嵌入式硬件平臺(tái)

嵌入式系統(tǒng)原理與應(yīng)用第三章嵌入式硬件平臺(tái)第三章嵌入式硬件平臺(tái)3.1引言

3.2嵌入式硬件平臺(tái)概述

3.3總線

3.4存儲(chǔ)設(shè)備3.5I/O設(shè)備3.6通信設(shè)備3.7其它3.1引言

嵌入式系統(tǒng)的硬件除了核心部件——嵌入式處理器，還包括存儲(chǔ)器系統(tǒng)、外圍接口部件以及連接各種設(shè)備的總線系統(tǒng)。其中，存儲(chǔ)器是嵌入式系統(tǒng)存放數(shù)據(jù)和程序的功能部件；而外圍設(shè)備決定了應(yīng)用于不同領(lǐng)域的嵌入式系統(tǒng)的獨(dú)特功能。第三章嵌入式硬件平臺(tái)3.1引言

3.2嵌入式硬件平臺(tái)概述

3.3總線

3.4存儲(chǔ)設(shè)備3.5I/O設(shè)備3.6通信設(shè)備3.7其它圖3-1 嵌入式系統(tǒng)的硬件組成嵌入式系統(tǒng)的硬件是以嵌入式處理器為中心，由存儲(chǔ)器、I/O單元電路、通信模塊、外部設(shè)備等必要的輔助接口組成。在實(shí)際應(yīng)用中，嵌入式系統(tǒng)硬件配置非常精簡，除了微處理器和基本的外圍電路以外，其余的電路可以根據(jù)需要和成本進(jìn)行裁剪、定制。通常，嵌入式系統(tǒng)還包括人機(jī)交互界面，用于系統(tǒng)與人的交互。人機(jī)界面常常使用鍵盤、液晶屏、觸摸屏等部件，以方便與人的交互操作。3.2嵌入式硬件平臺(tái)概述存儲(chǔ)器是構(gòu)成嵌入式系統(tǒng)硬件的重要組成部分。在嵌入式系統(tǒng)中使用的存儲(chǔ)器可以是內(nèi)部存儲(chǔ)器，也可以是外部存儲(chǔ)器。嵌入式處理器工作時(shí)必須有附屬電路支持。在設(shè)計(jì)其硬件電路時(shí)，常常將它們與嵌入式處理器設(shè)計(jì)成一個(gè)模塊，形成處理器子系統(tǒng)。嵌入式處理器在功能上與通用處理器的區(qū)別在于嵌入式處理器上集成了大量的I/O電路。用戶在開發(fā)時(shí)，根據(jù)系統(tǒng)需求選擇嵌入式處理器，而不是選擇嵌入式處理器另外配合I/O電路。3.2嵌入式硬件平臺(tái)概述第三章嵌入式硬件平臺(tái)3.1引言

3.2嵌入式硬件平臺(tái)概述

3.3總線

3.4存儲(chǔ)設(shè)備3.5I/O設(shè)備3.6通信設(shè)備3.7其它3.3總線3.3.1總線協(xié)議3.3.2DMA3.3.3總線配置3.3.4總線實(shí)例3.3.1總線協(xié)議3.3總線握手協(xié)議總線讀寫1．握手協(xié)議

總線協(xié)議中的基本構(gòu)件是四周期握手協(xié)議。總線握手的作用是控制每個(gè)總線周期中數(shù)據(jù)傳送的開始和結(jié)束，從而實(shí)現(xiàn)兩個(gè)設(shè)備間協(xié)調(diào)和配合，保證數(shù)據(jù)傳送的可靠性。握手使用兩根用來進(jìn)行握手的電線enq（表示查詢）和ack（表示應(yīng)答）。在握手期間，使用專用的電線來傳輸數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)握手線必須以某種方式用信號(hào)的電壓變化來表明整個(gè)總線傳輸周期的開始和結(jié)束，以及在整個(gè)周期內(nèi)每個(gè)子周期的開始和結(jié)束。3.3.1總線協(xié)議四周期握手協(xié)議2．總線讀寫

1.2.2嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)微處理器總線在握手基礎(chǔ)上為CPU和系統(tǒng)其他部分建立通信。基本的總線操作包括讀和寫。

2．總線讀寫

1.2.2嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)總線行為經(jīng)常用時(shí)序圖來說明，時(shí)序圖表示了總線上的信號(hào)如何隨時(shí)間變化。2．總線讀寫

1.2.2嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)通?？梢杂每偩€握手信號(hào)來執(zhí)行突發(fā)傳輸。2．總線讀寫

1.2.2嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)總線事務(wù)的狀態(tài)機(jī)是對(duì)時(shí)序圖的有效補(bǔ)充。當(dāng)CPU決定執(zhí)行一個(gè)讀事務(wù)，它轉(zhuǎn)換到新狀態(tài)，并發(fā)給讓設(shè)備正確工作的總線信號(hào)；而設(shè)備狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖捕獲了它這一端的總線協(xié)議狀態(tài)。3.3總線3.3.1總線協(xié)議3.3.2DMA3.3.3總線配置3.3.4總線實(shí)例3.3.2DMA3.3總線標(biāo)準(zhǔn)總線事務(wù)要求CPU在每個(gè)讀寫事務(wù)中間，解決了CPU與其他設(shè)備的信息交換問題。某些數(shù)據(jù)傳輸不需要CPU介入，如I/O設(shè)備和存儲(chǔ)器之間的數(shù)據(jù)交換。要實(shí)現(xiàn)這類操作，就要求CPU以外的設(shè)備單元能夠控制總線上的操作。存在的問題3.3.2DMA3.3總線

直接存儲(chǔ)器訪問（DirectMemery－Access，DMA）是允許讀寫不由CPU控制的總線操作。DMA使用一種稱為DMA控制器的專用硬件來完成外設(shè)與存儲(chǔ)器之間的高速數(shù)據(jù)傳送。DMA控制器從CPU請(qǐng)求總線控制；得到控制權(quán)后，控制器能像CPU那樣提供內(nèi)存的地址和必要的讀寫控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)直接在設(shè)備和存儲(chǔ)器之間執(zhí)行讀寫操作。圖3-7 帶DMA控制器的總線3.3總線

3.3.1總線協(xié)議

3.3.2DMA3.3.3總線配置3.3.4總線實(shí)例3.3.3總線配置3.3總線一個(gè)微處理器系統(tǒng)可能使用多條總線來連接設(shè)備。圖3-8 多總線系統(tǒng)3.3.3總線配置3.3總線使用這樣的總線配置主要考慮到以下幾個(gè)原因:高速總線通常提供較寬的數(shù)據(jù)連接。高速總線通常要更昂貴的電路和連接器，可以通過使用較慢的、比較便宜的總線來降低低速設(shè)備成本。橋允許總線獨(dú)立操作，因此可以在I/O操作中提供并行性。3.3總線

3.3.1總線協(xié)議

3.3.2DMA

3.3.3總線配置

3.3.4總線實(shí)例3.3.4總線實(shí)例3.3總線ARMAMBA總線系統(tǒng)3.3.3總線配置3.3總線使用這樣的總線配置主要考慮到以下幾個(gè)原因:高速總線通常提供較寬的數(shù)據(jù)連接。高速總線通常要更昂貴的電路和連接器，可以通過使用較慢的、比較便宜的總線來降低低速設(shè)備成本。橋允許總線獨(dú)立操作，因此可以在I/O操作中提供并行性。圖3-7 帶DMA控制器的總線第三章嵌入式硬件平臺(tái)3.1引言

3.2嵌入式硬件平臺(tái)概述

3.3總線

3.4存儲(chǔ)設(shè)備3.5I/O設(shè)備3.6通信設(shè)備3.7其它3.4存儲(chǔ)設(shè)備存儲(chǔ)器用來存放計(jì)算機(jī)工作所必須的數(shù)據(jù)和程序，在嵌入式系統(tǒng)中普遍使用。嵌入式微處理器在運(yùn)行時(shí)，大部分總線周期都是用于對(duì)存儲(chǔ)器的讀/寫訪問。存儲(chǔ)器系統(tǒng)性能的好壞將在很大程度上影響嵌入式系統(tǒng)的性能。為了追求存儲(chǔ)器的高性能，一方面要從存儲(chǔ)單元的設(shè)計(jì)、制造上研究改進(jìn)；另一方面從存儲(chǔ)器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)上探索、優(yōu)化。3.4存儲(chǔ)設(shè)備3.4.1嵌入式系統(tǒng)存儲(chǔ)器子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)3.4.2RAM3.4.2ROM3.4.3Flash3.4.1嵌入式系統(tǒng)存儲(chǔ)器子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)3.4存儲(chǔ)設(shè)備嵌入式系統(tǒng)的存儲(chǔ)器子系統(tǒng)與通用計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器子系統(tǒng)的功能并無明顯的區(qū)別。這決定了嵌入式系統(tǒng)的存儲(chǔ)器子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)和方法也可以采用通用計(jì)算機(jī)的方法，尤其是嵌入通用計(jì)算機(jī)的大型嵌入式系統(tǒng)更是如此。存儲(chǔ)器子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的首要目標(biāo)是使存儲(chǔ)器在工作速度上很好的與處理器匹配，并滿足各種存取需要。因此，體系結(jié)構(gòu)的特性能夠提高存儲(chǔ)系統(tǒng)的速度和容量。

3.4.1嵌入式系統(tǒng)存儲(chǔ)器子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)3.4存儲(chǔ)設(shè)備大量使用高速存儲(chǔ)器，使它們?cè)谒俣壬吓c處理器相吻合，能夠簡便地解決問題，但受到經(jīng)濟(jì)上的限制。在實(shí)際的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，總是采用分級(jí)的方法來設(shè)計(jì)整個(gè)存儲(chǔ)器系統(tǒng)。全部存儲(chǔ)系統(tǒng)分為四級(jí)，即寄存器組、高速緩存、內(nèi)存和外存。它們?cè)诖嫒∷俣壬弦来芜f減，而在存儲(chǔ)容量上逐級(jí)遞增。3.4.1嵌入式系統(tǒng)存儲(chǔ)器子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)3.4存儲(chǔ)設(shè)備圖3-10分級(jí)存儲(chǔ)器系統(tǒng)1．寄存器組3.4.1嵌入式系統(tǒng)存儲(chǔ)器子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)寄存器組是最高一級(jí)的存儲(chǔ)器。在計(jì)算機(jī)設(shè)備中，寄存器組一般是微處理器內(nèi)含的，ARM處理器中有37個(gè)寄存器。有些待使用的數(shù)據(jù)或者運(yùn)算的中間結(jié)果可以暫存在這些寄存器中。微處理器在對(duì)本芯片內(nèi)的寄存器讀寫時(shí)，速度很快，一般在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)完成。1．寄存器組3.4.1嵌入式系統(tǒng)存儲(chǔ)器子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)從總體上說，設(shè)置一系列寄存器是為了盡可能減少微處理器直接從外部取數(shù)的次數(shù)。但由于寄存器組是制作在微處理器內(nèi)部的，受芯片面積和集成度的限制，寄存器的數(shù)量不可能做得很多。2．高速緩沖存儲(chǔ)器（Cache）3.4.1嵌入式系統(tǒng)存儲(chǔ)器子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)第二級(jí)存儲(chǔ)器是高速緩沖存儲(chǔ)器（Cache）。高速緩存是一種小型、快速的存儲(chǔ)器，其存取速度足以與微處理器相匹配。高速緩存能夠保存部分內(nèi)存的內(nèi)容的拷貝，如果正確使用，它能夠減少內(nèi)存平均訪問時(shí)間。3．內(nèi)存3.4.1嵌入式系統(tǒng)存儲(chǔ)器子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)第三級(jí)是內(nèi)存。運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)都放在內(nèi)存中。由于微處理器的尋址大部分在高速緩存上，內(nèi)存就可以采用速度稍慢的存儲(chǔ)器芯片，對(duì)系統(tǒng)性能的影響不會(huì)太大，同時(shí)又降低了成本。內(nèi)存除主要使用RAM外，還要使用一定量的ROM。4．外存3.4.1嵌入式系統(tǒng)存儲(chǔ)器子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)最低一級(jí)存儲(chǔ)器是大容量的外存。這種外存容量大，但是在存取速度上比內(nèi)存要慢得多。目前嵌入式系統(tǒng)中常用閃存作為大容量硬盤存儲(chǔ)各種程序和數(shù)據(jù)。3.4存儲(chǔ)設(shè)備

3.4.1嵌入式系統(tǒng)存儲(chǔ)器子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

3.4.2RAM3.4.2ROM3.4.3Flash3.4.2RAM3.4存儲(chǔ)設(shè)備

隨機(jī)存儲(chǔ)器（RandomAccessMemory，RAM）能夠隨時(shí)在任一地址讀出或?qū)懭雰?nèi)容。RAM的突出優(yōu)點(diǎn)是讀寫方便、使用靈活；缺點(diǎn)是不能長期保存信息，一旦停電，所存信息就會(huì)丟失。3.4.2RAM3.4存儲(chǔ)設(shè)備RAM用于二進(jìn)制信息的臨時(shí)存儲(chǔ)或緩沖存儲(chǔ)，在嵌入式系統(tǒng)中主要用于：存放當(dāng)前正在執(zhí)行的程序和數(shù)據(jù)，如用戶的調(diào)試程序、程序的中間運(yùn)算結(jié)構(gòu)以及掉電時(shí)無需保存的I/O數(shù)據(jù)和參數(shù)等。作為I/O數(shù)據(jù)緩沖存儲(chǔ)器，如顯示輸出緩沖存儲(chǔ)器、鍵盤輸入緩沖存儲(chǔ)器等。作為中斷服務(wù)程序中保護(hù)CPU現(xiàn)場(chǎng)信息的堆棧。3.4.2RAM靜態(tài)RAM動(dòng)態(tài)RAM如何選擇RAM3.4存儲(chǔ)設(shè)備1．靜態(tài)RAM

靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（StaticRAM，SRAM）的存儲(chǔ)單元電路是以雙穩(wěn)態(tài)電路為基礎(chǔ)，因此狀態(tài)穩(wěn)定，只要不掉電，信息不會(huì)丟失。3.4.2RAM圖3-11靜態(tài)RAM1．靜態(tài)RAMSRAM的操作方法有兩種，即讀操作和寫操作。 ⑴SRAM上的讀操作方法是：3.4.2RAM當(dāng)R/W’=1時(shí)，讓CE’=0，啟用SDRAM。將地址送到地址線上。一定延遲時(shí)間后，數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)線進(jìn)行傳輸。 ⑵SRAM上的寫操作方法是類似的：讓CE’=0，啟用SDRAM。讓R/W’=0。地址出現(xiàn)在地址線上，數(shù)據(jù)出現(xiàn)在數(shù)據(jù)線上。1．靜態(tài)RAM在使用SRAM時(shí)，需要考慮SRAM與處理器的匹配，一般包括：3.4.2RAM工作電壓工作速度時(shí)序電路設(shè)計(jì)完成把SRAM接到系統(tǒng)總線上的工作。注意2.動(dòng)態(tài)RAM

動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（DynamicRAM，DRAM）的存儲(chǔ)單元電路是以電容為基礎(chǔ)，電路簡單、集成度高、功耗小。但DRAM即使不掉電也會(huì)因電容放電而丟失信息，需要定時(shí)刷新，因此在工作時(shí)必須配合DRAM控制器。2.4.1ARM編程模型2.動(dòng)態(tài)RAM

2.4.1ARM編程模型圖3-12DRAM通過DRAM控制器組成存儲(chǔ)器系統(tǒng)執(zhí)行DRAM的刷新操作，使得DRAM中數(shù)據(jù)有效基本動(dòng)態(tài)RAM3.如何選擇RAM

如果系統(tǒng)的隨機(jī)存儲(chǔ)器的容量不是很大，一般采用SRAM；反之，選擇DRAM。對(duì)于特別高速度的應(yīng)用，使用SRAM。如果嵌入式系統(tǒng)對(duì)功耗敏感，可使用SRAM。因?yàn)镈RAM需要定時(shí)刷新，消耗能力相對(duì)大；而SRAM在系統(tǒng)進(jìn)入待機(jī)工作方式時(shí)，只需要微小的待機(jī)電流就可以維持?jǐn)?shù)據(jù)不丟失。但需要注意的是，SRAM的平均功耗低，但是工作時(shí)功耗不一定低。2.4.1ARM編程模型在設(shè)計(jì)嵌入式系統(tǒng)選擇SRAM和DRAM時(shí)，通?？紤]以下因素：3.如何選擇RAM

對(duì)于嵌入式處理器而言，有的嵌入式處理器芯片集成了DRAM控制器，這時(shí)選擇DRAM比較好。一般的，小規(guī)模的嵌入式系統(tǒng)不建議使用分離的DRAM控制器＋DRAM的方案。基于32位嵌入式處理器的嵌入式系統(tǒng)一般使用DRAM。復(fù)雜的嵌入式系統(tǒng)可以采用SRAM和DRAM混合設(shè)計(jì)的方案。嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在使用SRAM和DRAM的成本上，需要仔細(xì)核算并與整個(gè)系統(tǒng)的硬件一起進(jìn)行核算，最終作出選擇。2.4.1ARM編程模型在設(shè)計(jì)嵌入式系統(tǒng)選擇SRAM和DRAM時(shí)，通?？紤]以下因素：3.4存儲(chǔ)設(shè)備

3.4.1嵌入式系統(tǒng)存儲(chǔ)器子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

3.4.2RAM3.4.2ROM3.4.3Flash3.4.2ROM3.4存儲(chǔ)設(shè)備

只讀存儲(chǔ)器（Read-OnlyMemory，ROM）中的內(nèi)容一經(jīng)寫入，在工作過程中就只能讀出不能重寫，即使掉電，寫入的內(nèi)容也不會(huì)丟失。ROM在嵌入式系統(tǒng)中非常有用，常常用來存放系統(tǒng)軟件（如ROMBIOS）、應(yīng)用程序等不隨時(shí)間改變的代碼或數(shù)據(jù)。3.4.2ROM3.4存儲(chǔ)設(shè)備ROM可以分為工場(chǎng)可編程ROM和現(xiàn)場(chǎng)可編程ROM兩大類。

工場(chǎng)可編程ROM（即掩?？删幊蘎OM，mask-programmedROM）是由廠商按照用戶要求掩模制成，封裝后不能改寫，用戶只能讀出、不能改寫。掩模ROM一般只用于大批量生產(chǎn)的計(jì)算機(jī)產(chǎn)品中，在產(chǎn)品研制和實(shí)驗(yàn)室小批量生產(chǎn)時(shí)，宜選用現(xiàn)場(chǎng)可編程ROM。3.4.2ROM3.4存儲(chǔ)設(shè)備有幾種不同類型的現(xiàn)場(chǎng)可編程ROM，一些只可編程一次，而另一些可以被重復(fù)編程?？删幊蘎OM（ProgrammedROM）紫外線可擦可編程ROM（UV

ErasableProgrammedROM,UV_EPROM）電可擦可編程ROM（ElectricalErasableProgrammedROM,EEPROM）3.4存儲(chǔ)設(shè)備

3.4.1嵌入式系統(tǒng)存儲(chǔ)器子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

3.4.2RAM

3.4.2ROM3.4.3Flash3.4.3Flash3.4存儲(chǔ)設(shè)備閃速存儲(chǔ)器（FlashMemory）是存儲(chǔ)器技術(shù)的最新發(fā)展。Flash的特點(diǎn)是在不加電情況下能長期保存信息，同時(shí)又能在線進(jìn)行快速擦除與重寫。從軟件的觀點(diǎn)來看，F(xiàn)lash和EEPROM的的技術(shù)十分類似。3.4.3Flash3.4存儲(chǔ)設(shè)備

閃存與EEPROM的區(qū)別：

EEPROM擦寫和編程時(shí)要加高電壓，這意味著重新編程時(shí)必須將芯片從系統(tǒng)中拿出來；而Flash使用標(biāo)準(zhǔn)電壓擦寫和編程，允許芯片在標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)內(nèi)部編程，這就允許Flash在重新編程的同時(shí)存儲(chǔ)新的內(nèi)容。

EEPROM必須被整體擦寫；Flash可以一塊一塊地擦寫。大部分Flash允許某些快被保護(hù)，這一點(diǎn)對(duì)存儲(chǔ)空間有限的嵌入式系統(tǒng)非常有用，即將引導(dǎo)代碼放進(jìn)保護(hù)塊內(nèi)而允許更新設(shè)備上其他的存儲(chǔ)器塊。表3-1Flash與傳統(tǒng)存儲(chǔ)器技術(shù)的比較存儲(chǔ)器固有不揮發(fā)性高密度低功耗單晶體管單元在線可重寫Flash√√√√√SRAM√DRAM√√EPROM√√√EPPROM√√√掩模ROM√√√√3.4.3Flash3.4存儲(chǔ)設(shè)備

Flash的分類：

NORFlash是在EEPROM的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它的存儲(chǔ)單元由N-MOS構(gòu)成，而連接N-MOS單元的線是獨(dú)立的。NORFlash可以隨機(jī)讀取任意單元的內(nèi)容，適合于程序代碼的并行讀寫存儲(chǔ)，常用于制作計(jì)算機(jī)的BIOS存儲(chǔ)器和微控制器的內(nèi)部存儲(chǔ)器等。

NANDFlash是將幾個(gè)N-MOS單元用同一根線連接起來，可以按順序讀取存儲(chǔ)單元的內(nèi)容，適合于數(shù)據(jù)或文件的串行讀寫。3.4.3Flash3.4存儲(chǔ)設(shè)備Flash的操作包括寫入和讀出。⑴

讀操作：處理器只要提供地址、讀操作信號(hào)和片選信號(hào)，存儲(chǔ)器就返回在該位置保存的數(shù)據(jù)。大部分的Flash在系統(tǒng)重啟時(shí)自動(dòng)進(jìn)入讀狀態(tài)，啟動(dòng)讀狀態(tài)不需要特別的初始化序列。⑵

寫操作：把程序或數(shù)據(jù)寫入Flash的過程叫作編程。Flash的編程有兩種方式，一種是在線編程，一種是離線編程。3.4.3Flash3.4存儲(chǔ)設(shè)備Flash的編程操作

每一個(gè)存儲(chǔ)位置必須在重寫操作之前被擦除。如果舊的數(shù)據(jù)沒有被擦除，寫操作的結(jié)果會(huì)是新舊數(shù)值的某種邏輯組合，存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)通常是錯(cuò)誤的。一次只能有一個(gè)扇區(qū)或者塊被擦除，而且不可能只是擦除一個(gè)單個(gè)的字節(jié)。擦除舊數(shù)據(jù)的過程和寫入新數(shù)據(jù)的過程是隨著制造商的不同而變化的。因此在進(jìn)行Flash寫入操作時(shí)，提供一個(gè)軟件層來完成寫入和擦除操作比較方便，這個(gè)軟件層叫作Flash的驅(qū)動(dòng)程序。3.4.3Flash3.4存儲(chǔ)設(shè)備Flash的編程操作

每一個(gè)存儲(chǔ)位置必須在重寫操作之前被擦除。如果舊的數(shù)據(jù)沒有被擦除，寫操作的結(jié)果會(huì)是新舊數(shù)值的某種邏輯組合，存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)通常是錯(cuò)誤的。一次只能有一個(gè)扇區(qū)或者塊被擦除，而且不可能只是擦除一個(gè)單個(gè)的字節(jié)。擦除舊數(shù)據(jù)的過程和寫入新數(shù)據(jù)的過程是隨著制造商的不同而變化的。因此在進(jìn)行Flash寫入操作時(shí)，提供一個(gè)軟件層來完成寫入和擦除操作比較方便，這個(gè)軟件層叫作Flash的驅(qū)動(dòng)程序。3.4.3Flash3.4存儲(chǔ)設(shè)備Flash的嵌入式應(yīng)用

Flash文件系統(tǒng)：因?yàn)镕lash提供了可被重寫的非易失性存儲(chǔ)，因此它可以被看作類似于任何其他的二級(jí)存儲(chǔ)系統(tǒng)，如硬盤。在作為文件系統(tǒng)的情況下，由驅(qū)動(dòng)程序提供的函數(shù)要更加面向文件，提供諸如open()、close()、read()、write()等標(biāo)準(zhǔn)文件系統(tǒng)函數(shù)。Flash文件系統(tǒng)的組織與普通的外存基本相同。

便攜設(shè)備的存儲(chǔ)裝置：隨著數(shù)碼產(chǎn)品的飛速發(fā)展，F(xiàn)lash作為一種最常用的存儲(chǔ)裝置應(yīng)用于數(shù)碼相機(jī)（如CF卡、XD卡、記憶棒等）、MP3等數(shù)碼產(chǎn)品中。第三章嵌入式硬件平臺(tái)3.1引言

3.2嵌入式硬件平臺(tái)概述

3.3總線

3.4存儲(chǔ)設(shè)備

3.5I/O設(shè)備3.6通信設(shè)備3.7其它3.5I/O設(shè)備一個(gè)實(shí)用的嵌入式系統(tǒng)常常配有一定的外部設(shè)備，構(gòu)成一個(gè)以微處理器為核心的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。這些外部設(shè)備包括輸入設(shè)備，如鍵盤、觸摸屏等；輸出設(shè)備，如顯示器等；完成數(shù)據(jù)控制和轉(zhuǎn)換的設(shè)備，如定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器等。這些外部設(shè)備中，有的是以微控制器形式集成為片上設(shè)備，其他的通常是單獨(dú)實(shí)現(xiàn)。3.5.1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器3.5.2ADC和DAC3.5.3人機(jī)接口設(shè)備3.5I/O設(shè)備3.5.1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器3.5I/O設(shè)備

所有的嵌入式處理器都集成了定時(shí)器/計(jì)數(shù)器單元。系統(tǒng)中至少有一個(gè)定時(shí)器設(shè)備，用作系統(tǒng)時(shí)鐘。定時(shí)器和計(jì)數(shù)器都是由帶有保存當(dāng)前值的寄存器和向當(dāng)前寄存器值加1的一個(gè)增量輸入的加法器邏輯電路組成。3.5.1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器3.5I/O設(shè)備

定時(shí)器/計(jì)數(shù)器單元的區(qū)別：定時(shí)器的計(jì)數(shù)裝置是連到周期性時(shí)鐘信號(hào)上的，用來測(cè)量時(shí)間間隔；計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)裝置是連到非周期性信號(hào)上的，用來計(jì)算外部事件的發(fā)生次數(shù)。

因?yàn)橥瑯拥倪壿嬰娐房梢杂羞@兩種使用方式，所有該設(shè)備經(jīng)常被稱為“定時(shí)器/計(jì)數(shù)器”。3.5.1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器3.5I/O設(shè)備

嵌入式處理器上的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器具有的功能：嵌入式操作系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度，特別是具有時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度功能的嵌入式操作系統(tǒng)必須使用定時(shí)器產(chǎn)生時(shí)間片。嵌入式操作系統(tǒng)的軟件時(shí)鐘需要基于硬件定時(shí)器產(chǎn)生定時(shí)信號(hào)。通信電路的波特率發(fā)生器。實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路。集成的片上A/D轉(zhuǎn)換和D/A轉(zhuǎn)換電路。具有液晶控制器的嵌入式處理器應(yīng)用液晶屏的刷新。處理器監(jiān)控電路，如看門狗等。集成的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器控制器用于動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器的刷新。圖3-14定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

3.5.1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器

3.5.2ADC和DAC3.5.3人機(jī)接口設(shè)備3.5I/O設(shè)備3.5.2ADC和DAC3.5I/O設(shè)備

模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換器和數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換器是非數(shù)字設(shè)備（即模擬信號(hào)源）和嵌入式系統(tǒng)之間聯(lián)系的接口。

D/A轉(zhuǎn)換相對(duì)簡單，轉(zhuǎn)換器接口僅包括數(shù)據(jù)值，輸入值被連續(xù)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)。

A/D轉(zhuǎn)換器是將連續(xù)變化的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，以便計(jì)算機(jī)和數(shù)字系統(tǒng)進(jìn)行處理、存儲(chǔ)、控制和顯示。3.5.2ADC和DAC3.5I/O設(shè)備

A/D轉(zhuǎn)換在將模擬輸入轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式前需要對(duì)模擬輸入進(jìn)行采樣?？刂菩盘?hào)使得A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行采樣并將其數(shù)字化。典型的A/D轉(zhuǎn)換器接口除了模擬輸入外還有兩個(gè)主要的數(shù)字輸入。一個(gè)數(shù)據(jù)端口允許A/D寄存器被讀寫；另一個(gè)時(shí)鐘輸入信號(hào)通知什么時(shí)候開始下一次轉(zhuǎn)換。

3.5.2ADC和DAC3.5I/O設(shè)備

A/D轉(zhuǎn)換器有若干種不同的類型，主要包括：逐位比較型、積分型、計(jì)數(shù)型、并行比較型和電壓－頻率型。選用何種類型的A/D轉(zhuǎn)換器主要應(yīng)根據(jù)使用場(chǎng)合的具體需求，分析轉(zhuǎn)換速度、精度、價(jià)格、功能以及接口條件等因素，最終決定選擇的類型。

3.5.1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器

3.5.2ADC和DAC

3.5.3人機(jī)接口設(shè)備3.5I/O設(shè)備3.5.3人機(jī)接口設(shè)備3.5I/O設(shè)備

為了使嵌入式系統(tǒng)具有友好的人機(jī)接口以方便使用，需要給嵌入式系統(tǒng)配置顯示裝置，如LED顯示、LCD顯示器以及必要的音響提示等。要進(jìn)行人機(jī)交互，還需要有輸入裝置，如鍵盤、觸摸屏等，使得用戶能夠?qū)η度胧娇刂破靼l(fā)出命令或輸入必要的控制參數(shù)。3.5.3人機(jī)接口設(shè)備鍵盤LCD顯示器觸摸屏3.5I/O設(shè)備

1.鍵盤3.5.3人機(jī)接口設(shè)備鍵盤是標(biāo)準(zhǔn)的輸入設(shè)備，廣泛用于嵌入式產(chǎn)品，如微波爐、傳真機(jī)、復(fù)印機(jī)、激光打印機(jī)等。依賴鍵盤接口實(shí)現(xiàn)用戶的輸入，使得嵌入式設(shè)備能夠處理用戶的輸入信息，將嵌入式控制器的功能發(fā)揮得更大。鍵盤可以用來輸入數(shù)字型數(shù)據(jù)或者選擇控制設(shè)備得操作模式。1.鍵盤3.5.3人機(jī)接口設(shè)備鍵盤的組成一個(gè)開關(guān)陣列一些邏輯電路簡化它到微處理器的接口1.鍵盤3.5.3人機(jī)接口設(shè)備圖3-15簡單的開關(guān)電路圖3-16開關(guān)顫動(dòng)1.鍵盤3.5.3人機(jī)接口設(shè)備圖3-17掃描鍵盤陣列2.LCD顯示器3.5.3人機(jī)接口設(shè)備

液晶顯示（LiquidCrystalDisplay，LCD）是一種被動(dòng)的顯示，它不能發(fā)光，只能使用周圍環(huán)境的光。液晶顯示器顯示圖案或字符時(shí)只需要很小的能量。因此，低功耗、小型化的LCD成為較佳的顯示設(shè)備。一般情況下，顯示設(shè)備可以直接驅(qū)動(dòng)，也可以通過幀緩沖區(qū)驅(qū)動(dòng)。2.LCD顯示器--直接驅(qū)動(dòng)3.5.3人機(jī)接口設(shè)備圖3-18n個(gè)數(shù)字顯示器2.LCD顯示器--幀緩沖區(qū)

3.5.3人機(jī)接口設(shè)備圖3-19幀緩沖顯示系統(tǒng)2.LCD顯示器--液晶控制板

3.5.3人機(jī)接口設(shè)備大平面顯示器通常由LCD構(gòu)成。其中每個(gè)像素都由一個(gè)液晶體構(gòu)成。LCD顯示器到系統(tǒng)的接口獨(dú)具特點(diǎn)，這主要因?yàn)長CD像素陣列能夠被隨機(jī)訪問。早期的液晶顯示控制板被稱為被動(dòng)矩陣，它依靠一個(gè)二維的電線的網(wǎng)絡(luò)來編址像素。現(xiàn)代液晶顯示控制板顯示器使用一種主動(dòng)矩陣系統(tǒng)，它給每個(gè)像素配置轉(zhuǎn)發(fā)器，以此來控制、訪問LCD。主動(dòng)矩陣顯示器提供了更高的對(duì)比度和顯示質(zhì)量。2.觸摸屏

3.5.3人機(jī)接口設(shè)備

觸摸屏是覆蓋在輸出設(shè)備上的輸入設(shè)備，用來記錄觸摸位置。把觸摸屏覆蓋在顯示器上，使用者可以對(duì)顯示的信息做出反應(yīng)。觸摸屏按其工作原理不同分為表面聲波屏、電容屏、電阻屏和紅外屏等。其中常見的觸摸屏是電阻式觸摸屏。電阻式觸摸屏用二維電壓表來探測(cè)位置。2.觸摸屏

3.5.3人機(jī)接口設(shè)備圖3-20電阻式觸摸屏的結(jié)構(gòu)第三章嵌入式硬件平臺(tái)3.1引言

3.2嵌入式硬件平臺(tái)概述

3.3總線

3.4存儲(chǔ)設(shè)備

3.5I/O設(shè)備3.6通信設(shè)備3.7其它3.6通信設(shè)備3.6.1通用異步收發(fā)器（UART）3.6.2USB設(shè)備3.6.3Ethernet設(shè)備3.6.1通用異步收發(fā)器（UART）

通用異步收發(fā)器（UniversalAsynchronousReceiverandTransmitter，UART）是用于控制計(jì)算機(jī)與串行設(shè)備的接口。3.6通信設(shè)備

數(shù)據(jù)通信模式標(biāo)準(zhǔn)串行通信接口UART3.6.1通用異步收發(fā)器（UART）3.6通信設(shè)備

1．?dāng)?shù)據(jù)通信模式3.6.1通用異步收發(fā)器數(shù)據(jù)通信是兩臺(tái)數(shù)字設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)通信方式可以分為：雙工通信串行和并行通信同步和異步通信1．?dāng)?shù)據(jù)通信模式3.6.1通用異步收發(fā)器雙工通信雙工通信是對(duì)相互通信的兩臺(tái)通信設(shè)備之間數(shù)據(jù)流向的描述。雙工通信包括單工、半雙工和全雙工三種方式。

1．?dāng)?shù)據(jù)通信模式雙工通信3.6.1通用異步收發(fā)器1．?dāng)?shù)據(jù)通信模式3.6.1通用異步收發(fā)器串行和并行通信

并行通信是構(gòu)成字符的二進(jìn)制代碼在并行信道上同時(shí)傳輸?shù)姆绞健?/p>

并行傳輸時(shí)，一次傳輸一個(gè)字符，收發(fā)雙方不存在同步問題，傳輸速度較快。

并行傳輸需要并行信道，所以線路投資大，不適合小型化產(chǎn)品。

1．?dāng)?shù)據(jù)通信模式3.6.1通用異步收發(fā)器串行和并行通信

串行通信是指構(gòu)成字符的二進(jìn)制代碼在一條信道上以位為單位、按時(shí)間順序且按位傳輸?shù)姆绞健?/p>

串行傳輸時(shí)，發(fā)送端按位發(fā)送，接收端按位接收，同時(shí)還要對(duì)所傳輸?shù)淖址右源_認(rèn)，所以收發(fā)雙方要采取同步措施，否則接收端將不能正確區(qū)分出所傳輸?shù)淖址?/p>

串行通信的速度慢，但是只需要一條傳輸信道，線路投資少、易于實(shí)現(xiàn)，在數(shù)據(jù)通信吞吐量不是很大的嵌入式系統(tǒng)中顯得更加簡易、方便、靈活。

1．?dāng)?shù)據(jù)通信模式3.6.1通用異步收發(fā)器異步和同步通信串行通信有兩種基本工作方式：異步通信和同步通信。在異步通信方式下，傳輸數(shù)據(jù)以字符為單位。當(dāng)發(fā)送一個(gè)字符代碼時(shí)，字符前面要加一個(gè)“起”信號(hào)，其長度為1個(gè)碼元，極性為“0”；字符后面要加一個(gè)“止”信號(hào)，其長度為1、1.5或2個(gè)碼元，極性為“1”。異步傳輸方式適用于1200b/s以下的低速傳輸，實(shí)現(xiàn)起來比較簡單。1．?dāng)?shù)據(jù)通信模式3.6.1通用異步收發(fā)器異步和同步通信同步通信傳輸不需要加起、止信號(hào)，因此傳輸效率高，適用于2400b/s以上的數(shù)據(jù)傳輸，但是實(shí)現(xiàn)起來比較復(fù)雜。

標(biāo)準(zhǔn)異步串行通信接口主要有以下幾類：RS-232CRS-422RS-4852．標(biāo)準(zhǔn)串行通信接口

3.6.1通用異步收發(fā)器RS-232C－介紹2．標(biāo)準(zhǔn)串行通信接口

3.6.1通用異步收發(fā)器RS-232C是美國電子工業(yè)協(xié)會(huì)（ElectronicIndustryAssociation，EIA）制定的“在數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DataTerminalEquipment，DTE）和數(shù)據(jù)通信設(shè)備（DataCommunicationEquipment，DCE）之間使用串行二進(jìn)制數(shù)據(jù)交換的接口”。

RS是英文“推薦標(biāo)準(zhǔn)”的縮寫，232為標(biāo)識(shí)號(hào)，C表示修改次數(shù)。RS-232C－性能2．標(biāo)準(zhǔn)串行通信接口

3.6.1通用異步收發(fā)器RS-232C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)據(jù)傳輸速率為50、75、100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200b/s；驅(qū)動(dòng)器允許有不超過2500pF的電容負(fù)載，通信距離將受此電容限制；傳輸距離短的另一個(gè)原因時(shí)RS-232C屬于單端信號(hào)傳送，存在共地噪聲和不能抑制共模干擾等問題，因此一般用于短距離通信。RS-232C－特點(diǎn)2．標(biāo)準(zhǔn)串行通信接口

3.6.1通用異步收發(fā)器RS-232C接口的缺點(diǎn)主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：數(shù)據(jù)傳輸速率慢和傳輸距離短。RS-232C規(guī)定的20kb/s的傳輸速率雖然能夠滿足異步通信要求（通常異步通信速率限制在19.2kb/s以下），但對(duì)某些同步系統(tǒng)來說不能滿足傳送速率要求。RS-232C接口的一般設(shè)備之間電纜長度為15m，最長也不會(huì)超過60m。RS-422－介紹2．標(biāo)準(zhǔn)串行通信接口

3.6.1通用異步收發(fā)器RS-422標(biāo)準(zhǔn)是EIA公布的“平衡電壓數(shù)字接口電路的電氣特性”標(biāo)準(zhǔn)，是為改善RS-232C標(biāo)準(zhǔn)的電氣特性、又考慮與RS-232C兼容而制定的。RS-422與RS-232C的關(guān)鍵不同在于把單端輸入改為雙端差分輸入，雙方的信號(hào)地不再共用。

RS-422－性能2．標(biāo)準(zhǔn)串行通信接口

3.6.1通用異步收發(fā)器RS-422給出了對(duì)電纜、驅(qū)動(dòng)器的要求，規(guī)定了雙端電氣接口形式，并使用雙絞線傳送信號(hào)。

RS-422－特點(diǎn)2．標(biāo)準(zhǔn)串行通信接口

3.6.1通用異步收發(fā)器與RS-232C相比，RS-422傳輸信號(hào)距離長、速度快。傳輸率最大為10Mb/s，在此速率下，電纜允許長度為120m。如果采用較低傳輸速率，如90kb/s，最大距離可達(dá)1200m。

RS-485－介紹2．標(biāo)準(zhǔn)串行通信接口

3.6.1通用異步收發(fā)器RS-485是RS-422的變型，RS-422是全雙工，可以同時(shí)發(fā)送與接收；而RS-485是半雙工，在某一時(shí)刻，一個(gè)為發(fā)送另一個(gè)為接收。

RS-485－性能2．標(biāo)準(zhǔn)串行通信接口

3.6.1通用異步收發(fā)器RS-485是一種多發(fā)送器的電路標(biāo)準(zhǔn)，它擴(kuò)展了RS-422的性能，允許雙線總線上驅(qū)動(dòng)32個(gè)負(fù)載設(shè)備。負(fù)載設(shè)備可以是被動(dòng)發(fā)送器、接收器或二者組合而成的收發(fā)器。當(dāng)用于多點(diǎn)互連時(shí)，可節(jié)省信號(hào)線，便于高速遠(yuǎn)距離傳送。2．標(biāo)準(zhǔn)串行通信接口

小結(jié)3.6.1通用異步收發(fā)器接口RS-232CRS-422ARS-485操作方式單端差動(dòng)方式差動(dòng)方式最大距離/m15(24kb/s)1200(100kb/s)1200(100kb/s)最大速率200kb/s10Mb/s10Mb/s最大驅(qū)動(dòng)器數(shù)目1132最大接收器數(shù)目11032接收靈敏度±3V±200mV±200mV驅(qū)動(dòng)器輸出阻抗300Ω60kΩ120kΩ接收器負(fù)載阻抗3～7kΩ>4kΩ>12kΩ負(fù)載阻抗3～7kΩ100Ω60Ω對(duì)共用點(diǎn)電壓范圍/V±25-0.25～+6-7～+12功能3．UART

3.6.1通用異步收發(fā)器UART提供RS-232C數(shù)據(jù)終端設(shè)備接口。作為接口的一部分，UART還提供了以下功能：將計(jì)算機(jī)外部傳來的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為字節(jié)，供計(jì)算機(jī)內(nèi)部使用并行數(shù)據(jù)的器件使用；將由計(jì)算機(jī)內(nèi)部傳送過來的并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為輸出的串行數(shù)據(jù)；在輸出的串行數(shù)據(jù)流中加入奇偶校驗(yàn)位，并對(duì)從外部接收的數(shù)據(jù)流進(jìn)行奇偶校驗(yàn)；在輸出數(shù)據(jù)流中加入“起”、“止”標(biāo)記，并從接收數(shù)據(jù)流中刪除“起”、“止”標(biāo)記；處理計(jì)算機(jī)與外部串行設(shè)備的同步管理問題；處理由鍵盤或鼠標(biāo)發(fā)出的中斷信號(hào)。配置3．UART

3.6.1通用異步收發(fā)器相對(duì)于微處理器，一臺(tái)UART是作為一個(gè)甚至多個(gè)存儲(chǔ)點(diǎn)或I/O端口。UART一般包括一個(gè)或多個(gè)狀態(tài)寄存器，用于驗(yàn)證數(shù)據(jù)傳輸和接收時(shí)的狀態(tài)、進(jìn)程。UART還可以通過一個(gè)或多個(gè)控制寄存器進(jìn)行配置，配置內(nèi)容包括波特率的設(shè)置、終止位數(shù)量的設(shè)置以及在發(fā)送字節(jié)時(shí)產(chǎn)生中斷等。異步通信在UART上幾乎是透明地運(yùn)行。為了收發(fā)數(shù)據(jù)，程序只需簡單的在UART上執(zhí)行讀寫操作。

應(yīng)用3．UART

3.6.1通用異步收發(fā)器比較流行的UART有NS16550型、AMDZ8530、ACIA、Motorola6850、ZilogZ-80STO等。當(dāng)UART用于嵌入式設(shè)計(jì)時(shí)，嵌入式系統(tǒng)就能夠利用通信終端、計(jì)算機(jī)甚至是其他嵌入式微處理器上的數(shù)據(jù)資源。3.6通信設(shè)備

3.6.1通用異步收發(fā)器（UART）

3.6.2USB設(shè)備3.6.3Ethernet設(shè)備USB總線概述USB總線的硬件結(jié)構(gòu)USB總線的軟件結(jié)構(gòu)USB總線的數(shù)據(jù)傳輸方式USB總線的數(shù)據(jù)傳輸原理USB設(shè)備即插即用的實(shí)現(xiàn)USB器件的選擇USB系統(tǒng)的開發(fā)流程3.6.2USB設(shè)備3.6通信設(shè)備

1．USB總線概述

3.6.2USB設(shè)備為什么要用USB總線？連接計(jì)算機(jī)外設(shè)的串行數(shù)據(jù)總線的發(fā)展一直非常緩慢。長期以來，串行總線只用于連接慢速外設(shè)或用作低速網(wǎng)絡(luò)的總線。

1．USB總線概述

3.6.2USB設(shè)備通用串行總線（UniversalSerialBus，USB）是1995年Microsoft、Compaq、IBM等公司聯(lián)合制定的一種新的計(jì)算機(jī)串行通信協(xié)議。USB協(xié)議得到各PC廠商、芯片制造商和PC外設(shè)廠商的廣泛支持。從當(dāng)初的0.7、0.8版本到現(xiàn)在廣泛采用的1.0、1.1版本，甚至到正在逐步推廣的2.0版本，USB本身也在不斷的發(fā)展和完善。1．USB總線概述

3.6.2USB設(shè)備通用串行總線是一種將USB外圍設(shè)備連接到主機(jī)的外部總線結(jié)構(gòu)，它是通過PCI總線和PC的內(nèi)部系統(tǒng)數(shù)據(jù)線連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送。USB同時(shí)又是一種通信協(xié)議，它支持主系統(tǒng)和USB外圍設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳送，通過一個(gè)4針的標(biāo)準(zhǔn)插頭，采用菊花鏈形式把所有的外設(shè)連接起來。1．USB總線概述

3.6.2USB設(shè)備USB主要具有以下優(yōu)點(diǎn)：支持熱插拔（hotplug）和即插即用（Plug-and-Play）。為所有的USB外設(shè)提供單一的、易于操作的標(biāo)準(zhǔn)連接類型，排除了外設(shè)對(duì)系統(tǒng)資源的需求。USB1.1提供全速12Mb/s和低速1.5Mb/s的模式，USB2.0提供高達(dá)480Mb/s的設(shè)計(jì)傳輸速率。USB提供了四種不同的數(shù)據(jù)傳送類型。易于擴(kuò)展，理論上最多可支持127個(gè)設(shè)備。1．USB總線概述

3.6.2USB設(shè)備USB的嵌入式應(yīng)用：除了對(duì)PC機(jī)外設(shè)連接帶來了革命性的變化，在嵌入式系統(tǒng)中，USB也將扮演舉足輕重的角色。USB接口以其方便、傳輸速率高等優(yōu)點(diǎn)成為嵌入式設(shè)備中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、交換以及與PC高速通信等的首選。2．USB總線的硬件結(jié)構(gòu)

3.6.2USB設(shè)備圖3-22USB連接線2．USB總線的硬件結(jié)構(gòu)

3.6.2USB設(shè)備USB總線USB總線是基于令牌的總線，類似于令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)。USB主控制器廣播令牌，總線上的設(shè)備檢測(cè)令牌中的地址是否與自身相符，通過接收或者發(fā)送數(shù)據(jù)來響應(yīng)主機(jī)。USB通過支持懸掛/恢復(fù)操作來管理USB總線電源。2．USB總線的硬件結(jié)構(gòu)

3.6.2USB設(shè)備USB系統(tǒng)采用級(jí)聯(lián)星型拓?fù)?，由三個(gè)基本部分組成：

主機(jī)（Host）——也稱為根或RootHub，它作在主板上或作為適配卡安裝在計(jì)算機(jī)上。主機(jī)通過主機(jī)控制器與USB設(shè)備進(jìn)行交互，控制著USB總線上的數(shù)據(jù)，并控制信息的流動(dòng)。2．USB總線的硬件結(jié)構(gòu)

3.6.2USB設(shè)備

集線器（Hub）每個(gè)USB系統(tǒng)只能有一個(gè)根集線器，它連在主控制器上。集線器是USB結(jié)構(gòu)中的特定成分，它提供端口能夠?qū)⒃O(shè)備連接到USB總線上，同時(shí)檢測(cè)連接在總線上的設(shè)備，并為這些設(shè)備提供電源管理，負(fù)載總線的故障檢測(cè)和恢復(fù)。集線器可為總線提供能源，也可為自身提供能源。

功能設(shè)備2．USB總線的硬件結(jié)構(gòu)

3.6.2USB設(shè)備圖3-23USB系統(tǒng)級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)3．USB總線的軟件結(jié)構(gòu)

3.6.2USB設(shè)備每個(gè)USB僅有一個(gè)主機(jī)，在USB通信過程中占主導(dǎo)地位。主機(jī)包括USB總線接口、USB設(shè)備層和功能層三層結(jié)構(gòu)。3．USB總線的軟件結(jié)構(gòu)

3.6.2USB設(shè)備

USB總線接口——USB總線接口處理電氣層與協(xié)議層的互連，由主控制器實(shí)現(xiàn)。

USB系統(tǒng)——USB系統(tǒng)包括三個(gè)基本組件，主控制器驅(qū)動(dòng)程序（HCD）、USB驅(qū)動(dòng)程序（USBD）和主機(jī)軟件。

USB客戶軟件——USB客戶軟件是軟件結(jié)構(gòu)的最高層，負(fù)責(zé)處理特定的USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)。3.6.2USB設(shè)備每個(gè)USB僅有一個(gè)主機(jī)，在USB通信過程中占主導(dǎo)地位。主機(jī)包括USB總線接口、USB設(shè)備層和功能層。主機(jī)各層具有的功能包括：檢測(cè)連接和移去的USB設(shè)備管理主機(jī)和USB設(shè)備間的數(shù)據(jù)流連接USB狀態(tài)和活動(dòng)統(tǒng)計(jì)控制主控制器和USB設(shè)備間的電氣接口等3．USB總線的軟件結(jié)構(gòu)4．USB總線的數(shù)據(jù)傳輸方式

3.6.2USB設(shè)備數(shù)據(jù)和控制信號(hào)在主機(jī)和USB設(shè)備之間的交換存在兩種通道：單向和雙向。USB的數(shù)據(jù)傳送是在主機(jī)和某個(gè)USB設(shè)備的指定端口之間進(jìn)行的。這種主機(jī)和USB設(shè)備的端口間的聯(lián)系稱作通道。對(duì)任何給定的設(shè)備進(jìn)行設(shè)置時(shí)，一個(gè)通道上的數(shù)據(jù)傳輸只能支持下列四種USB數(shù)據(jù)傳輸方式中的一種，即同步（isochronous）、控制（control）、中斷（interrupt）和批量（bulk）。5．USB總線的數(shù)據(jù)傳輸原理

3.6.2USB設(shè)備在USB結(jié)構(gòu)中，占主導(dǎo)地位的是主控制器。主控制器要保證所有連接與其連接的數(shù)量不同、傳輸方式不同的設(shè)備能夠同時(shí)正常工作。在主機(jī)端，不同設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸請(qǐng)求被劃分成若干個(gè)塊（Transaction）。一根USB總線每次最多傳送三個(gè)數(shù)據(jù)包。6．USB設(shè)備即插即用的實(shí)現(xiàn)

3.6.2USB設(shè)備USB設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)熱插拔。當(dāng)USB設(shè)備插入到主機(jī)中時(shí)，主機(jī)通過向查詢?cè)O(shè)備的描述符（Descriptor）來了解設(shè)備，進(jìn)而建立通信，這個(gè)過程叫作對(duì)設(shè)備的枚舉。當(dāng)一個(gè)USB設(shè)備插入到主機(jī)后，主機(jī)通過控制端點(diǎn)開始詢問設(shè)備的各種描述符。描述符中包含了設(shè)備端點(diǎn)號(hào)、設(shè)備類型和數(shù)據(jù)傳輸能力等信息，使得主機(jī)能夠了解設(shè)備的詳細(xì)情況。6．USB設(shè)備即插即用的實(shí)現(xiàn)

3.6.2USB設(shè)備圖3-24一個(gè)USB設(shè)備的描述符結(jié)構(gòu)7．USB器件的選擇

3.6.2USB設(shè)備首先要根據(jù)具體使用要求選擇合適的USB控制器。目前，市場(chǎng)上供應(yīng)的USB控制器主要有兩種：帶USB接口的單片機(jī)（MCU）和純粹的USB接口芯片。

帶USB接口的單片機(jī)（MCU）：USB接口的單片機(jī)從應(yīng)用上可以分成兩類，一類是從底層設(shè)計(jì)專用于USB控制的單片機(jī)；另一類是增加了USB接口的普通單片機(jī)，如Cypress公司的EZ=USB(基于8051）。7．USB器件的選擇

3.6.2USB設(shè)備首先要根據(jù)具體使用要求選擇合適的USB控制器。目前，市場(chǎng)上供應(yīng)的USB控制器主要有兩種：帶USB接口的單片機(jī)（MCU）和純粹的USB接口芯片。

純粹的USB接口芯片：僅處理USB通信，必須有一個(gè)外部微處理器來進(jìn)行協(xié)議處理和數(shù)據(jù)交換。典型產(chǎn)品有Philips公司的PDIUSBD11（I2C接口）、PDIUSBD12(并行接口），NS公司的USBN9603/9604(并行接口）等。

8．USB系統(tǒng)的開發(fā)流程

3.6.2USB設(shè)備⑴系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能的定義⑵USB接口方法的選擇⑶與微處理器的接口電路⑷固件編程⑸開發(fā)PC端驅(qū)動(dòng)程序與應(yīng)用程序⑹USB系統(tǒng)調(diào)試

3.6通信設(shè)備

3.6.1通用異步收發(fā)器（UART）

3.6.2USB設(shè)備

3.6.3Ethernet設(shè)備以太網(wǎng)的特點(diǎn)以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸嵌入式以太網(wǎng)接口的實(shí)現(xiàn)方法3.6.3Ethernet設(shè)備3.6通信設(shè)備

1．以太網(wǎng)的特點(diǎn)

3.6.3Ethernet設(shè)備以太網(wǎng)是最廣泛應(yīng)用的局域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

以太網(wǎng)數(shù)據(jù)速率為10Mbit/s，而快速以太網(wǎng)（FastEthernet）數(shù)據(jù)速率為100Mbit/s。

最常用的以太網(wǎng)協(xié)議是IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)，媒體的存取規(guī)則采用CSMA/CD（載波檢測(cè)多路存取/沖突檢測(cè)）。2．以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸

3.6.3Ethernet設(shè)備圖3-26以太網(wǎng)傳輸報(bào)文的基本格式3．嵌入式以太網(wǎng)接口的實(shí)現(xiàn)方法

3.6.3Ethernet設(shè)備在嵌入式系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)接口的方法通常有兩種：方法一是采用嵌入式處理器與網(wǎng)卡芯片的組合。方法二是直接采用帶有以太網(wǎng)接口的嵌入式處理器。第三章嵌入式硬件平臺(tái)3.1引言

3.2嵌入式硬件平臺(tái)概述

3.3總線

3.4存儲(chǔ)設(shè)備

3.5I/O設(shè)備3.6通信設(shè)備

3.7其它3.7其他3.7.1電源3.7.2時(shí)鐘3.7.3復(fù)位3.7.4中斷3.7.1電源大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)本身都有電源，且電源的供電方式具有一種特定的電壓范圍。某些系統(tǒng)本身不具有供電子系統(tǒng)，它們使用外部電源或者使用充電泵來供電。嵌入式系統(tǒng)必須從加電開始連續(xù)執(zhí)行任務(wù)，還有可能一直處于加電狀態(tài)。因此，節(jié)電在設(shè)備運(yùn)行過程中是很重要的。嵌入式處理器必須提供Wait和Stop指令，使系統(tǒng)能夠在低電壓模式下運(yùn)行。

3.7其他

例如網(wǎng)絡(luò)接口卡和圖形加速器都是本身沒有供電系統(tǒng)而使用PC電源的嵌入式系統(tǒng)。充電泵有一個(gè)串聯(lián)的二極管，后面跟隨一個(gè)充電電容。充電泵從一個(gè)非電源線獲得電能。3.7其他

3.7.1電源

3.7.2時(shí)鐘3.7.3復(fù)位3.7.4中斷3.7.2時(shí)鐘在嵌入式系統(tǒng)中，處理器需要有一個(gè)時(shí)鐘振蕩（clockoscillator）電路。時(shí)鐘控制著CPU、系統(tǒng)定時(shí)器和CPU機(jī)器周期的各種時(shí)鐘控制需求。機(jī)器周期用于兩個(gè)方面：一方面，從存儲(chǔ)器中取回代碼和數(shù)據(jù)，然后在處理器上對(duì)它們進(jìn)行譯碼并運(yùn)行；另一方面，將結(jié)果傳回到存儲(chǔ)器中。時(shí)鐘控制著執(zhí)行一條指令的時(shí)間。3.7其他

3.7.2時(shí)鐘嵌入式系統(tǒng)通常為了節(jié)省電路，把時(shí)鐘電路集成在嵌入式處理器上，外面只需要接晶體即可。嵌入式系統(tǒng)的時(shí)鐘電路一般有以下幾種形式：RC電路、石英晶體、石英振蕩器、鎖相倍頻時(shí)鐘和多時(shí)鐘源。高性能的嵌入式處理器功能強(qiáng)大，芯片上集成了眾多的智能電路，很多的智能電路都需要不同頻率的時(shí)鐘源。這樣的處理器設(shè)計(jì)了許多時(shí)鐘源，分別為CPU內(nèi)核、實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路、不同的I/O電路提供時(shí)鐘信號(hào)。3.7其他

3.7其他

3.7.1電源

3.7.2時(shí)鐘

3.7.3復(fù)位3.7.4中斷3.7.3復(fù)位嵌入式處理器的復(fù)位電路就是使處理器從起始地址開始執(zhí)行指令。這個(gè)起始地址是處理器程序計(jì)數(shù)器（x86系列處理器中是指令指針和代碼段寄存器）加電時(shí)的默認(rèn)設(shè)置。處理器復(fù)位之后，從存儲(chǔ)器的這個(gè)地址開始取程序指令。3.7其他

3.7.3復(fù)位復(fù)位電路激活固定的周期數(shù)后處于無效狀態(tài)。處理器電路保持復(fù)位管腳處于有效狀態(tài)，然后使之處于無效狀態(tài)，使程序從默認(rèn)的起始地址開始執(zhí)行。

通常使用的復(fù)位電路有以下幾種形式：阻容復(fù)位電路、專用復(fù)位電路、手動(dòng)復(fù)位電路、看門狗定時(shí)器的時(shí)鐘輸出復(fù)位以及軟件復(fù)位。3.7其他

3.7其他

3.7.1電源

3.7.2時(shí)鐘

3.7.3復(fù)位3.7.4中斷中斷機(jī)制概述中斷源中斷系統(tǒng)的功能3.7.4中斷3.6通信設(shè)備

1．中斷機(jī)制概述3.6.2USB設(shè)備問題的提出：在計(jì)算機(jī)設(shè)備中，當(dāng)處理器與外設(shè)交換信息時(shí)，若用查詢的方式，則處理器就要浪費(fèi)很多時(shí)間去等待外設(shè)。這樣就存在一個(gè)高速的CPU與低速的外設(shè)之間的矛盾。

一方面要提高外設(shè)的工作速度；另一方面發(fā)展了中斷機(jī)制。

1．中斷機(jī)制概述3.6.2USB設(shè)備使用中斷的優(yōu)點(diǎn)：同步操作實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)處理故障處理2．中斷源3.6.2USB設(shè)備定義：

引起中斷的原因，或者能夠發(fā)出中斷申請(qǐng)的來源，稱為中斷源。分類：硬件和軟件相關(guān)的中斷源軟件錯(cuò)誤相關(guān)的硬件中斷實(shí)時(shí)時(shí)鐘為調(diào)試程序而設(shè)置的中斷源3．中斷系統(tǒng)的功能3.6.2USB設(shè)備為了實(shí)現(xiàn)各種中斷請(qǐng)求，中斷系統(tǒng)應(yīng)具有以下功能：

實(shí)現(xiàn)中斷及返回能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)先級(jí)排隊(duì)高級(jí)中斷源能夠中斷低級(jí)的中斷處理

小結(jié)本節(jié)主要介紹了三方面的內(nèi)容：嵌入式系統(tǒng)的硬件組成和結(jié)構(gòu)總線I/O設(shè)備存儲(chǔ)設(shè)備I/O設(shè)備通信設(shè)備其他電路通過本節(jié)的學(xué)習(xí)，要求掌握嵌入式系統(tǒng)的硬件組成和基本結(jié)構(gòu)，了解各個(gè)硬件功能模塊的基本特性，掌握其設(shè)計(jì)方法。課后習(xí)題嵌入式系統(tǒng)的硬件有哪幾個(gè)組成部分？請(qǐng)簡單描述總線的四周期握手過程。什么是DMA？DMA主要用來完成哪種總線操作？請(qǐng)畫圖說明分級(jí)存儲(chǔ)器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)Flash驅(qū)動(dòng)程序的目的是什么？標(biāo)準(zhǔn)串行通信接口有哪幾類？各有什么特點(diǎn)？USB總線的數(shù)據(jù)傳輸方式有哪幾種？在嵌入式系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)接口的方法通常有哪些？每種方法具體如何實(shí)現(xiàn)？簡述嵌入式系統(tǒng)中的中斷子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能。強(qiáng)化節(jié)能減排實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展內(nèi)容覽要節(jié)能減排，世界正在行動(dòng)為什么要節(jié)能減排什么是節(jié)能減排節(jié)能減排，我們正在行動(dòng)0502010403目錄CONTENTS一、什么是節(jié)能減排

在《中華人民共和國節(jié)約能源法》中定義的節(jié)能減排，是指加強(qiáng)用能管理，采取技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理以及環(huán)境和社會(huì)可以承受的措施，從能源生產(chǎn)到消費(fèi)的各個(gè)環(huán)節(jié)，降低消耗、減少損失和污染物排放、制止浪費(fèi)，有效、合理地利用能源。從具體意義上說，節(jié)能，就是降低各種類型的能源品消耗；減排，就是減少各種污染物和溫室氣體的排放，以最大限度地避免污染我們賴以生存的環(huán)境。二、為什么要節(jié)能減排1、節(jié)能減排是緩解能源危機(jī)的有效手段

當(dāng)下，能源危機(jī)迫在眉睫，國外有關(guān)機(jī)構(gòu)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示：2010年中國的能源消耗超過美國，成為全球第一。2011年2月底，中國能源研究會(huì)公布最新統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2010年我國一次能源消費(fèi)量為32.5億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，同比增長6%，超過美國成為全球第一能源消費(fèi)大國。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)稱，2010年中國一次能源消費(fèi)量為24.32億噸油當(dāng)量，同比增長11.2%，占世界能源消費(fèi)總量的20.3%。美國一次能源消費(fèi)量為22.86億噸油當(dāng)量，同比增長3.7%，占世界能源消費(fèi)總量的19.0%。

根據(jù)全球已探明傳統(tǒng)能源儲(chǔ)量測(cè)算，按照當(dāng)前能源消耗增長速度，傳統(tǒng)的石化燃料（煤、石油、天然氣）已經(jīng)不夠人類再使用一百年。目前新能源的開發(fā)利用方興未艾，2010年全球有23%的能源需求來自再生能源，其中13%為傳統(tǒng)的生物能，多半用于熱能（例如燒柴），5.2%是來自水力，來自新的可再生能源（小于20MW的水力，現(xiàn)代的生物質(zhì)能，風(fēng)能，太陽，地?zé)岬龋﹦t只有4.7%。在再生能源發(fā)電方面，全球來自水力的占16%，來自新的再生能源者占5%。如果我們不對(duì)現(xiàn)有能源和資源節(jié)約使用，按照目前情況持續(xù)下去，有可能百年之后，人類將會(huì)部分進(jìn)入一個(gè)“新石器時(shí)代”。2節(jié)能減排是保護(hù)自然生態(tài)環(huán)境的強(qiáng)力武器

這就是我們美麗的太陽系概念圖從太空中拍攝到的蔚藍(lán)色的精靈——地球如詩如畫的鄉(xiāng)間美景，逸趣橫生的勞動(dòng)生活！

這幾乎就是我們每個(gè)人為之向往的家園！

然而我們目前不得不面對(duì)的卻是自然生態(tài)環(huán)境的日益惡化！

“溫室氣體大量排放，發(fā)生溫室效應(yīng)，造成全球變暖，這已是不爭(zhēng)的事實(shí)！”目前，在各種溫室氣體中，二氧化碳對(duì)溫室效應(yīng)的影響約占50%，而大氣中的二氧化碳有70%是燃燒石化燃料排放的。我們可以了解到冰川融化、海平面上升、干旱蔓延、農(nóng)作物生產(chǎn)力下降、動(dòng)植物行為發(fā)生變異等氣候變化帶來的影響。我國最近兩年干旱頻發(fā)，有相當(dāng)部分原因是受到全球氣候變化問題的影響，而這也是我們目前面臨的最復(fù)雜、最嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)之一。長江江西九江段裸露出來的江灘湘江長沙橘子洲以西河床（2009年）江西贛江南昌段裸露的橋墩（2009年）溫室效應(yīng)導(dǎo)致氣候變化，打破降雨平衡，旱澇頻發(fā)洪水泛濫——當(dāng)大自然露出鋒利的爪牙，

我們才發(fā)現(xiàn)自己原來是如此脆弱，不堪一擊！溫室效應(yīng)導(dǎo)致冰川融化

北極熊等極地生命形態(tài)遭遇嚴(yán)重的生存危機(jī)受世界氣候變化影響，曼谷遭遇洪水

溫室效應(yīng)導(dǎo)致的冰川融化還將造成海平面升高的后果，它將直接威脅到沿海國家以及30多個(gè)海島國家的生存和發(fā)展。美國環(huán)保專家的預(yù)測(cè)更令人擔(dān)憂，再過50年～70年，巴基斯坦國土的1/5、尼羅河三角洲的1/3以及印度洋上的整個(gè)馬爾代夫共和國，都將因海平面升高而被淹沒；東京、曼谷、上海、威尼斯、彼得堡和阿姆斯特丹等許多沿海城市也將完全或局部被淹沒。

目前，在溫室氣體排放方面，我們國家正保持領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)并有繼續(xù)將其擴(kuò)大的趨勢(shì)?。?！

馬爾代夫倒計(jì)時(shí)：預(yù)計(jì)將于90年內(nèi)被海水淹沒。原因：全球變暖導(dǎo)致海平面上升.

馬爾代夫是一個(gè)群島國家，80%是珊瑚礁島，全國最高的兩座島嶼距離海平面只有2.4米。因此，它也是受到全球變暖影響最嚴(yán)重的國家.在過去一個(gè)世紀(jì)里，該國家海平面上升了約20厘米，根據(jù)聯(lián)合國政府間氣候變化問題研究小組的報(bào)告，2100年全球海平面有可能升高0.18米至0.59米。屆時(shí)，馬爾代夫?qū)⒚媾R滅頂之災(zāi)。太平洋上的一顆美麗的翡翠——馬爾代夫澄澈的碧藍(lán)海水上徜徉著白云——這就是人間天堂婆娑的椰樹，潔白的沙灘，舒適的躺椅

圖瓦盧倒計(jì)時(shí)：預(yù)計(jì)將于未來50至100年消失。原因：氣候變暖導(dǎo)致海平面上升.

這個(gè)由9座環(huán)形珊瑚島群組成、平均海拔1.5米的小國家每逢二三月大潮期間，就會(huì)有30%的國土被海水淹沒。近20年來，這些由珊瑚礁形成的海島已被海水侵蝕得千瘡百孔，土壤加速鹽堿化，糧食和蔬菜已很難正常生長。事實(shí)上，圖瓦盧人從2001年就已開始陸陸續(xù)續(xù)地告別自己的國家，遷往美國、新西蘭等國。澳大利亞大堡礁倒計(jì)時(shí)：20年消失原因：全球變暖和人為破壞大堡礁1981年被列入自然類世界遺產(chǎn)，支撐著規(guī)模巨大的旅游業(yè)。然而，自上世紀(jì)80年代以來，由于全球變暖導(dǎo)致海洋酸性增加以及人為破壞，珊瑚漸漸在人們的視線中消失。海洋學(xué)家查利·沃隆今年7月公布的一份報(bào)告指出，全球氣候變暖將在短短20年時(shí)間內(nèi)讓大堡礁蕩然無存。

美麗的澳大利亞大堡礁大堡礁色彩繽紛的美麗珊瑚礁和魚群大堡礁的明星——與?？采男〕篝~

南北極倒計(jì)時(shí)：50年消失原因：全球變暖導(dǎo)致冰帽融化溫室效應(yīng)造成全球氣溫升高已經(jīng)使得兩極冰帽開始融化，冰帽融化不僅直接沖擊當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境，使現(xiàn)存的南北極生物面臨滅絕，南北極也漸漸消亡。全球海平面上升，許多低洼地區(qū)的國家甚至?xí)虼硕谎蜎]。以上幾個(gè)現(xiàn)實(shí)中正在慢慢被證實(shí)的例子，已經(jīng)為我們敲響了最刺耳的警鐘，如果我們?cè)俨患皶r(shí)采取強(qiáng)有力的措施，那么，后果將不堪設(shè)想。我們，需要盡可能為子孫后代留下一個(gè)相對(duì)較好的生存環(huán)境，這是我們每個(gè)人義不容辭的責(zé)任！【開普勒-22b】科學(xué)家用開普勒望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)首顆適合居住星球美國航空航天局（NASA）12月5日宣布，該局通過開普勒太空望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目證實(shí)了太陽系外第一顆類似地球的、可適合居住的行星。報(bào)道稱，NASA表示，科學(xué)家們利用開普勒太空望遠(yuǎn)鏡在距地球約600光年的一個(gè)恒星系統(tǒng)中新發(fā)現(xiàn)了一顆宜居行星。該行星被命名為“開普勒-22b”，半徑約為地球半徑的2.4倍，這是目前被證實(shí)的最接近地球形態(tài)的行星。目前，該行星的主要成分尚不清楚，繞恒星運(yùn)行的周期約為290個(gè)地球日。這顆行星圍繞運(yùn)轉(zhuǎn)的母恒星比太陽略小、略冷，但和太陽一樣屬于比較穩(wěn)定、壽命比較長的恒星。因此，這也是首次在與太陽系類似的恒星系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)宜居行星。最新發(fā)現(xiàn)的行星“不冷不熱”，溫度大約為22.2℃，正好適合人類居住。此外，這顆行星上還可能有液態(tài)水，而液態(tài)水被科學(xué)家視為生命存在的關(guān)鍵指標(biāo)。據(jù)悉，相關(guān)研究成果將發(fā)表在美國《天體物理學(xué)》雜志上。各種水體污染繼續(xù)加劇，“清流”變“濁流”超標(biāo)排放造成河流的污染，導(dǎo)致大量魚類死去，仍存活的魚類體內(nèi)也富集了數(shù)量不一的各類有害物質(zhì)酸性氣體超標(biāo)排放導(dǎo)致酸雨形成酸雨頻降導(dǎo)致嚴(yán)重污染

以下是全國酸雨分布示意圖我國三大酸雨區(qū)包括(我國酸雨主要是：硫酸型）1.西南酸雨區(qū)：是僅次于華中酸雨區(qū)的降水污染嚴(yán)重區(qū)域。2.華中酸雨區(qū)：目前它已成為全國酸雨污染范圍最大，中心強(qiáng)度最高的酸雨污染區(qū)。3.華東沿海酸雨區(qū)：它的污染強(qiáng)度低于華中、西南酸雨區(qū)。我國酸雨主要分布地區(qū)是長江以南的四川盆地、貴州、湖南、湖北、江西，以及沿海的福建、廣東等省。在華北，很少觀測(cè)到酸雨沉降，其原因可能是北方的降水量少，空氣濕度低，土壤酸度低。然而值得注意的是北方如侯馬、京津、丹東、圖們等地區(qū)現(xiàn)在也出現(xiàn)了酸性降水。酸雨危害是多方面的，包括對(duì)人體健康、生態(tài)系統(tǒng)和建筑設(shè)施都有直接和潛在的危害。酸雨還可使農(nóng)作物大幅度減產(chǎn)，特別是小麥，在酸雨影響下，可減產(chǎn)13%至34%。大豆、蔬菜也容易受酸雨危害，導(dǎo)致蛋白質(zhì)含量和產(chǎn)量下降。酸雨對(duì)森林和其他植物危害也較大，常使森林和其他植物葉子枯黃、病蟲害加重，最終造成大面積死亡?？諝庵械亩趸蛳扰c空氣中的氧氣反應(yīng)生成三氧化硫，再與氫離子結(jié)合生成濃硫酸，濃硫酸再與水反應(yīng)生成酸雨。酸雨具有腐蝕性，人體遇到酸雨很容易得皮膚癌。被酸雨毀壞的叢林，其危害超乎想象受到酸雨腐蝕影響的樂山大佛

長明燈、長流水等現(xiàn)象屢見不鮮，這些瑣碎的細(xì)節(jié)造成了當(dāng)今社會(huì)能源、資源的大量浪費(fèi)。3節(jié)能減排是改善日常能源和各種資源浪費(fèi)嚴(yán)重的有力措施長流水現(xiàn)象隨處可見

在此，我想向各位在此通報(bào)我們各類資源占有率：我國水資源總量占世界水資源總量的7%，居第6位。但人均占有量僅有2400m3，為世界人均水量的1/4，居世界第119位，是全球13個(gè)貧水國之一;我國森林面積為15894．1萬公頃，全國森林覆蓋率達(dá)到16．55％，居世界首位，但人均森林蓄積量只有世界人均蓄積量的1／8;當(dāng)前，我國天然氣產(chǎn)量僅居世界第19位，占世界總產(chǎn)量的1%，消費(fèi)量排名在世界第20位以后；消費(fèi)量是世界總量的0.9%。節(jié)能減排對(duì)大至國家、小至個(gè)人都是很有意義的一件事情！

首先，國家在節(jié)能減排政策方面不斷出臺(tái)各種強(qiáng)制性政策，不斷提高對(duì)各類企業(yè)節(jié)能減排組織機(jī)構(gòu)與能力建設(shè)的要求；其次，中央和地方政府大幅度增加節(jié)能減排方面的財(cái)政預(yù)算,在稅收、價(jià)格等方面有各種激勵(lì)機(jī)制，激發(fā)企業(yè)節(jié)能減排的熱情；再次，自主節(jié)能減排可以企業(yè)降低生產(chǎn)經(jīng)營成本，具有非常直觀的經(jīng)濟(jì)效益；最后，節(jié)能減排是衡量一個(gè)企業(yè)是不是一個(gè)有強(qiáng)烈社會(huì)責(zé)任意識(shí)的優(yōu)秀企業(yè)的重要標(biāo)準(zhǔn)（即你所在的企業(yè)是否受人尊重）。4節(jié)能減排與企業(yè)的發(fā)展休戚相關(guān)

總之，種種事實(shí)向我們說明了節(jié)能減排工作的必要性和迫切性！?。《?jié)能減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，也涉及生產(chǎn)、生活、建設(shè)、流通和消費(fèi)等各個(gè)環(huán)節(jié)，關(guān)系各行各業(yè)、社會(huì)各界和我們自己的切身利益，所以，在公在私，我們都要充分調(diào)動(dòng)各方面參與這項(xiàng)工作的積極性，全社會(huì)動(dòng)員，全民參與，實(shí)施節(jié)水、節(jié)油、節(jié)煤、節(jié)電、節(jié)地等等，使節(jié)能減排成為每個(gè)企業(yè)、每個(gè)社區(qū)、每個(gè)單位、每個(gè)學(xué)校、每個(gè)家庭、每個(gè)社會(huì)成員的自覺行動(dòng)，這是非常必要的。三節(jié)能減排世界正在行動(dòng)世界各國和各相關(guān)組織機(jī)構(gòu)的行動(dòng)計(jì)劃1、各國從政策律例上為節(jié)能減排加大支持力度，很多國家都把節(jié)能減排納入企業(yè)管理的一個(gè)強(qiáng)力約束指標(biāo)。2、全球相關(guān)組織發(fā)起積極行動(dòng)“地球1小時(shí)”是世界自然基金會(huì)向全球發(fā)出的一項(xiàng)倡議，呼吁個(gè)人、社區(qū)、企業(yè)和政府在每年3月份的最后一個(gè)星期六熄燈1小時(shí)，以此來激發(fā)人們對(duì)保護(hù)地球的責(zé)任感，以及對(duì)氣候變化等環(huán)境問題的思考，表明對(duì)全球共同抵御氣候變暖行動(dòng)的支持。參加活動(dòng)的法國巴黎艾菲爾鐵塔燈光對(duì)比的圖景英國積極響應(yīng)“地球一小時(shí)”熄燈活動(dòng)，圖為倫敦的大本鐘燈光明滅對(duì)照四節(jié)能減排我們正在行動(dòng)1

.節(jié)能減排，國家在行動(dòng)

在政策方面，國家財(cái)政十大措施支持新能源與節(jié)能減排：一是大力支持風(fēng)電規(guī)模化發(fā)展，建立比較完善的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)體系；二是實(shí)施“金太陽”工程，加快啟動(dòng)國內(nèi)光伏發(fā)電市場(chǎng)；三是開展節(jié)能與新能源汽車示范推廣試點(diǎn)，鼓勵(lì)北京、上海等13個(gè)城市在公交、出租等領(lǐng)域推廣使用；四是加快實(shí)施十大重點(diǎn)節(jié)能工程，鼓勵(lì)合同能源管理發(fā)展；五是加快淘汰落后產(chǎn)能，對(duì)經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)淘汰電力、鋼鐵等13個(gè)行業(yè)落后產(chǎn)能給予獎(jiǎng)勵(lì)；

六是支持城鎮(zhèn)污水管網(wǎng)建設(shè)，推進(jìn)污水處理產(chǎn)業(yè)化發(fā)展；七是支持生態(tài)環(huán)境保護(hù)和污染治理，加大重點(diǎn)流域水污染治理，促進(jìn)企業(yè)加強(qiáng)污染治理，加強(qiáng)農(nóng)村環(huán)境保護(hù)，探索跨流域生態(tài)環(huán)境補(bǔ)償機(jī)制；八是實(shí)施“節(jié)能產(chǎn)品惠民工程”，擴(kuò)大節(jié)能環(huán)保產(chǎn)品使用和消費(fèi)；九是支持發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，全面推行清潔生產(chǎn)；十是支持節(jié)能減排能力建設(shè)，建立完善能效標(biāo)識(shí)制度，節(jié)能統(tǒng)計(jì)、報(bào)告和審計(jì)制度，加強(qiáng)環(huán)境監(jiān)管能力建設(shè)。

出臺(tái)十二五節(jié)能減排規(guī)劃，作為十二五發(fā)展重要考核指標(biāo)之一，計(jì)劃在“十二五”期間，全國31個(gè)省市自治區(qū)被分為5類地區(qū)，每類地區(qū)確定一個(gè)節(jié)能指標(biāo)，其單位GDP能耗降低率分為10%—18%?！笆濉逼陂g和今年我國工業(yè)節(jié)能減排四大約束性指標(biāo)：單位工業(yè)增加值能耗、二氧化碳排放量和用水量分別要比“十一五”末降低18%、18%以上和30%，工業(yè)固體廢物綜合利用率要提高到72%左右；今年這四項(xiàng)指標(biāo)同比要分別降低4%、4%以上和7%左右以及提高2.2個(gè)百分點(diǎn)。十二五期間，SO2、COD排放總量要比“十一五”末分別減少10%和5%。

我國在節(jié)能減排各項(xiàng)相關(guān)體系構(gòu)建上日益嚴(yán)密，約束力和影響力日益凸顯！--節(jié)約型的生產(chǎn)體系、消費(fèi)體系建設(shè)加快；--政策保障體系“三管齊下”，形成比較完善的節(jié)能政策保障體系（法律、行政、經(jīng)濟(jì)）；--技術(shù)支撐體系：節(jié)能技術(shù)創(chuàng)新的能力不斷提高，節(jié)能產(chǎn)品層出不窮，節(jié)能成為一些企業(yè)“創(chuàng)品牌”的亮點(diǎn)；--監(jiān)督管理體系：管理節(jié)能的部門和機(jī)構(gòu)不斷增多、級(jí)別不斷提高，隊(duì)伍不斷壯大，能力不斷提高：（首長負(fù)責(zé)、中央和地方成立新機(jī)構(gòu)、新鮮血液）

為此，我國還專門制定并推廣十大重點(diǎn)節(jié)能工程，它包括：節(jié)約和替代石油、燃煤工業(yè)鍋爐（窯爐）改造、區(qū)域熱電聯(lián)產(chǎn)、余熱余壓利用、電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能、能量系統(tǒng)優(yōu)化、建筑節(jié)能、綠色照明、政府機(jī)構(gòu)節(jié)能以及節(jié)能監(jiān)測(cè)和技術(shù)服務(wù)體系建設(shè)工程。綜上所述，我們可以看到國家在節(jié)能減排方面的決心和投入是多么的堅(jiān)決，這一點(diǎn)是非?？上驳模?節(jié)能減排，我們自己在行動(dòng)從之前的實(shí)例表明，節(jié)能減排與國家、企業(yè)息息相關(guān)，同時(shí)與我們自身也是密不可分的。因?yàn)槲覀兠總€(gè)人都是節(jié)能減排這項(xiàng)很有意義的工作執(zhí)行者，只有當(dāng)我們每個(gè)人都具備強(qiáng)烈的節(jié)能減排意識(shí)和責(zé)任心的時(shí)候，節(jié)能減排這項(xiàng)工作的開展才算是有了最廣泛、最強(qiáng)大的基礎(chǔ)和平臺(tái)，才會(huì)達(dá)到或者超出預(yù)期的效果。事實(shí)上，節(jié)能減排對(duì)我們的工作現(xiàn)實(shí)生活也有非常重要的作用——一方面能提高我們的工作質(zhì)量和個(gè)人素養(yǎng)，另一方面還可以節(jié)約生活成本，暢享低碳生活！

通過對(duì)之前幾個(gè)節(jié)能減排項(xiàng)目的介紹，我們可以看到，節(jié)能減排其實(shí)并不神秘，很多可以實(shí)施的項(xiàng)目就在我們身邊以各種形式存在著，它可以是對(duì)原有放空蒸汽的回收利用，可以是對(duì)冷凝液四處橫流浪費(fèi)現(xiàn)象的有效解決，可以是工藝操作法方面的改進(jìn)，可以是對(duì)設(shè)備自身問題的優(yōu)化解決，等等。然而我們要認(rèn)識(shí)到，盡管我們身邊存在不少需要優(yōu)化改進(jìn)的問題，但是能否發(fā)現(xiàn)并解決這些問題則取決于我們自身的技術(shù)水平、工作思路和責(zé)任心是否到位，而這三個(gè)方面是直接2.1樹立和增強(qiáng)節(jié)能減排意識(shí)有利于我們提高自身的工作質(zhì)量、個(gè)人素養(yǎng)以及未來的發(fā)展

決定我們的工作質(zhì)量和個(gè)人綜合素養(yǎng)的高低的重要因素，并會(huì)最終影響到個(gè)人未來的發(fā)展。換句話說，節(jié)能減排工作開展質(zhì)量的高低，可以在某種程度上直接反映個(gè)人工作能力的高下！從現(xiàn)在起，如果你是班長或巡檢員，那么，請(qǐng)你保持細(xì)致敏感、善于發(fā)現(xiàn)問題的心態(tài)，把自己責(zé)任范圍內(nèi)的所有工藝問題匯總起來，與技術(shù)員和廠領(lǐng)導(dǎo)一起去討論、解決，然后你就會(huì)發(fā)現(xiàn)這非常有利于你的技術(shù)水平和綜合素質(zhì)的全面提高，如果你又一顆強(qiáng)烈的進(jìn)取心，那么還有什么理由不用心去做好節(jié)能減排工作呢？2.2節(jié)能減排可以節(jié)約生活成本，暢享低碳生活

我們通過以下方面可以培養(yǎng)良好的節(jié)能習(xí)慣：1、合理使用空調(diào)如果每臺(tái)空調(diào)在國家提倡的26℃基礎(chǔ)上調(diào)高1℃,每年可節(jié)電22度,相應(yīng)減排二氧化碳21千克.如果對(duì)全國1.5億臺(tái)空調(diào)都采取這一措施,那么每年可節(jié)電約33億度,減排二氧化碳317萬噸.如果全國每年10%的空調(diào)更新為節(jié)能空調(diào),那么可節(jié)電約3.6億度,減排二氧化碳35萬噸.2、節(jié)能裝修如果全國每年2000萬戶左右的家庭裝修能做到減少1千克裝修用鋁材和鋼材，節(jié)約使用0.1立方米裝修用的木材和1平方米建筑陶瓷,那么可節(jié)能約100萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤,減排二氧化碳220萬噸.3、采用節(jié)能方式洗衣如果選用節(jié)能洗衣機(jī)每月用手洗代替一次機(jī)洗，每年少用1千克洗衣粉,那么每年可節(jié)能約50萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤,減排二氧化碳120萬噸.4、減少糧食浪費(fèi)

"誰知盤中餐,粒粒皆辛苦",可是現(xiàn)在浪費(fèi)糧食的現(xiàn)象仍比較嚴(yán)重.而少浪費(fèi)0.5千克糧食(以水稻為例),可節(jié)能約0.18千克標(biāo)準(zhǔn)煤,相應(yīng)減排二氧化碳0.47千克.如果全國平均每人每年減少糧食浪費(fèi)0.5千克,每年可節(jié)能約24.1萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤,減排二氧化碳61.2萬噸.

5、節(jié)約用水可以用淘米水去洗碗或者澆花。沖洗衣服時(shí)，可以加入少量肥皂粉，因?yàn)橄匆路塾龅椒试頃?huì)減少很多泡沫，既省水又節(jié)約清洗的時(shí)間。洗臉、洗手用小臉盆接住水，然后倒進(jìn)大桶收集起來。洗手、洗澡、洗衣、洗菜的水和較干凈的洗碗水，都可以收集起來洗抹布、擦地板、沖馬桶。刷牙時(shí)要用多少水就盛多少水，不要開著水龍頭讓水一直