大三上嵌入式系統(tǒng)

第四章

嵌入式系統(tǒng)硬件平臺提高系統(tǒng)實時4.1嵌入式系統(tǒng)硬件開發(fā)4.1.1從芯片到整機(jī)集成嵌入式處理器芯片已集成了嵌入式系統(tǒng)的大部分部件，但完整的嵌入式系統(tǒng)硬件整機(jī)開發(fā)還須作進(jìn)一步的集成作業(yè)

P86圖4-1嵌入式系統(tǒng)硬件整機(jī)P86進(jìn)一步的硬件平臺開發(fā)集成作業(yè)①

嵌入式處理器芯片未包含或無法包含的部件，例如大容量的存儲器芯片﹑顯示屏﹑特殊的外圍控制芯片﹑話筒﹑喇叭等I/O部件；②

各種與外圍連接的接口插座﹑信號匹配﹑消噪用片狀電阻﹑電容﹑電感等分離器件；③

電源及控制部件；④

外殼﹑按鍵﹑開關(guān)等裝配件。歸結(jié)為整機(jī)電路設(shè)計,PCB印制板和整機(jī)工藝的設(shè)計流程的作業(yè)。對使用通用嵌入式處理器芯片構(gòu)筑產(chǎn)品的企業(yè)，整機(jī)設(shè)計集成便是其主要關(guān)注的技術(shù)點。P86電子產(chǎn)品的設(shè)計當(dāng)前電子產(chǎn)品的設(shè)計變得越來越復(fù)雜。隨著IC設(shè)計工藝提高，系統(tǒng)時鐘頻率、數(shù)據(jù)速率在不斷提高，信號完整性問題﹑信號串?dāng)_問題﹑時序問題﹑EMI/EMC問題也變得越來越突出。物理分析與驗證對于確保復(fù)雜、高速PCB板級和系統(tǒng)級設(shè)計的成功起到越來越關(guān)鍵的作用。電路設(shè)計和電磁兼容性(EMC)設(shè)計的技術(shù)水平，對產(chǎn)品的質(zhì)量和技術(shù)性能指標(biāo)也起到非常關(guān)鍵的作用P864.1.2．整機(jī)集成設(shè)計流程

整機(jī)的開發(fā)以PCB板設(shè)計為中心，設(shè)計流程與SOC芯片設(shè)計相似：1）性能參數(shù)設(shè)計：完成產(chǎn)品性能參數(shù)文檔；2）電路設(shè)計：以嵌入式處理機(jī)芯片為核心的整機(jī)邏輯電路圖設(shè)計，生成邏輯網(wǎng)表；3）PCB板版面圖設(shè)計：電路板仿真，制作PCB板；PCB設(shè)計用的EDA工具有：邏輯電路設(shè)計用的電路圖編輯器及PCB版面布線圖生成器軟件等；4）樣板制作，軟硬件協(xié)同調(diào)試；5）整機(jī)工藝設(shè)計，樣機(jī)制作及調(diào)試，文檔齊備，試產(chǎn)P86圖4-2產(chǎn)品從規(guī)劃到生產(chǎn)的流程P87PCB設(shè)計的EDA工具

目前,基本的系統(tǒng)設(shè)計方法也在發(fā)生變化，PCB板的仿真(SI)﹑PCB的布線(Layout)對于系統(tǒng)性能的好壞起到很關(guān)鍵的作用，設(shè)計中使用的特性分析工具有多種：如分析信號串?dāng)_﹑反射﹑時延的傳輸線路仿真器,分析電路板上電磁干擾的EMI仿真器；以及分析電路板及筐體內(nèi)發(fā)熱狀態(tài)的熱分析工具等。這些工具綜合組成印制板設(shè)計用Floorplanner軟件，在設(shè)計的各個階段使用之，以縮短產(chǎn)品開發(fā)的周期。器件封裝密度不斷提高，板上信號線越來越密。高密度、高速成為當(dāng)前PCB設(shè)計的主要課題。必須利用EDA工具，解決復(fù)雜PCB布局、布線問題，P87LG的巧克力KU800手機(jī)3G版本，支持GSM/GPRS/EDGE和UMTS網(wǎng)絡(luò)。其他性能包括2英寸QVGALCD顯示屏、200萬像素數(shù)碼相機(jī)、6MB內(nèi)存，以及藍(lán)牙和USB接口。手機(jī)里的PCB板4.1.3PCB設(shè)計流程①前期準(zhǔn)備準(zhǔn)備好原理圖SCH的元件庫和PCB的元件庫。②PCB結(jié)構(gòu)設(shè)計根據(jù)確定的電路板尺寸和機(jī)械定位，繪制PCB板面，放置所需的接插件、按鍵/開關(guān)、螺絲孔、裝配孔等等,同時確定布線區(qū)域和非布線區(qū)域。③PCB布局即在板子上放器件,在原理圖上生成網(wǎng)表（Netlist），之后,在PCB圖上導(dǎo)入網(wǎng)表，對器件布局。④布線布線是整個PCB設(shè)計中最重要的工序。⑤布線優(yōu)化鋪地線（注意模擬地和數(shù)字地的分離），多層板時還需要鋪電源線。⑥網(wǎng)絡(luò)校驗和DRC（設(shè)計規(guī)則校驗）

⑦制版在此之前，還要有一個審核的過程。P87常用的電路板級系統(tǒng)的設(shè)計分析工具有OrCAD,PROTEL,PADS(PowerPCB)等4.1.4．OrCAD設(shè)計工具OrCAD系列提供了從電路圖制作﹑模擬/數(shù)字仿真到PCB印制板設(shè)計等全過程的解決方案.P881）OrCADCapture通用電路圖設(shè)計工具Capture通用電路圖設(shè)計工具它提供器件復(fù)雜PCB基板設(shè)計﹑FPGA/CPLD設(shè)計等功能.

在選擇元器件時,除通常的電路圖輸入外，還提供了邏輯框圖﹑形狀﹑封裝等關(guān)聯(lián)信息.此外，CaptureCIS（器件信息系統(tǒng)）通過器件數(shù)據(jù)庫，提供從電路圖上配置器件的支撐。P88圖4-3OrCADCapture作業(yè)流程P88圖4-4OrCADCapture作業(yè)畫面P882）OrCADPSpiceA/D數(shù)模混合信號仿真PSpiceA/D是數(shù)?；旌闲盘柗抡婀ぞ摺Ｆ浞抡婺Ｊ娇墒褂糜?8000以上器件的電路圖,電路解析程序基于加州大學(xué)伯克萊學(xué)院開發(fā)的SPICE程序并作了功能擴(kuò)充。對OrCADCapture作成的電路圖作仿真校驗,有供仿真用的模數(shù)構(gòu)件庫(ModelEditor)以及仿真用輸入波形編輯器（StimulusEditor）作支撐實施仿真。P89圖4-5PSpiceA/D的作業(yè)流程P893)OrCADLayoutOrCADLayout是PCB印制板設(shè)計工具，完成從讀入網(wǎng)表,配置器件,布線,設(shè)計規(guī)則校驗到輸出制作PCB用的版圖文件全過程,基板數(shù)據(jù)的作成可共享全設(shè)計流程中的結(jié)果.

例如，使用CaptureCIS可自動檢索器件信息，追加限制及部件屬性，可與Layout系列交換布線信息。它包含基板外形﹑過孔﹑高度配置的限制及禁止區(qū)，布線配置的限制及禁止區(qū)等。

部件配置后，還可進(jìn)行3DCAD及熱分析作業(yè)，確保PCB設(shè)計的正確無誤P89圖4-7OrCADLayout作業(yè)流程作業(yè)流程為讀入網(wǎng)表→配置器件→布線→設(shè)計規(guī)則校驗→輸出制作PCB用的版圖文件，其文件格式為HPGL﹑PostScript﹑Laserjet﹑Excellon﹑Sieb&Mayer等,適用于多類PCB制作設(shè)備。

P89圖4-8OrCADLayout工作畫面P894.1.4b.PADSPCB

美國MentorGraphicsPADS軟件(原PowerPCB)的最新版本PADS2007。PADS軟件因其功能強(qiáng)大且易于使用，而受到全球電路設(shè)計者的信賴，被廣泛應(yīng)用在不同領(lǐng)域的電子產(chǎn)品設(shè)計中。

PADSPCB從單雙面板到復(fù)雜手機(jī)板設(shè)計、高速電路板設(shè)計等。PowerPCB作業(yè)畫面4.1.4c.ProtelPCB設(shè)計系統(tǒng)Altium(前Protel公司)1985年始創(chuàng)于澳大利亞，致力于為印刷電路板.提供輔助的設(shè)計。1991年Altium公司發(fā)布了世界上第一個基于Windows的PCB設(shè)計系統(tǒng)，AdvancedPCB。1997年，Altium公司發(fā)布Protel98，將EDA工具包括原理圖輸入、可編程邏輯器件(PLD)設(shè)計、仿真、板卡設(shè)計和自動布線集成于一體。1999年又發(fā)布了Protel99SE2002年，Altium公司重新設(shè)計了設(shè)計瀏覽器（DXP）平臺，并發(fā)布第一個ProtelDXP?？梢栽趩蝹€應(yīng)用程序中完成整個板設(shè)計處理的工具。2004年后

Protel已集成到新的P-CAD系列及Altium

Designer

系列軟件中了.Protel99SE實現(xiàn)可編程邏輯器件設(shè)計

可利用PROTEL99SE嵌套的AdvancedPLD99

硬件描述語言ＣＵＰＬ進(jìn)行可編程邏輯器件設(shè)計PLD99開發(fā)環(huán)境下，可編程邏輯器件設(shè)計直接面向用戶要求，自上而下地逐層完成相應(yīng)的描述、綜合、優(yōu)化、仿真與驗證，直到生成能夠下載到器件的ＪＥＤ文件

P-CAD2004/P-CAD2006最新的高級布線工具將顯著提高電路板的設(shè)計效率

P-CAD2004,面向PCB設(shè)計工程師的板級設(shè)計系統(tǒng)。此版本提供超過50種新的功能以及增強(qiáng)的功能，提供針對布局、自動布線和交互式布線的技術(shù)更新，改進(jìn)的CAM文件編輯和電路仿真，以及許多增加的功能來更出色的控制整個PCB設(shè)計流程。

P-CAD2004的另一個重要的功能是Altium的CAMtastic2004CAM文件編輯器，能夠在將電路板送去制造之前編輯完整的制造文件數(shù)據(jù)，并且能夠提供增強(qiáng)的SPICE3f5/XSpice混合信號電路仿真。

Protel2004及Protel2006包括在內(nèi)P-CAD2004作業(yè)流程Protel

Design

SystemProtel

Design

System包括下面幾個部分：（1）Advanced

Schematic，它的主要功能是繪制電路圖、編輯零件庫及生成網(wǎng)絡(luò)表文件。（2）Advanced

PCB

Design，它的主要功能是用來設(shè)計負(fù)責(zé)制電路板。（3）Advanced

PLD，主要用來設(shè)計可編程邏輯器件（PLD）。（4）其它仿真程序，如模擬電路仿真器（Analog

Simulator）、數(shù)字電路仿真器（Digital

Simulator）及混合信號仿真器（Mixed

Signal

Simulator）等，這些仿真器可讓電子工程師們在還沒實際做出電路和印制電路板之前，能驗證一下所設(shè)計的的電路是否正確，或評估其可行性。

Protel

Design

System還有許多優(yōu)點，如：完全支持中文Windows，可隨意執(zhí)行“復(fù)制”、“粘貼”命令；可在電路圖中隨意填寫各種字體的中英文字；可直接在原理圖中隨意粘貼圖片、繪制幾何圖形、波形，甚至機(jī)械結(jié)構(gòu)；可產(chǎn)生或讀取OrCAD的圖形文件及零件庫文件；完全支持Windows所使用的打印機(jī)和繪圖儀，Protel軟件的高端版本Altium

Designer

6.0

AltiumDesigner是業(yè)界首例將設(shè)計流程、集成化PCB設(shè)計、FPGA設(shè)計和基于處理器的嵌入式軟件開發(fā)功能整合在一起的產(chǎn)品。全面繼承包括99SE，Protel2004在內(nèi)的先前一系列版本的功能和優(yōu)點，還增加很多高端功能，是一種完整的板級設(shè)計解決方案

增強(qiáng)了對高密板設(shè)計的支持，可用于高速數(shù)字信號設(shè)計，可將器件放置在PCB板的正反兩面，處理高密度引腳數(shù)量的球型網(wǎng)格陣列(BGAs)。4.1.5．3DCAD機(jī)身設(shè)計

PCB設(shè)計以后，可利用CAD工具作整機(jī)的外殼等工藝設(shè)計。AutoCAD,3Dmax，MAYA等3DCAD軟件可以非常方便地對模型、數(shù)據(jù)進(jìn)行各種處理、調(diào)節(jié)，使得設(shè)計工作變得更加直觀和容易.實際上，3DCAD處理一直貫穿了整個設(shè)計工作

P90Autodesk公司的AutoCAD

近十年來占據(jù)繪圖市場主導(dǎo)地位的是Autodesk公司的AutoCAD軟件。AutoCAD2006

優(yōu)化的DWG

文件格式提高了速度，減小了文件大小（最多可以減少52%?。?，改進(jìn)了性能，從而最多可將效率提升70%。AutoCAD2006

提供了多種工具以提高二維制圖功能的易用性等AutoCAD2007中文版是Autodesk公司CAD系列最新推出的產(chǎn)品AutoCAD2007

中引入的新概念設(shè)計和可視化工具可以展示您的構(gòu)想、進(jìn)行演示?？煞奖銊?chuàng)建實體和曲面。對各行業(yè)（建筑、機(jī)械設(shè)計、工程、加工、航空甚至科學(xué)和教育）均可以快速地創(chuàng)造出任何構(gòu)想或概念。

用CAD制作羽毛球二維轉(zhuǎn)三維制作八角形拱頂打造梅花螺絲刀頭三維轉(zhuǎn)二維AutoCAD彈簧的另一種做法從概念設(shè)計到草圖和局部詳圖，AutoCAD2007

為您提供了創(chuàng)建、展示、記錄和共享構(gòu)想所需的所有功能。Autodesk的3DSMax和Maya

3DSMAX是個龐大的軟件，廣泛應(yīng)用于影視動畫、建筑設(shè)計、廣告、游戲、科研等領(lǐng)域。

3DSMax9支持64位技術(shù)，為數(shù)字藝術(shù)家提供了可視化設(shè)計以及電影電視視覺特效制作的強(qiáng)大工具。3dsMax和Maya

是Alias開發(fā)的,現(xiàn)Alias已被Autodesk收購3DSmax9注入了強(qiáng)大的渲染功能；全新的架構(gòu)設(shè)計著色器；功能增強(qiáng)的晝燈系統(tǒng)；更為簡潔的用戶界面3DSmax9AutodeskMaya8能夠滿足下一代藝術(shù)制作的需求，通過優(yōu)化功能達(dá)到生產(chǎn)力和制作流程效率的最大化。

Maya8實現(xiàn)了64位支持、多線程和算法最優(yōu)化的組合，可有效率處理大量數(shù)據(jù)集。以MentalRay3.5為渲染核心的Maya8在提高生產(chǎn)力方面做了諸多改進(jìn)，特別是對于建模和紋理制作。

快速對復(fù)雜形狀進(jìn)行造型。把動畫放進(jìn)不同的層中，輕松調(diào)整密集和復(fù)雜的動畫。3dsMax9

中的增強(qiáng)功能（例如更快的復(fù)雜衣物動力學(xué)解算）提供了滿足緊迫的制作時限所需的速度和精度。Maya8微軟與IDSA(IndustrialDesignersofAmerica)設(shè)計的下一代PC外形。片狀球形機(jī)身,帶有非接觸充電?通信盒4.6復(fù)習(xí)MCU

面向控制應(yīng)用的SoC廠商內(nèi)核代表產(chǎn)品ATMAL愛特梅爾ARM7/9AVR8/32SAM7/SAM9AVR8/AVR32MICROCHIP微芯PICmicroPIC12/PIC16/PIC18FreeScale飛思卡爾C08/S08MC68H908ST意法半導(dǎo)體ARM7STR720(Intel)8051TI德州儀器C24xARM7TMS320C2000MSP430FRenesas瑞薩SH2/4H8/SuperH整機(jī)集成整機(jī)電路設(shè)計PCB印制板設(shè)計整機(jī)工藝的設(shè)計常用的電路板級系統(tǒng)的設(shè)計分析工具有OrCAD,PROTEL,PADS(PowerPCB)等AutoCAD,3Dmax，MAYA等常用的3DCAD軟件整機(jī)集成設(shè)計流程

整機(jī)的開發(fā)以PCB板設(shè)計為中心，設(shè)計流程與SOC芯片設(shè)計相似：1）性能參數(shù)設(shè)計2）電路設(shè)計，生成邏輯網(wǎng)表；3）PCB板版面圖設(shè)計：電路板仿真；4）樣板制作，軟硬件協(xié)同調(diào)試；5）整機(jī)工藝設(shè)計，樣機(jī)制作及調(diào)試，文檔齊備，試產(chǎn)P86手機(jī)投影儀有三個激光頭、一個DLP芯片和電源。使用時，該手機(jī)可將DVD質(zhì)量的視頻投射到銀幕或墻壁上，

接口與總線開發(fā)完整的嵌入式系統(tǒng)還需要熟悉眾多的外置部件的功能﹑接口﹑總線結(jié)構(gòu)等特性，以便開發(fā)相應(yīng)的驅(qū)動模塊，支撐整機(jī)的全部功能。P90嵌入式系統(tǒng)與外界的信息通道外接存儲器接口I/O接口網(wǎng)絡(luò)通信接口嵌入式系統(tǒng)各功能模塊及部件間信息連結(jié)通道CPU總線I/O總線STR720中的總線P66RTCADCGPIOTIMPWMCANSPIEIC接口與總線4.2存儲部件作為SoC重要組成部分的嵌入式存儲器，在SoC中所占的比重（面積）將逐漸增大。到2010年，約90%的硅片面積都將被具有不同功能的存儲器所占據(jù)

SoC中各種邏輯的比重

4.2.1半導(dǎo)體存儲器部件

1)片上存儲器

它與處理器內(nèi)核一起配置在嵌入式處理器芯片內(nèi)，常見的有：

MaskROM

EEPROM

OTPROM

FlashROM

SRAM

DRAMP90存放固件程序的只讀存儲器，芯片內(nèi)的ROM內(nèi)容不可更改；芯片內(nèi)的ROM內(nèi)容可以更改的高速不揮發(fā)存儲器,現(xiàn)已逐步取代EEPROM成為主流存儲器技術(shù)。靜態(tài)隨機(jī)存儲器，具高速訪問能力，用于構(gòu)筑指令快存，數(shù)據(jù)快存動態(tài)隨機(jī)存儲器,作為工作存儲器電可改寫可編程ROM一次性可編程非易失存儲器

（onetimeprogrammableROM）2)擴(kuò)充存儲器2)

擴(kuò)充DRAM內(nèi)存4)

擴(kuò)充FlashROM外接的擴(kuò)充存儲器，由DRAM芯片構(gòu)成。主要用來存放各種現(xiàn)場的輸入、輸出數(shù)據(jù)﹑中間計算結(jié)果，以及用于與外部存儲器交換信息

外接的高速不揮發(fā)存儲器，用于需要固件程序大而內(nèi)容需更改的嵌入式系統(tǒng),也用于存放用戶應(yīng)用程序中大容量數(shù)據(jù)P90Flash閃存Flash閃存分為NORFlash和NANDFlash二類NANDFlash一般用于存儲數(shù)據(jù)，NORFlash一般用于存儲啟動代碼。

NOR的特點是可以Byte為單位隨機(jī)訪問，這樣應(yīng)用程序可以直接在Flash閃存內(nèi)運(yùn)行，P90NAND結(jié)構(gòu)可以頁為単位隨機(jī)訪問,能提供極高存儲密度，并且寫入和擦除的速度也很快。如磁盤存儲器不同閃存單元的對比三星16GbNAND閃存芯片NAND閃存采用4KB的頁尺寸、比2KB頁面讀取快2倍、寫入快1.5倍;

面向移動PC的SSD(固態(tài)盤、閃存盤)以及手機(jī)、PMP、游戲機(jī)等。

Flash（閃存）讀寫的特點

（1）必須以Page為單位進(jìn)行讀寫；（2）寫之前必須先擦除原有內(nèi)容；（3）擦除操作必須對Block進(jìn)行，即一次至少擦除一個Block的內(nèi)容

８bit或１６bit串行數(shù)據(jù)輸入（2048+64)BytePage(寫入單位）串行數(shù)據(jù)輸出（2048+64)Byte64Page/塊（擦除單位）冗長部單元2048Byte64Byte大容量NANDFlashROM構(gòu)成寄存器存儲單元讀出寫入Flash的一個Page定為1個扇區(qū)，將32/64個扇區(qū)定為一個塊(Block)相變閃存PRAMIBM采用相變膜作為存儲元件的新型非揮發(fā)性內(nèi)存（相變內(nèi)存：phasechangememory）。目標(biāo)是取代閃存。

與閃存相比，存儲單元的數(shù)據(jù)寫入時間僅為1/500，寫入時的耗電量也不足前者寫入時的1/2?，F(xiàn)已達(dá)到將這種特性維持到22nm工藝?！芭c依靠現(xiàn)有的浮游柵結(jié)構(gòu)難以達(dá)到45nm工藝水平的閃存相比，領(lǐng)先了2代

在相變材料中采用的是摻雜了少量異種元素的GeSb合金

4.2.2Flash存儲卡對于移動嵌入式系統(tǒng)需要脫機(jī)保存信息的需求，系統(tǒng)又無磁盤存儲部件時，需要配置外插的Flash存儲卡部件。用于嵌入式系統(tǒng)的閃存卡有多種規(guī)格，互不兼容，在設(shè)計嵌入式系統(tǒng)的閃存卡接口時，必須作好選擇。P91圖4-10常用的閃存卡P911）CF卡CF卡全稱Compact

Flash

Card，是SanDisk公司于1994年首先推出。由于這項技術(shù)的開放性，CF卡價格低，是使用最廣的閃存卡存儲容量大，成本低，兼容性好，這些都是CF卡的優(yōu)點，缺點則是體積較大。CF卡分2種

TYPEI

為43mm×36mm×3.3mm（CFI），

TYPEII

為43mm×36mm×5mm（CFII），體積只有PCMCIA卡的1/4，CFII卡槽可兼容CFI卡。P91SanDisk的CF卡有普通的Standard系列和UltraII系列，高端的ExtremeIII系列，速度達(dá)到了133X，為20MB/s，高速ExtremeIV達(dá)40MB/S傳輸速度

SanDiskExtremeCF卡CF卡內(nèi)部結(jié)構(gòu)與接口閃存芯片控制器芯片圖4-11CF卡結(jié)構(gòu)CF卡遵從ATA-IDE工業(yè)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，連接裝置與CF卡是50-pinCF卡符合PCMCIA接口規(guī)格。CF卡同時支持3.3V和5V的電壓，

CF卡把Flash存貯模塊與控制器結(jié)合在一起，

P91美高迪金裝16.0GBType1CF閃存卡讀寫數(shù)據(jù)速度可達(dá)160速，24MB/s，能滿足專業(yè)攝影師對高速和高容量的要求，此CF閃存卡能儲存超過8,000張高解像度相片，同時亦能拍攝大量RAW格式相片。

雷克沙推出的ProfessionalUDMA300x存儲卡產(chǎn)品可以達(dá)到45MB/S的讀寫速度，使用了UDMA(UltraDirectMemoryAccess)新技術(shù)2）SD卡SD卡全稱Security

Digital

Card，是由日本松下、東芝與美國SanDisk公司共同開發(fā)研制的。SD卡多了用于數(shù)據(jù)著作權(quán)保護(hù)的暗號認(rèn)證功能（SDMI規(guī)格）

SD卡系列的容量從128MB、256MB、512MB到最大的4GB，讀寫速度分別為10MB/s(60X)和8MB/s(58X).P92MiniSD卡轉(zhuǎn)ＳＤ卡轉(zhuǎn)接器MiniSD卡miniSD卡尺寸僅22x11x2.4mm內(nèi)置無線LAN802.11g的SD卡數(shù)碼像機(jī)的相片數(shù)據(jù)可方便傳送到PC機(jī)microSD卡尺寸僅15x11x1mm。是世界最小USB存儲器2GB的microSD傳送速度達(dá)26MB/秒手機(jī)支持的存儲卡類型，就目前市場上來看，主流的有這么幾種：SD卡（miniSD卡）、MMC卡（RS-MMC）、TransFlash卡和SONYMSPro/Duo這幾種。SDHC存儲卡一種新型高容量SD存儲卡--SDHC存儲卡現(xiàn)有的SD卡標(biāo)準(zhǔn)，最大容量僅為2GB，2006年6月，SD協(xié)會確定SD2.0卡規(guī)格

，即SDHC(HighCapacity)標(biāo)準(zhǔn)。

SDHC主要特征在于文件系統(tǒng)格式從以前的FAT12、FAT16提升到了FAT32，而且最高支持32GB。從而滿足了攝像機(jī)、手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)以及PDA等新一代音/視頻和電信設(shè)備對大存儲量的需求。

基于新規(guī)格的SDHC存儲卡最大寫入速度可以達(dá)到大約20MB/秒。

SDHC存儲卡(超高速型)最大寫入速度達(dá)到大約20MB/秒對應(yīng)SD傳輸速率級別的Class6搭載采用CPRM技術(shù)的高度的版權(quán)保護(hù)功能miniSDHC存儲卡

miniSD大小，實現(xiàn)4GB的大容量。傳輸速率對應(yīng)級別的Class4搭載CPRM版權(quán)保護(hù)功能microSD存儲卡

microSD大小，實現(xiàn)2GB的容量搭載CPRM版權(quán)保護(hù)功能24×32×2.1mm21.5×20×1.4mm11×15×1mm東芝4GBSDHC存儲卡系列

8GB的SDHC存儲卡，是CLASS6規(guī)格的，最低傳輸速率為6MB/S。4GB容量的microSDHC存儲卡SD及USB兩用閃存卡SD傳輸速率級別

SD協(xié)會對于數(shù)據(jù)傳輸速率制定了“SDSpeedClass（SD傳輸速率級別）”。今后，使用的設(shè)備上、使用的卡上分別標(biāo)有“SDSpeedClass”

3）SM卡，MMC卡SM卡全稱SmartMedia

Card,

由東芝公司于1995年發(fā)布，與CF卡屬于同一代閃存卡。Smart

Media卡采用單塊芯片存儲，所以就限制了它的最大容量.另外，由于SM卡沒有內(nèi)置接口電路，對設(shè)備的依賴性較強(qiáng)，所以他的兼容性與速度不及CF卡SM卡最大的優(yōu)勢就是輕，只有2克左右，數(shù)據(jù)傳輸速率是0.6MB/s，運(yùn)行時能耗大約為70毫瓦。SM卡的缺點也顯而易見：它不太穩(wěn)定，觸點沒有保護(hù)，容易被靜電損壞。

P92MMC卡

MMC卡全稱MultiMedia

Card,是由SanDisk公司與西門子公司共同開發(fā)的一種多功能存儲卡，主要用于手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝象機(jī)以及MP3隨身聽等多種數(shù)碼產(chǎn)品。

MMC卡體積只有32mm×24mm×1.4mm(L×W×D),

重量僅2g左右。

MMCmicro卡體積為12mmx14mmx1.1mm，比MicroSD稍大，同樣符合MMC4.0規(guī)定，具備雙電壓省電功能，最大讀寫速度為52MB/秒P92適應(yīng)手機(jī)產(chǎn)品需要的雙電壓RS-MMC存儲卡

4）Memorystack卡(記憶棒)記憶棒全稱Memory

Stick，它是由日本索尼（SONY）公司研發(fā)的移動存儲媒體.在SONY數(shù)碼相機(jī)上使用，其功耗很低，還可以與其他索尼產(chǎn)品自由交換數(shù)據(jù).“Memory

Stick

DUO”是目前記憶棒家族中體積最小巧的，它可以通過適配器與記憶棒接口兼容，它也分藍(lán)色和白色兩種

P92記憶棒長棒，也就是MEMORYSTICK和MEMORYSTICKPRO在2006年退出了歷史舞臺

PRODUO記憶棒的傳輸速度可以達(dá)到18MB/S。對于高像素的數(shù)碼相機(jī)，以及游戲掌機(jī)數(shù)據(jù)的快速傳輸

手機(jī)專用的超小存儲卡M2型記憶棒

MemoryStickMicro(M2)記憶棒，5）XD卡

XD卡全稱XD-Picture

Card，是由日本富士膠片公司和奧林巴斯公司共同開發(fā)的新一代存儲卡XD卡的大小只有20.0mm×25.0mm×1.7mm，重量只有2克。XD卡體積小巧，速度快是它的主要特點，只是價格較高。

P92表4-1各類閃存卡的性能P924.2.3微型硬盤存儲部件隨著垂直磁記錄技術(shù)的成熟及制造工藝的提高，硬盤已經(jīng)實現(xiàn)了微型化,小巧的體積卻能帶來非常大的存儲空間，成為最有效﹑最廉價的存儲空間的解決方案。

微型硬盤不單純追求高速﹑大容量,還要求低能耗和低噪音。蘋果iPodMP3播放機(jī)就配備有1.8英寸5GB硬盤,可以保存1000個音樂文件.微型硬盤有1.8英寸、1英寸﹑0.8英寸三種規(guī)格。可適應(yīng)不同的應(yīng)用的需求.P930.85英寸硬盤有4GB至16GB多款。長寬尺寸與SD卡相同主要應(yīng)用目標(biāo)是第3代手機(jī)

微型硬盤和CF相同規(guī)格的微硬盤產(chǎn)品容量已達(dá)20-60GB,但微硬盤容易丟失數(shù)據(jù)，不防震防水,而今,在大容量閃存卡的普及大潮之下，逐漸退出市場是必然的趨勢

1.8吋?32GB閃存盤SanDiskSSDUATA50001.8連續(xù)讀取速度62MB/秒、隨機(jī)讀取為7000IOPS(512byte傳送),是一般HDD的100倍以上。WindowsVistaEnterprise可用35秒啟動.動作時的功耗只0.4W(HDD為1W).韓國三星電子發(fā)表了容量為64GB的半導(dǎo)體存儲器（SSD）主要將面向筆記本電腦等產(chǎn)品。

SSD內(nèi)置的NAND閃存讀取速度為64Mbps，寫入速度為45Mbps。

頁面大小為4kB，設(shè)計工藝50nm。外形尺寸與1.8英寸硬盤基本相同。重15g。耗電量為0.5W。4.3I/O總線和I/O接口4.3.1I/O接口技術(shù)CPU與外部設(shè)備、存儲器的連接和數(shù)據(jù)交換都需要通過接口設(shè)備來實現(xiàn)，前者被稱為I/O接口，而后者則被稱為存儲器接口。I/O設(shè)備品種繁多，其相應(yīng)的接口電路也各不相同,并口、串口、PS-2、紅外、ISA、PCI等稱為傳統(tǒng)接口。P93視頻口麥克風(fēng)音箱鍵盤接口并行口USB網(wǎng)絡(luò)接口串行口鼠標(biāo)接口串行口9針并行口視頻口鍵盤接口網(wǎng)絡(luò)接口PS/2接口鍵盤/鼠標(biāo)串行口25針1。RS-232-C串行接口串行口的典型代表是RS-232-C，是美國電子工業(yè)協(xié)會EIA（ElectronicIndustryAssociation）制定的一種串行物理接口標(biāo)準(zhǔn)。對于一般雙工通信，僅需幾條信號線就可實現(xiàn)，如一條發(fā)送線、一條接收線及一條地線。RC232C的最高傳輸速率為20kbps,最大傳輸線長為30m。相比較而言，它的傳輸速率低、傳輸距離近、抗共模干擾能力差，在條件較惡劣的現(xiàn)場控制中，很難實現(xiàn)數(shù)據(jù)的正常傳輸和獲取。P93RS-485接口

在要求通信距離為幾十米到上千米時，廣泛采用RS485接口。RS485采用差分接收和驅(qū)動，提高抗共模干擾驅(qū)動能力，提供多點應(yīng)用，同一線上最多可接32個驅(qū)動器和接收器，最大傳輸速率10Mbps(12m)，最大傳輸距離為1200m（10kbps），可以較好地實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)的獲取和控制。P932。并行接口8位數(shù)據(jù)同時進(jìn)行傳送，這樣數(shù)據(jù)傳送速度大為提高，常用于打印機(jī)上.并行傳送受線路長度限制，因為長度增加，干擾就會增加，容易出錯,故很少采用。P933。USB接口USB全稱UniversalSerialBus（通用串行總線），用于將使用USB的外圍設(shè)備連接到主機(jī)。USB支持的傳輸速率：

低速（1.5Mbps）也稱為USB1.1、

全速（12Mbps）稱為USB2.0,

高速（480Mbps）表4-2USB接口管腳定義USB接口可以從主機(jī)上獲得500mA的電流，并且支持熱拔插，真正做到即插即用。一個USB接口可同時支持高速和低速USB外設(shè)的訪問，由4芯電纜連接P93USB1.0/1.1標(biāo)準(zhǔn)對于低速設(shè)備傳輸速率可達(dá)1.5Mbps；對于全速設(shè)備，傳輸速率最大可達(dá)12Mbps。Microsoft,HP,Compaq,Intel,Agere,NEC和Philips是USB-IF成員中致力于制定USB2.0標(biāo)準(zhǔn)的7個主要組織。USB

2.0標(biāo)準(zhǔn)對于高速設(shè)備可支持高達(dá)480Mbps的數(shù)據(jù)傳輸率USB的TypeA接口

帶Mini-USB接口的USB線

圖4-1３

USB接口在USB的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中，每個USB的系統(tǒng)有且只有一個Host，它負(fù)責(zé)管理整個USB系統(tǒng)，包括USBDevice的連接與刪除、Host與USBDevice的通信、總線的控制等。P93Host端有一個RootHub，可提供一個或多個USB下行端口。每個端口可以連接一個USBHub或一個USBDevice。使一個USB端口擴(kuò)展為多個端口。一個USB

可以支持127個外設(shè)，使用集線器來擴(kuò)展，最多可以有5層，每層之間的線纜長度可以達(dá)到5m主機(jī)和Hub之間的連接是通過3種類型USB連接器中的一種實現(xiàn)的：用于和主控制器上行連接的“Ａ型”連接器；用于和從設(shè)備下行連接的“Ｂ型”連接器；“mini-B”型連接器是小型的“B型”連接器，這些不同的連接器可以避免用戶連接錯誤

如右圖

左邊TypeA（連接PC）右為TypeB（連接設(shè)備）

HOSTTarget標(biāo)識包數(shù)據(jù)包握手包標(biāo)識包數(shù)據(jù)包握手包BLOKOUT傳送時USB

Target的動作

USBOTG標(biāo)準(zhǔn)

USB采用主從的架構(gòu)，主機(jī)控制所有的數(shù)據(jù)傳輸。這非常適合PC機(jī)與其外設(shè)之間的連接，而外設(shè)與外設(shè)之間通訊可按USBOTG標(biāo)準(zhǔn)實現(xiàn).USBOTG(On-The-Go)

是USB2.0規(guī)范的補(bǔ)充，結(jié)合了對移動應(yīng)用友好的新特性，包括低功耗、更小的USB接頭以及在相同的USB端口上增加了雙重角色的功能(作為主機(jī)和外設(shè)的功能)。具備USBOTG功能的外設(shè),可以在沒有計算機(jī)參于的環(huán)境下，相互對等地連接作數(shù)據(jù)傳送,例如使數(shù)碼相機(jī)與打印機(jī)直接連結(jié)打印.P94圖4-1４

USB軟件與操作系統(tǒng)的關(guān)系P94創(chuàng)新ZENVPLUS采用了標(biāo)準(zhǔn)的MINIUSB接口

創(chuàng)新ZenVPlUS支持MP3、WMA、IMAADPCM、DRM等音頻格式，MPEG4、WMV和DivX格式的視頻文件，JPG圖片瀏覽，內(nèi)置FM調(diào)頻收音，支持Line-in直錄和ADPCM錄音，鬧鐘，日歷等功能，內(nèi)置鋰電池可以提供15個小時的連續(xù)播放時間。USB與無線USB無線USB協(xié)議棧功能層設(shè)備層總線層4.IEEE1394IEEE1394是國際IEEE標(biāo)準(zhǔn)化組織制定的一項具有視頻數(shù)據(jù)傳輸速度的串行接口標(biāo)準(zhǔn)。也稱為Firewire(火線)接口;

現(xiàn)有的IEEE1394協(xié)議支持100Mbps、200Mbps、400mbps的數(shù)據(jù)傳輸率，采用IEEE1394接口的設(shè)備主要是DV（數(shù)碼攝象機(jī)）、外置掃描儀、外置CD-RW等.P95IEEE1394具有實時QoS和內(nèi)容保護(hù)功能，以及400MB/s的應(yīng)用層數(shù)據(jù)吞吐量，原始數(shù)據(jù)速度超過1GB/s。HANA則成立于2005年年底，旨在通過