

1 Java的图形界面工具

Java技术对于服务器，个人电脑和嵌入式系统来说是一项伟大的技术。由于其具有跨平台等特性。Java在服务器和桌面电脑方面的应用是非常成功的。然而在GUI方面，Java只用非常有限的一些特征去构建图形用户界面。其思想就是采用平台无关的Java应用程序接口打包到不同的操作系统来开发本地图形用户界面，被称之为抽象的窗口工具(AWT)。仅有普通的部件如文件域、文本区、选择框、单选按钮、列表框和按钮被AWT支持，图形和图像的特性支持非常有限，也就是说，只足够构建简单的applet程序。认识到需要更高级的图形用户界面组件和图形能力，Sun公司开发了Swing，Java 2D，Java3D，图像的输入/输出，以及Java高级图像(JAI)。Swing是用来构建Java图形界面的标准API(应用程序接口)，一些AWT类由Swing基础而来。它有一套完全的组件从按钮到文件域、表格、树型和文件编辑器。这些组件不依赖于操作系统本地的部件，而是用原始的图形像直线、矩形、文字画出。这种画代表感观插件，它能够模仿本地的感观。SWT是基于Java开发的，它的设计理念是最大化了操作系统的图形构件的API，就是说只要操作系统提供了相应图形的构件，那么SWT只是简单应用JNI技术调用它们，只有那些操作系统中不提供的构件，SWT才自己去做一个模拟的实现。另外SWT还提供对操作系统本地图形用户界面的直接访问，因此，基于SWT的Java应用程序拥有本地的图形用户界面并且可以和本地别的应用程序和部件集成在一起。使用SWT开发包，简单、跨平台、可靠等这些Jaya语言本身所具有的优点正渐渐融合到图形界面的应用程序开发中去。Java语言的另一扇成功之门正在逐渐打开。

2.1 SWT+GtkFB图形系统的体系结构

2.1.1 SWT

SWT处于体系机构的最上层，它与Java内的AwT和Swing同属于设计图形界面所需的高级函数库。而且SWT针对AWT 以及Swing的一些问题作了改善，如今它已发展成一套与作业系统无关的图形元件函数库。在元件的产生方面采用了适当的模拟，在基本的元件方面是采用原有作业系统的，对于较复杂的元件才用仿真的技术。基于SWT的Java应用程序拥有本地的图形用户界面，并且可以和本地别的应用程序，以及部件集成在一起。

SWT是基于Java语言开发出来的高级图形元件库，如图2所示SWT在Java端通过JNI(Java Native InteRFace)技术直接调用native端的GtkFB来使用操作系统的资源，JNI技术使得SWT程序可以与其他语言编写的Native端的代码互相协作，将它们整合在一起;另一方面可使运行在JVM(JAava虚拟机)中的SWT代码调用GtkFB库函数或其他程序;此外利用InvocatiON API，可将Java虚拟机嵌入到native端的应用中。JNI这个接口是双向的，相当于桥梁和纽带，它将SWT代码和native端的GtkFB代码连接起来。

如图1所示，GTK会用到几个连接库，如基本数据类型用的Glib库，它是由基础类、核心应用支持类、实用功能类、数据类和对象系统类五个部分组成的。

Pango是用于国际化文本的布局和显示的全功能框架。Pango可以处理以非从左到右方向排列的文本，并且可以容易地管理复杂语言，甚至还可以处理根据使用环境而采用不同形式的信函。例如它支持双向文本，用户可以将从左到右的文本和从右到左的文本混合编排;还可有用于确定各种复杂文本(如阿拉伯语和泰米尔语)形状的插件。Pango不仅仅是国际化，而且Pango库在Xft和XRender的支持下能很好地处理抗锯齿字体文本的显示。

Pango还支持各种图形格式如libpng，libjpeg，libtiff和Framebuffer port用的FreeType等。实际上GTK提供gdk-pixbuf，gdk和gtk三个连接库，其中Gdk-pixbuf让我们可做相关的图像工作，gdk是窗口绘图系统的抽象层，framebuffer相关的工作大部分在此完成，而gtk则是高层的应用程序接口。

Atk(Accessibility Toolkit)可访问性工具箱。GTK充分利用ATK使残障人士(如视力低下或行动不便)与GTK应用程序交互成为可能。

2.1.3 GtkFB的工作原理

DirectFB访问图形硬件设备依赖于操作系统提供的内核接口，即帧缓冲设备(FrameBuffer)。FrameBuffer实际上是用一块硬件来做显卡和软件之间的桥梁，Linux的内核将其开放出来，使用户的程序可以通过块内存来存取显卡。例如设定显示分辨率和色彩数、存取显示内存区等。不同的Linux需要提供针对不同显示硬件FrameBuffer的驱动程序，这就是说DirectFB需要运行于FramBuffer之上，然而Linux内核提供了常见芯片的FrameBuffer驱动。

当一个应用程序连接到GtkFB时会调用gtk_init()，如图3所示，此时GtkFB 启动Linux的Framebiffer，设定分辨率和色彩数，接下来打开键盘和鼠标等外设(PDA打开按键和触控屏幕).然后到特定目录去读取字型，最后对窗口和事件管理作初始化操作。GtkFB可以支持8、16、24、32bpp的framebuffer。

为了执行一个特定的图形操作，DirectFB芯片驱动程序将访问图形设备内存映射的I/O端口，并且把命令传递到图形设备卡的加速引擎。实际的硬件加速是完全在用户空间内完成的。

2.2 SWT+GtkFB图形系统的优点

2.2.1 内存消耗小、运行速度快特别适合嵌入式产品

由于GtkFB直接运行在FrameBufer之上，跳过X系统，这样省下了X Server这一部分资源，这使得在内存消耗、运行速度上得到显著提高。另外采用的JNI技术使得程序运行速度、事件的响应有较高的提高，能满足时间要求较为严格的实时应用场合。

2.2.2 系统稳定性好

SWT 的稳定性，关键是源于SWT 的设计理念。SWT最大化了操作系统的图形构件API，就是说只要操作系统提供了相应图形的构件，那么SWT只是应用JNI技术调用它们，只有那些操作系统中不提供的构件，SWT才自己去做一个模拟的实现。可以看出SWT性能上的稳定很大程度上取决于相应操作系统图形构件的稳定性。

2.2.3 易于移植和共享

SWT的API和桌面版完全相同，因而代码可以很容易地在桌面和嵌入式设备之间移植与共享。

2.2.4 小巧可配置

SWT采用了LGPL授权方式，用户可以自由地甚至是鼓励修改源代码使其更加满足用户的需求，很容易根据用户的需求来裁减特定的SWT+GtkFB，依据LGPL许可证，用户需要公布修改的源代码，但用户不必公布自给应用程序的源代码。

2.2.5 易于开发

SWT是基于Java语言开发的，具有平台独立性、面向对象、可移植、安全等Java语言所拥有特点。用户可以很容易的基于SWT提供的Widget(构件)开发出满足自己需要的Widget，而且很容易地使用这些Widget去构建应用程序。

3 SWT+GtkFB图形系统的实现

3.1 前期准备

1. Flash 存储器

（1）Flash 存储器是一种非易失性存储器，根据结构的不同可以将其分为 NOR Flash 和 NAND Flash 两种。

（2） Flash 存储器的特点：

A、 区块结构：在物理上分成若干个区块，区块之间相互独立。

B、 先擦后写：Flash 的写操作只能将数据位从1写成0，不能从0写成1，所以在对存储器进行写入之前必须先执行擦除操作，将预写入的数据位初始化为1。擦除操作的最小单位是一个区块，而不是单个字节。

C、 操作指令：执行写操作，它必须输入一串特殊指令（NOR Flash）或者完成一段时序（NAND Flash ）才能将数据写入。

D、 位反转：由于 Flash 的固有特性，在读写过程中偶尔会产生一位或几位的数据错误。位反转无法避免，只能通过其他手段对结果进行事后处理。

E、 坏块：区块一旦损坏，将无法进行修复。对已损坏的区块操作其结果不可预测。

（3） NOR Flash 的特点：

应用程序可以直接在闪存内运行，不需要再把代码读到系统 RAM 中运行。NOR Flash 的传输效率很高，在1MB~4MB 的小容量时具有很高的成本效益，但是很低的写入和擦除速度大大影响了它的性能。

（4） NAND Flash 的特点

能够提高极高的密度单元，可以达到高存储密度，并且写入和擦除的速度也很快，这也是为何所有的 U盘都使用 NAND Flash 作为存储介质的原因。应用 NAND Flash 的困难在于闪存需要特殊的系统接口。

（5）NOR Flash 与 NAND Flash 的 区别：

A、NOR Flash 的读速度比 NAND Flash 稍快一些。

B、NAND Flash 的擦除和写入速度比 NOR Flash 快很多

C、NAND Flash 的随机读取能力差，适合大量数据的连续读取。

D、NOR Flash 带有 SRAM 接口，有足够的地址引进来寻址，可以很容易地存取其内部的每一个字节。NAND Flash 的地址、数据和命令共用8位总线（有写公司的产品使用16位），每次读写都要使用复杂的 I/O 接口串行地存取数据。

E、NOR Flash 的容量一般较小，通常在1MB~8MB 之间；NAND Flash 只用在8MB 以上的产品中 。因此，NOR Flash 只要应用在代码存储介质中，NAND Flash 适用于资料存储。

F、NAND Flash 中每个块的最大擦写次数是一百万次，而 NOR Flash 是十万次。

G、NOR Flash 可以像其他内存那样连接，非常直接地使用，并可以在上面直接运行代码；NAND Flash需要特殊的 I/O 接口，在使用的时候，必须先写入驱动程序，才能继续执行其他操作。因为设计师绝不能向坏块写入，这就意味着在 NAND Flash 上自始至终必须进行虚拟映像。

H、NOR Flash 用于对数据可靠性要求较高的代码存储、通信产品、网络处理等领域，被成为 代码闪存；NAND Flash 则用于对存储容量要求较高的 MP3、存储卡、U 盘等领域，被成为 数据闪存。

2 、 RAM 存储器

（1）SRAM 的特点：

SRAM 表示 静态随机存取存储器，只要供电它就会保持一个值，它没有刷新周期，由 触发器构成基本单元， 集成度低，每个 SRAM 存储单元由6 6 6 6 个晶体管组成，因此其 成本较高。它具有 较高速率，常用于高速缓冲存储器。

通常 SRAM 有4种引脚：

CE：片选信号，低电平有效。
R/W：读写控制信号。
ADDRESS：一组地址线。
DATA ：用于数据传输的一组双向信号线。

（2）DRAM 的特点：

DRAM 表示 动态随机存取存储器。这是一种 以电荷形式进行存储的半导体存储器。它的每个存储单元由 一个晶体管和一个电容器组成，数据存储在电容器中。电容器会由于漏电而导致电荷丢失，因而 DRAM器件是不稳定的。它必须有规律地 进行刷新，从而将数据保存在存储器中。

DRAM 的接口比较复杂，通常有一下引脚：

CE：片选信号，低电平有效。
R/W：读写控制信号。
RAS：行地址选通信号，通常接地址的高位部分。
CAS：列地址选通信号，通常接地址的低位部分。
ADDRESS：一组地址线。
DATA ：用于数据传输的一组双向信号线。

（3）SDRAM 的特点：

SDRAM 表示 同步动态随机存取存储器。同步是指内存工作需要同步时钟，内部的命令发送与数据的传输都以它为基准；动态是指存储器阵列需要不断的刷新来保证数据不丢失。它通常只能工作在 133MHz 的主频。

（4）DDRAM 的特点

DDRAM 表示 双倍速率同步动态随机存取存储器，也称 DDR。DDRAM 是基于 SDRAM 技术的，SDRAM 在一个时钟周期内只传输一次数据，它是在时钟的上升期进行数据传输；而 DDR 内存则是一个时钟周期内传输两次次数据，它能够在时钟的上升期和下降期各传输一次数据。在133MHz 的主频下，DDR内存带宽可以达到133×64b/8×2＝2.1GB/s。

3、 GPIO 原理与结构

GPIO 是 I/O 的最基本形式，它是一组输入引脚或输出引脚。有些 GPIO 引脚能够加以编程改变工作方向，通常有两个控制寄存器：数据寄存器和数据方向寄存器。数据方向寄存器设置端口的方向。如果将引脚设置为输出，那么数据寄存器将控制着该引脚状态。若将引脚设置为输入，则此输入引脚的状态由引脚上的逻辑电路层来实现对它的控制。

4、 A/D 接口

（1）A/D 转换器是把电模拟量转换为数字量的电路。实现 A/D 转换的方法有很多，常用的方法有计数法 、双积分法和逐次逼进法。

（2）计数式 A/D 转换法

其电路主要部件包括：比较器、计数器、D/A 转换器和标准电压源。

其 工作原理简单来说就是，有一个计数器，从0开始进行加1计数，每进行一次加1，该数值作为 D/A 转换器的输入，其产生一个比较电压 V O 与输入模拟电压 V IN 进行比较。如果 V O 小于 V IN 则继续进行加1计数 ，直到 V O 大于 V IN ，这时计数器的累加数值就是 A/D 转换器的输出值。这种转换方式的 特点是简单，但是速度比较慢，特别是模拟电压较高时，转换速度更慢。例如对于一个8位 A/D 转换器，若输入模拟量为最大值，计数器要从0开始计数到255，做255次 D/A 转换和电压比较的工作，才能完成转换。

（3）双积分式 A/D 转换法

其电路主要部件包括：积分器、比较器、计数器和标准电压源。其 工作原理是，首先电路对输入待测电压进行固定时间的积分，然后换为标准电压进行固定斜率的反向积分，反向积分进行到一定时间，便返回起始值。由于使用固定斜率，对标准电压进行反向积分的时间正比于输入模拟电压值，输入模拟电压越大，反向积分回到起始值的时间越长。只要用标准的高频时钟脉冲测定反向积分花费的时间，就可以得到相应于输入模拟电压的数字量，也就完成了 A/D 转换。其 特点是，具有很强的抗工频干扰能力，转换精度高，但转换速度慢，通常转换频率小于10Hz，主要用于数字式测试仪表、温度测量等方面。

（4）逐次逼近式 A/D 转换法

其电路主要部件包括：比较器、D/A 转换器、逐次逼近寄存器和基准电压源。其 工作原理是，实质上就是对分搜索法，和平时天平的使用原理一样。在进行 A/D 转换时，由 D/A 转换器从高位到低位逐位增加转换位数，产生不同的输出电压，把输入电压与输出电压进行比较而实现。首先使最高位为1，这相当于取出基准电压的1/2与输入电压比较，如果在输入电压小于1/2的基准电压，则最高位置0，反之置1。之后，次高位置1，相当于在1/2的范围中再作对分搜索，以此类推，逐次逼近。其 特点是，速度快，转换精度高，对 N 位 A/D 转换器只需要 M 个时钟脉冲即可完成，一般可用于测量几十到几百微秒的过渡过程的变化，是目前应用最普遍的转换方法。

（5）A/D 转换的重要指标

A、 分辨率：反映 A/D 转换器对输入微小变化响应的能力，通常用数字输出最低位（LSB）所对应的模拟电压的电平值表示。n 位 A/D 转换器能反映1/2 n 满量程的模拟输入电平。

B、 量程：所能转换的模拟输入电压范围，分为单极性和双极性两种类型。

C、 转换时间：完成一次 A/D 转换所需要的时间，其倒数为转换速率。

D、 精度：精度与分辨率是两个不同的概念，即使分辨率很高，也可能由于温漂、线性度等原因使其精度不够高。精度有绝对精度和相对精度两种表示方法。通常用数字量的最低有效位 LSB 的分数值来表示绝对精度，用其模拟电压满量程的百分比来表示相对精度。例如，满量程10V，10位 A/D 芯片，若其绝对精度为±1/2LSB，则其最小有效位 LSB 的量化单位为 ：10/1024＝9.77mv，其绝对精度为9.77mv/2＝4.88mv，相对精度为：0.048％。

5 、 D/A 接口基本

（1）D/A 转换器使将数字量转换为模拟量。

（2）在集成电路中，通常采用 T 型网络实现将数字量转换为模拟电流，再由运算放大器将模拟电路转换为模拟电压。进行 D/A 转换实际上需要上面的 两个环节。

（3）D/A 转换器的分类：

A、 电压输出型：常作为高速 D/A 转换器。
B、 电流输出型：一般外接运算放大器使用。
C、 乘算型：可用作调制器和使输入信号数字化地衰减。

（4）D/A 转换器的主要指标：分辨率、建立时间、线性度、转换精度、温度系数。

6 、键盘接口

（1）键盘的两种形式：线性键盘和矩阵键盘。

（2）识别键盘上的闭合键通常有两种方法：行扫描法和行反转法。

（3）行扫描法是矩阵键盘按键常用的识别方法，此方法分为两步进行：

A、识别键盘哪一列的键被按下：让所有行线均为低电平，查询各列线电平是否为低，如果有列线为低，则说明该列有按键被按下，否则说明无按键按下。

B、如果某列有按键按下，识别键盘是哪一行按下：逐行置低电平，并置其余各行为高电平，查询各列的变化，如果列电平变为低电平，则可确定此行此列交叉点处按键被按下。

7 、显示接口

（1）LCD 的基本原理是，通过给不同的液晶单元供电，控制其光线的通过与否，从而达到显示的目的。

（2）LCD 的光源提供方式有两种： 投射式和 反射式。笔记本电脑的 LCD 显示器为投射式，屏的背后有一个光源，因此外界环境可以不需要光源。一般微控制器上使用的 LCD 为反射式，需要外界提供电源，靠反射光来工作。 电致发光（ EL ）是液晶屏提供光源的一种方式。

（3）按照液晶 驱动方式分类，常见的 LCD 可以分为三类：扭转向列类（TN）、超扭曲向列型（STN）和薄膜晶体管型（TFT）。

（4）市面上出售的 LCD 有两种类型：带有驱动电路的 LCD 显示模块，只要 总线方式驱动；没有驱动电路的 LCD 显示器，使用 控制器扫描方式。

（5）通常，LCD 控制器工作的时候，通过 DMA 请求总线，直接通过 SDRAM 控制器读取 SDRAM 中指定地址（显示缓冲区）的数据，此数据经过 LCD 控制器转换成液晶屏扫描数据格式，直接驱动液晶显示器。

（6）VGA 接口本质上是一个 模拟接口，一般都采用统一的 15 引脚接口，包括2个 NC 信号、3根显示器数据总线、5个 GND 信号、3个 RGB 色彩分量、1个行同步信号和1个场同步信号。其色彩分量采用的电平标准为 EIA 定义的 RS343 标准。

8 、触摸屏接口

（1）按工作原理分，触摸屏可以分为：表面声波屏、电容屏、电阻屏和红外屏几种。

（2）触摸屏的控制采用专业芯片，例如 ADS7843。（具体工作原理看《教程》176页）。

9 、音频接口

（1）基本原理：麦克风输入的数据经音频编解码器解码完成 A/D 转换，解码后的音频数据通过音频控制器送入 DSP 或 CPU 进行相应的处理，然后数据经音频控制器发送给音频编码器，经编码 D/A 转换后由扬声器输出。

（2）数字音频的格式有多种，最常用的是下面三种：

A、 采用数字音频 （ PCM） ）：是 CD 或 DVD 采用的数据格式。其采样频率为44.1kHz。精度为16位时 ，PCM 音频数据速率为1.41Mb/s；精度为32位时为2.42 Mb/s。一张700MB 的 CD 可以保存大约60分钟的16位 PCM 数据格式的音乐。

B、 MPEG 层3 3 3 3频 音频 （ MP3） ）：MP3播放器采用的音频格式。立体声 MP3数据速率为112kb/s 至128kb/s。

C、 ATSC 数字音频压缩标准 （ AC3） ）：数字 TV、HDTV 和电影数字音频编码标准，立体声 AC3编码后的数据速率为192kb/s。

（3）IIS 是音频数据的编码或解码常用的串行音频数字接口。IIS 总线只处理声音数据，其他控制信号等则需要单独传输。IIS 使用了3根串行总线：数据线 SD、字段选择线 WS、时钟信号线 SCK。

（4）当接收方和发送方的数据字段宽度不一样时，发送方不考虑接收方的数据字段宽度。如果发送方发送的数据字段小于系统字段宽度，就在低位补0；如果发送方的数据宽度大于接收方的宽度，则超过 LSB的部分被截断。字段选择 WS 用来选择左右声道，WS=0表示选择左声道；WS=1表示选择右声道。此外 ，WS 能让接收设备存储前一个字节，并准备接收下一个字节。

10 、串行接口

（1）串行通信是指，使数据一位一位地进行传输而实现的通信。与并行通信相比，串行通信具有传输线少、成本低等优点，特别适合远距离传送；缺点使速度慢。

（2）串行数据传送有3种基本的通信模式：单工、半双工、全双工。

（3）串行通信在信息格式上可以分为2种方式：同步通信和异步通信。

A、 异步传输：把每个字符当作独立的信息来传输，并按照一固定且预定的时序传送，但在字符之间却取决于字符与字符的任意时序。异步通信时，字符是一帧一帧传送的，每帧字符的传送靠起始位来同步。一帧数据的各个代码间间隔是固定的，而相邻两帧数据其时间间隔是不固定的。

B、 同步传输：同步方式不仅在字符之间是同步的，而且在字符与字符之间的时序仍然是同步的，即同步方式是将许多字符聚集成一字符块后，在每块信息之前要加上1～2个同步字符，字符块之后再加入适当的错误检测数据才传送出去。

（4）异步通信必须遵循3项规定：

A、字符格式：起始位＋数据＋校验位＋停止位（检验位可无），低位先传送。
B、波特率：每秒传送的位数。
C、校验位：奇偶检验。
a、奇校验：要使字符加上校验位有奇数个“1”。
b、偶检验：要使字符加上校验位有偶数个“1”。

（5）RS－232C 的电气特性： 负逻辑。

A、在 TxD 和 RxD 上：逻辑1为－3V～－15V，逻辑0为3V～15V。
B、在 TES、CTS、DTR、DCD 等控制线上：
信号有效（ON 状态）为3V～15V
信号无效（OFF 状态）为－3V～－15V

（6）TTL 标准与 RS-232C 标准之间的电平转换利用集成芯片 RS232实现。（详见《教程》182页）

（7）RS-422串行通信接口

A、RS-422是一种单机发送、多机接收的单向、平衡传输规范，传输速率可达10Mb/s。
B、RS-422采用 差分传输方式，也称做平衡传输，使用一对双绞线。
C、RS-422需要一终端电阻，要求其阻值约等于传输电缆的特性阻抗。

（8）RS-485串行总线接口

A、RS-485是在 RS-422的基础上建立的标准，增加了多点、双向通信能力，通信距离可为几十米到上千米。
B、RS-485收发器采用 平衡发送和 差分接收，具有抑制共模干扰的能力。
C、RS-485需要两个终端电阻。在近距离（300m 一下）传输可不需要终端电阻。

11 、并行接口

（1）并行接口的数据传输率比串行接口快8倍，标准并行接口的数据传输率为1Mb/s，一般用来连接打印机、扫描仪等，所以又称打印口。

（2）并行接口可以分为 SPP（标准并口）、EPP（增强型并口）和 ECP（扩展型并口）。

（3）并行总线分为标准和非标准两类。常用的并行标准总线有 IEEE 488总线和 ANSI SCSI 总线。MXI总线是一种高性能非标准的通用多用户并行总线。

LCD的接口有多种，分类很细。主要看的驱动方式和控制方式，目前手机上的彩色的连接方式一般有这么几种：MCU模式，RGB模式，SPI模式，VSYNC模式，MDDI模式，DSI模式。MCU模式(也写成MPU模式的)。只有TFT模块才有RGB接口。

但应用比较多的就是MUC模式和RGB模式，区别有以下几点：

1.MCU接口：会解码命令，由ming generator产生时序信号，驱动COM和SEG驱器。
RGB接口：在写LCD register setng时，和MCU接口没有区别。区别只在于图像的写入方式。

2.用MCU模式时由于数据可以先存到IC内部GRAM后再往屏上写，所以这种模式LCD可以直接接在MEMORY的总线上。

用RGB模式时就不同了，它没有内部RAM，HSYNC，VSYNC，ENABLE，CS，RESET，RS可以直接接在MEMORY的GPIO口上，用GPIO口来模拟波形。

3.MPU接口方式：显示数据写入DDRAM，常用于静止图片显示。
RGB接口方式：显示数据不写入DDRAM，直接写屏，速度快，常用于显示视频或动画用。

MCU接口和RGB接口主要的区别是：
MCU接口方式：显示数据写入DDRAM，常用于静止图片显示。
RGB接口方式：显示数据不写入DDRAM，直接写屏，速度快，常用于显示视频或动画用。

MCU模式

因为主要针对单片机的领域在使用，因此得名。后在中低端手机大量使用，其主要特点是价格便宜的。

MCU-LCD接口的标准术语是Intel提出的8080总线标准，因此在很多文档中用I80 来指MCU-LCD屏。主要又可以分为8080模式和6800模式，这两者之间主要是时序的区别。数据位传输有8位，9位，16位，18位，24位。连线分为：CS/，RS(寄存器选择)，RD/，WR/，再就是数据线了。

优点是：控制简单方便，无需时钟和同步信号。
缺点是：要耗费GRAM，所以难以做到大屏(3.8以上)。

对于MCU接口的LCM，其内部的芯片就叫LCD驱动器。主要功能是对主机发过的数据/命令，进行变换，变成每个象素的RGB数据，使之在屏上显示出来。这个过程不需要点、行、帧时钟。

MCU接口的LCD的DriverIC都带GRAM，Driver IC作为MCU的一片协处理器，接受MCU发过来的Command/Data，可以相对独立的工作。对于MCU接口的LCM(LCD Module)，其内部的芯片就叫LCD驱动器。主要功能是对主机发过的数据/命令，进行变换，变成每个象素的RGB数据，使之在屏上显示出来。这个过程不需要点、行、帧时钟。

M6800模式

M6800模式支持可选择的总线宽度8/9/16/18-bit(默认为8位)，其实际设计思想是与I80的思想是一样的，主要区别就是该模式的总线控制读写信号组合在一个引脚上(/WR)，而增加了一个锁存信号(E)数据位传输有8位，9位，16位和18位。

I8080模式

I80模式连线分为：CS/，RS(寄存器选择)，RD/，WR/，再就是数据线了。优点是：控制简单方便，无需时钟和同步信号。缺点是：要耗费GRAM，所以难以做到大屏(QVGA以上)。

MCU接口标准名称是I80，管脚的控制脚有5个：
- CS 片选信号
- RS (置1为写数据，置0为写命令)
- /WR (为0表示写数据) 数据命令区分信号
- /RD (为0表示读数据)
- RESET 复位LCD( 用固定命令系列 0 1 0来复位)

VSYNC模式

该模式其实就是就是在MCU模式上加了一个VSYNC信号，应用于运动画面更新，这样就与上述两个接口有很大的区别。该模式支持直接进行动画显示的功能，它提供了一个对MCU接口最小的改动，实现动画显示的解决方案。在这种模式下，内部的显示操作与外部VSYNC信号同步。可以实现比内部操作更高的速率的动画显示。但由于其操作方式的不同，该模式对速率有一个限制，那就是对内部SRAM的写速率一定要大于显示读内部SRAM的速率。

RGB模式

大屏采用较多的模式，数据位传输也有6位，16位和18位，24位之分。连线一般有：VSYNC，HSYNC，DOTCLK，CS，RESET，有的也需要RS，剩下就是数据线。它的优缺点正好和MCU模式相反。

MCU-LCD屏它与RGB-LCD屏主要区别在于显存的位置。RGB-LCD的显存是由系统内存充当的，因此其大小只受限于系统内存的大小，这样RGB-LCD可以做出较大尺寸，象现在4.3“只能算入门级，而MID中7”，10“的屏都开始大量使用。而MCU-LCD的设计之初只要考虑单片机的内存较小，因此都是把显存内置在LCD模块内部。然后软件通过专门显示命令来更新显存，因此MCU屏往往不能做得很大。同时显示更新速度也比RGB-LCD慢。显示数据传输模式也有差别。RGB屏只需显存组织好数据。启动显示后，LCD-DMA会自动把显存中的数据通过RGB接口送到LCM。而MCU屏则需要发送画点的命令来修改MCU内部的RAM(即不能直接写MCU屏的RAM)。所以RGB显示速度明显比MCU快，而且播放视频方面，MCU-LCD也比较慢。

对于RGB接口的LCM，主机输出的直接是每个象素的RGB数据，不需要进行变换(GAMMA校正等除外)，对于这种接口，需要在主机部分有个LCD控制器，以产生RGB数据和点、行、帧同步信号。

彩色TFT液晶屏主要有2种接口：TTL接口(RGB颜色接口)， LVDS接口(将RGB颜色打包成差分信号传输)。TTL接口主要用于12.1寸一下的小尺寸TFT屏，LVDS接口主要用于8寸以上的大尺寸TFT屏。TTL接口线多，传输距离短;LVDS接口传输距离长，线的数量少。大屏采用较多的模式，控制脚是VSYNC，HSYNC，VDEN，VCLK， S3C2440最高支持24个数据脚，数据脚是VD[23-0]。

CPU或显卡发出的图像数据是TTL信号(0-5V、0-3.3V、0-2.5V、或0-1.8V)，LCD本身接收的也是TTL信号，由于TTL信号在高速率的长距离传输时性能不佳，抗干扰能力比较差，后来又提出了多种传输模式，比如LVDS、TDMS、GVIF、P&D、DVI和DFP等。他们实际上只是将CPU或显卡发出的TTL信号编码成各种信号以传输，在LCD那边将接收到的信号进行解码得到TTL信号。

但是不管采用何种传输模式，本质的TTL信号是一样的。

注意：TTL/LVDS分别是两种信号的传输模式，TTL是高电平表示1，低电平表示0的模式，LVDS是正负两个对应波形，用两个波形的差值来表示当前是1还是0。

SPI模式

采用较少，有3线和4线的，连线为CS/，SLK，SDI，SDO四根线，连线少但是软件控制比较复杂。

MDDI模式(MobileDisplayDigitalInterface)

高通公司于2004年提出的接口MDDI，通过减少连线可提高移动电话的可靠性并降低功耗，这将取代SPI模式而成为移动领域的高速串行接口。 连线主要是host_data，host_strobe，client_data，client_strobe，power，GND几根线。

DSI模式

该模式串行的双向高速命令传输模式，连线有D0P，D0N，D1P，D1N，CLKP，CLKN。