第1页 / 共87页
第2页 / 共87页
第3页 / 共87页
第4页 / 共87页
第5页 / 共87页
第6页 / 共87页
第7页 / 共87页
第8页 / 共87页
嵌入式硬件基础.pdf
嵌入式系统硬件基础
苏州大学计算机科学与技术学院
前 言
前 言
计算机系统大致可以分为两大类。第一类就是您目前手头上使用的
计算机，如台式计算机或笔记本电脑。第二类就是在我们生活中无处不
在的嵌入式计算机，这种计算机往往以控制和/或监控为目的而集成到另
外的应用系统中，如洗衣机、电视机、DVD、遥控器、手机、甚至各种
各样的玩具。
嵌入式系统一词已经普及，其应用前景也得到普遍认可。嵌入式系
统是嵌入式硬件与嵌入式软件两者的综合体。本文主要涉及硬件知识的
介绍。第一章介绍了嵌入式系统常用的硬件器件，主要包括分立器件、
光电半导体、逻辑 IC、模拟 IC 以及存储器共五大类。第二章介绍了任
何一个嵌入式系统必不可少的构成部分—电源。第三章列举了各种型号
MCU 的最小系统设计图。第四章介绍了继电器、AD/DA 转换器以及一
些传感器等外围设备。第五章介绍了几种总线传输标准，如 RS232、USB、
CAN 等。最后一章给出了原理图和布线图设计的规范以及使用中的注意
事项。
作者
2008 年 7 月于苏州大学
II
目 录
目 录
第一章 常用硬件 .................................. 1
1.1 半导体器件分类 ........................................................... 1
1.2 分立器件 ....................................................................... 1
1.2.1 二极管 .................................................................. 1
1．二极管的基本特性 ................................................ 1
2．二极管的分类 ....................................................... 2
1) 整流二极管 ........................................................ 2
2) 稳压二极管 ........................................................ 3
3) 开关二极管 ........................................................ 4
4) 发光二极管 ........................................................ 4
1.2.2 三极管 .................................................................. 5
1．三极管的基本特性 ................................................ 5
2．三极管的分类 ....................................................... 5
3．三极管的三种工作状态 ........................................ 5
1) 截止状态 ............................................................ 5
2) 放大状态 ............................................................ 5
3) 饱和导通状态 .................................................... 6
1.2.3 电阻 ...................................................................... 6
1．电阻的主要参数 ................................................... 6
1) 标称阻值 ............................................................ 6
2) 允许误差 ............................................................ 7
3) 额定功率 ............................................................ 7
2．电阻的分类 ........................................................... 7
3．0 电阻 ................................................................... 7
1.2.4 电容 ...................................................................... 8
1．电容的主要参数 ................................................... 8
1) 容量 ................................................................... 8
2) 耐压值 ............................................................... 8
2．电容的分类 ........................................................... 9
1.3 电感 .............................................................................. 9
III
目 录
1.3.1 电感的主要参数 ................................................... 9
1．电感量 .................................................................. 9
2．允许偏差 ............................................................. 10
3．品质因数 ............................................................. 10
4．分布电容 ............................................................. 10
5．额定电流 ............................................................. 10
1.3.2 电感的分类 ......................................................... 10
1.4 场效应管 ...................................................................... 11
1.4.1 场效应管的作用 .................................................. 11
1.4.2 场效应管的主要参数 ........................................... 11
1．饱和漏源电流 ...................................................... 11
2．夹断电压 .............................................................. 11
3．开启电压 .............................................................. 11
4．漏源击穿电压 ..................................................... 12
1.4.3 场效应管的分类 ................................................. 12
1.5 逻辑 IC ........................................................................ 12
1.5.1 译码器 ................................................................ 12
1．2~4 译码器 .......................................................... 13
2．3~8 译码器 .......................................................... 15
1.5.2 选择器 ................................................................ 17
1． T580 管脚排列图 .............................................. 17
2．T580 功能表........................................................ 17
1.5.3 锁存器 ................................................................. 18
1.5.4 微处理器MPU .................................................... 19
1.5.5 微控制器MCU .................................................... 19
1.5.6 数字信号处理器DSP .......................................... 19
1.6 模拟 IC ........................................................................ 19
1.7 存储器 ........................................................................ 19
第二章 电源 ..................................... 21
2.1 插座电源 ..................................................................... 21
2.1.1 电源适配器 ......................................................... 21
2.1.2 桥式整流器 ......................................................... 22
IV
目 录
2.2 电池 ............................................................................ 22
2.2.1 电池的种类 .......................................................... 22
2.2.2 电池的参数 ......................................................... 23
2.3 稳压器 ......................................................................... 23
2.3.1 稳压器的分类 ...................................................... 24
2.3.2 LM78xx 系列线性稳压器 ..................................... 24
2.3.3 LM2575 系列开关稳压器 ..................................... 26
2.4 电源控制电路实例分析 .............................................. 27
第三章 最小系统 ................................. 29
3.1 最小系统的基本组成 .................................................. 29
3.1.1 芯片 .................................................................... 29
3.1.2 电源电路 ............................................................. 29
3.1.3 晶振电路 ............................................................. 29
1．有源晶振 ............................................................. 30
2．无源晶振 ............................................................. 30
3.1.4 PLL 电路 ........................................................... 31
3.1.5 复位电路 ............................................................. 31
3.2 MC908GP32 最小系统 ................................................. 32
3.2.1 MC908GP32 介绍................................................. 32
3.2.2 MC908GP32 最小系统原理图 .............................. 32
3.3 MC908GZ60 最小系统 ................................................. 33
3.3.1 MC908GZ60 介绍 ................................................. 33
3.3.2 MC908GZ60 最小系统原理图 .............................. 33
3.4 MC908JB8 最小系统 ................................................... 34
3.4.1 MC908JB8 介绍 ................................................... 34
3.4.2 MC908JB8 最小系统原理图 ................................. 34
3.5 MC9S08GB60 最小系统 .............................................. 35
3.5.1 MC9S08GB60 介绍 ............................................... 35
3.5.2 MC9S08GB60 最小系统原理图 ............................ 35
3.6 MC9S12DG128 最小系统 ............................................ 35
3.6.1 MC9S12DG128 介绍 ............................................ 35
3.6.2 MC9S12DG128 最小系统原理图 .......................... 35
V
目 录
3.7 AT91RM9200 最小系统 ............................................... 35
3.7.1 AT91RM9200 介绍 ................................................ 35
3.7.2 AT91RM9200 最小系统原理图 ............................. 36
第四章 外围设备 ................................. 38
4.1 继电器 ......................................................................... 38
4.2 A/D 转换器 .................................................................. 39
4.3 传感器 ........................................................................ 40
4.3.1 红外传感器 ......................................................... 41
4.3.2 灰度传感器 ......................................................... 42
4.3.3 亮度传感器 ......................................................... 43
4.3.4 超声波传感器 ..................................................... 43
4.3.5 温度传感器 ......................................................... 44
4.3.6 湿度传感器 ......................................................... 45
4.4 磁卡和读卡器 ............................................................. 46
4.5 液晶显示器 ................................................................. 47
4.5.1 LCD 的特点 ......................................................... 47
4.5.2 LCD 的分类 ......................................................... 48
4.5.3 点阵字符型LCD 的接口特性 ............................. 48
4.5.4 DG128 与LCD 的连接 ......................................... 48
4.6 键盘 ............................................................................ 49
4.6.1 键盘接口 ............................................................. 49
4.6.2 键的识别 ............................................................. 50
4.6.3 抖动问题 ............................................................. 50
4.6.4 重键问题 ............................................................. 51
第五章 总线 ..................................... 52
5.1 RS232C ........................................................................ 52
5.1.1 RS232C 接口的特性 ............................................. 52
5.1.2 RS232C 接口的使用 ............................................. 53
5.2 RS485 .......................................................................... 54
5.3 USB ............................................................................. 55
5.3.1 USB 接口的特性 .................................................. 56
VI
目 录
5.3.2 USB 接口的使用 .................................................. 56
5.4 LIN .............................................................................. 57
5.5 RJ45 ............................................................................. 59
第六章 规范 ..................................... 61
6.1 文档格式规范 .............................................................. 61
6.1.1 标题分级 ............................................................. 61
6.1.2 表 ........................................................................ 61
6.1.3 图 ........................................................................ 62
6.1.4 正文 .................................................................... 62
6.1.5 参考文献 ............................................................. 62
1．文献类型标识 ..................................................... 62
2．格式举例 ............................................................. 63
6.1.6 其他 .................................................................... 63
6.2 电路原理图设计与绘制基本要求 ............................... 64
6.2.1 设计时需要考虑的基本问题 ............................... 64
1．MCU 的选择 ....................................................... 64
2．电源部分 ............................................................. 64
3．普通 I/O 口 ......................................................... 64
1）上拉、下拉问题 .............................................. 64
2）开关量输入 ..................................................... 65
3）开关量输出 ..................................................... 65
4．A/D 电路与 D/A 电路 ......................................... 65
5．通信接口 ............................................................. 65
6.2.2 各模块的设计原则 .............................................. 65
6.2.3 绘制原理图的基本要求 ...................................... 66
6.3 电路板布板基本要求 .................................................. 66
6.3.1 布局原则 ............................................................. 68
1．元件放置的顺序 ................................................. 68
2．高低压之间的隔离 .............................................. 68
3．元件排列 ............................................................. 69
1）电阻和二极管的放置 ...................................... 69
2）电位器的放置 .................................................. 69
VII
目 录
3）集成电路的放置 .............................................. 69
4）进出线端布置 .................................................. 69
5）电容器布置 ..................................................... 69
6.3.2 布线原则 ............................................................. 69
1．线长 .................................................................... 69
2．线宽 .................................................................... 70
3．线间距 ................................................................ 70
4．屏蔽与接地 ......................................................... 70
5．布线方向 ............................................................. 71
6．焊盘 .................................................................... 71
7．大面积敷铜 ......................................................... 72
8．跨接线的使用 ..................................................... 72
6.3.3 抗干扰处理 ......................................................... 72
6.4 面向硬件构件底层驱动程序设计要求 ........................ 74
6.4.1 硬件构件 ............................................................. 74
6.4.2 程序设计基本原则 .............................................. 74
1．对每个硬件构件编写独立的驱动程序 ................ 74
2．封装要完整、封装之间不能交叉 ....................... 74
3．返回值问题 ......................................................... 74
4．函数编写 ............................................................. 75
6.4.3 调用驱动程序 ..................................................... 75
6.4.4 变量 .................................................................... 75
6.5 硬件驱动模块的测试要求 .......................................... 76
6.6 MCU-C 程序基本编程规范 ............ 错误！未定义书签。
6.6.1 基本规则 ............................... 错误！未定义书签。
6.6.2 标识符命名 ........................... 错误！未定义书签。
1．命名基本原则 ....................... 错误！未定义书签。
2．宏和常量命名 ....................... 错误！未定义书签。
3．变量命名 ............................... 错误！未定义书签。
4．函数命名 ............................... 错误！未定义书签。
5．文件命名 ............................... 错误！未定义书签。
6.6.3 注释 ...................................... 错误！未定义书签。
VIII
相关推荐
2023年江西萍乡中考道德与法治真题及答案.doc
2012年重庆南川中考生物真题及答案.doc
2013年江西师范大学地理学综合及文艺理论基础考研真题.doc
2020年四川甘孜小升初语文真题及答案I卷.doc
2020年注册岩土工程师专业基础考试真题及答案.doc
2023-2024学年福建省厦门市九年级上学期数学月考试题及答案.doc
2021-2022学年辽宁省沈阳市大东区九年级上学期语文期末试题及答案.doc
2022-2023学年北京东城区初三第一学期物理期末试卷及答案.doc
2018上半年江西教师资格初中地理学科知识与教学能力真题及答案.doc
2012年河北国家公务员申论考试真题及答案-省级.doc
2020-2021学年江苏省扬州市江都区邵樊片九年级上学期数学第一次质量检测试题及答案.doc
2022下半年黑龙江教师资格证中学综合素质真题及答案.doc
