13.1

RAM存儲器技術在嵌入式系統中CPU通過地址直接訪問的存儲器包括可讀寫存儲器和只讀存儲器兩類，通常用于上電時存放運行時程序及數據的RAM被稱為主存。

存儲器的幾個相關性能指數容量存儲器容量用S=W×l×m表示，W為存儲器字長，l為存儲器字數，m則為存儲器體數速度訪問時間(accesstime)Ta：從存儲器接到讀請求到所讀的字傳送到數據總線上的時間間隔存儲周期Tm：連續兩次訪問存儲器之間所必需的最小時間間隔。一般Tm>Ta

存儲帶寬Bm：存儲器被連續訪問時所提供的數據傳輸速流，單位是位(或字節）/秒價格存儲器的價格通常用單位字節價格來表示，若總容量為S的存儲器的總價格為C，則單位字節價格c＝C/S存儲器設計目標高速度大容量低價格設計目標實現依據存儲器的工藝實現技術有了突飛猛進的發展，高速、大容量、低價的存儲器件以驚人的速度生產出來所有程序都具有這樣的行為特性：空間和時間局部性90/10原理：一個程序的90％時間是消耗在10％的代碼上根據以上局部性原則（ThePrincipleofLocality），就可以利用各種不同的價格、速度、容量的存儲器的組合設計出一個多層次（multiplelevel）存儲系統

存儲器層次結構在嵌入式系統中所用到的存儲器主要有：觸發器（Flip-FlopsandLatches）、寄存器（RegisterFiles）、靜態隨機訪問存儲器（SRAM）、動態隨機訪問存儲器（DRAM）、閃速存儲器（FLASH）、磁盤（MagneticDisk）等這些存儲器的速度，為觸發器最快，寄存器次之，SRAM再次，DRAM較慢，然后是FLASH，磁盤最慢價格正好反之，磁盤的每兆字節價格最便宜，觸發器最貴存儲器層次結構圖存儲器層次結構的特性

第一，數據的包含性，即上層的數據，在下一層中都能找到。第二，下層存儲器將自己的地址映射到高層的存儲器。存儲器層次結構幾個基本概念塊（Block）:相鄰兩級間的信息交換單位命中（Hit）：相鄰兩層存儲層次中，訪問地址可以直接在高層存儲器中訪問到命中時間(hittime)：訪問高層存儲器所需的時間，其中包括本次訪問是命中還是失效的判定時間命中率（HitRate）：相鄰兩層存儲層次中，訪問地址可以直接在高層存儲器中訪問到的概率失效率（MissRate）：等于1－命中率失效損失(misspenalty)：用低層存儲器中相應的塊替換高層存儲器中的塊，并將該塊傳送到請求訪問的設備（通常是CPU）的時間存儲器層次結構的性能

評價存儲器層次結構的性能參數是平均存儲訪問時間(averagememory-accesstime)平均存儲訪問時間＝命中時間×命中率＋失效率×失效損失當塊大小過小時，失效率很高當高層存儲器容量保持不變時，失效率有一最低限值，此時塊大小的變化對失效率沒有影響當塊大小超過某定值后，（這一定值又稱為污染點），失效率呈現隨塊大小增加而上升的趨勢

主存簡介主存是非常重要存儲和記憶部件，用以存放數據和程序主存大都采用DRAM芯片實現一般說來，容量越大速度越快的存儲器就能給系統帶來越高的性能與微機相比，嵌入式系統的主存一般比較小同時在有些嵌入式系統中也有用Flash存儲器作為主存使用的情況DRAM與SRAM主要差別

對DRAM芯片來說，在讀出數據之后還需重新寫回數據，因而它的訪問延遲和存儲周期不同。SRAM的訪問時間與存儲周期則沒有差別為防止信息丟失，DRAM需要定期刷新每個存儲單元，SRAM卻不需要DRAM設計強調容量，而對SRAM設計來說，容量和速度同樣重要就可以比較的存儲器設計技術而言，DRAM的容量大概為SRAM的16倍，而SRAM的存儲周期比DRAM的約快8～16倍123.1.1

DRAM存儲器DRAM由于結構簡單集成度高，因此價格非常便宜，是目前嵌入式系統中主要的內存方式。DRAM經歷了DRAM，FPMDRAM（FastpageModeDRAM）,EDODRAM（ExtendedDataOutDRAM）,SDRAM（SynchronousDRAM）,DDRSDRAM（DoubleDataRateSDRAM）,DDR2SDRAM,DDR3SDRAM13DRAM的基本結構14從DRAM到DDRIII最初DRAM讀寫是在控制信號的作用下先發一個行地址再發一個列地址，隨后讀/寫一個數據。15DRAM讀數據時序16人們發現通常數據是連續讀/寫的，因此，改為FPMDRAM，送一次行地址后，將行地址鎖存，只送列地址，每送一個列地址就讀/寫一個數據，直到該行的數據讀完。從而提高了讀/寫速度。17由于在列地址送出后到讀出數據之間需要時間，而這個時間對于地址線而言是空閑的，可以送出下一個列地址，因此開發了EDODRAM，利用類似于流水線的模式進一步提高了內存讀/寫速度。18由于DRAM需要動態充電的特性使每次讀數據后需要進行再次充電才能進行下次讀，因此SDRAM采用了兩個（或多個）Bank的方式進行交替數據操作，Bank0讀數據時Bank1充電，下一周期Bank1讀數據時Bank0充電，從而提高對外的數據交換能力。SDRAM的操作改為由外部時鐘上升沿同步控制方式，以實現突發數據傳送能力。突發數據傳送可以實現接收一次列地址發送多個數據的能力。192021DDR（DoubleDataRate）SDRAM則采用了二倍預讀取的技術，在每次得到一個地址時芯片內部讀取兩個數據，這兩個數據分別在一個時鐘的上升沿和下升沿傳送出去，從而提高讀/寫速度。22DDRIISDRAM采用了4倍預讀取的技術，在每次得到一個地址時芯片內部讀取4個數據，并將I/O端口的時鐘頻率提高為原來的兩倍（內部操作時鐘頻率的兩倍），并在一個時鐘上升沿和下升沿各傳送一個數據，從而進一步提高讀/寫速度。23DDRIIISDRAM采用了8倍預讀取的技術，在每次得到一個地址時芯片內部讀取8個數據，并將I/O端口的時鐘頻率提高為原來的4倍（內部操作時鐘頻率的4倍），并在一個時鐘上升沿和下升沿各傳送一個數據，從而進一步提高讀/寫速度。24SDRAM的特點SDRAM由一系列指令控制完成數據存取功能SDRAM需要使用專用的SDRAM控制器能夠在系統時鐘的驅動下連續存取數據，（突發模式）由于需要進行預充電，因此一般芯片由多個BANK組成采用預讀寫技術后，讀/寫性能成倍提升。252627SDRAM中行地址寬度與列地址寬度常常是不一樣的，列地址通常只有9位，表示512個列，也就是說給出一次行地址，最多能夠讀取512個字節（或字）。本例中行地址為212＝4K，列地址為29＝512Bank數由bs0,bs1(A12,A13)給出共22＝4，因此每片SDRAM容量為4K*512*4=8MB兩片共8MB＊2=16MB283.1.2SRAM存儲器SRAM存儲器的主要特點：主要優點：速度快，不需要刷新電路，效率高主要缺點：體積大，功耗大，集成度低價格昂貴主要應用：

CPU與主存的高速緩存

CPU內部高速緩存在嵌入式系統中作為主存使用29課后練習DRAM與SRAM在數據操作上的區別是什么？與SDRAM相比，DDR技術為什么能夠提高數據存取速度？3.2閃速存儲器(Flash)

FLASH與DRAM和SRAM有所不同，雖然他們都可以直接連接在系統總線上進行讀寫，但是FLASH是一種非易失性的存儲器，失去供電后可以長期保存數據不丟失。因此Flash在嵌入式系統中常常擔當著類似于PC機中硬盤的角色。

FLASH存儲器根據其技術手段的不同有類：NOR

Flash，DINOR

Flash，NAND

Flash，UltraNANDFlash,ANDFlash31FLASH工作原理通過在浮柵上充電或放電來控制源/漏之間的通路，從而實現0/1的表達。3.2.1NOR

FLASH技術NOR技術閃速存儲器是最早出現的FlashMemory，它源于傳統的EPROM器件，具有可靠性高、隨機讀取速度快的優勢，在擦除和編程操作較少而直接執行代碼的場合，尤其是純代碼存儲的應用中廣泛使用，如PC的BIOS固件、移動電話、硬盤驅動器的控制存儲器等。由于NOR技術FlashMemory的擦除和編程速度較慢，而塊尺寸又較大（64KB，128KB），因此擦除和編程操作所花費的時間很長，在純數據存儲和文件存儲的應用中，NOR技術顯得力不從心。33NOR

FLASH接口信號信號功能A[0:n]地址信號DQ[0:m]數據信號nWE#寫使能信號nOE#讀使能信號nRST#復位信號nGCS#片選信號34NOR

FLASH指令功能周期數CYCLE1CYCLE2CYLCE3CYCLE4CYCLE5CYCLE56ABDBABDBABDBABDBABDBABDB讀1PARD復位1XXF0寫4AAAAA55555AAAADPAPD塊擦除6555AA2AA5555580555AA2AA5555510片擦除6555AA2AA5555580555AA2AA55SA30讀ID4555AA2AA555559000－02暫停1XXB0繼續1XX3029LV160芯片指令35讀數據只需要1個周期直接在地址總線送地址，可在數據總線讀到數據寫數據需要4個周期1–

將0xAA寫到FLASH地址0x5552–

將0x55寫到FLASH地址0x2AA3–

將0xA0寫到FLASH地址0x5554–

將編程數據(BYTE)寫到對應的編程地址上去整片擦除操作需要6個周期1–

將0xAA寫到FLASH地址0x5552–

將0x55寫到FLASH地址0x2AA3–

將0x80寫到FLASH地址0x5554–

將0xAA寫到FLASH地址0x5555–

將0x55寫到FLASH地址0x2AA6–

將0x10寫到FLASH地址0x55536NOR

Flash接口示意圖16位接口8位接口3.2.2NAND

Flash技術SamsungTOSHIBAFujistu三家公司聯合開發了NAND

Flash，其特點有：以頁為單位進行讀和編程操作，1頁為256B或512B。以塊為單位進行擦除，塊為4KB，8KB，16KB。可快擦和快編程功能。數據、地址采用同一總線，實現串行讀取。隨機讀取速度慢且不能按字節隨機編程。芯片尺寸小，引腳少，是位成本(bitcost)最低的固態存儲器。芯片存儲位錯誤率較高，推薦使用ECC校驗，并包含冗余塊，數目約占1%。38基于NAND的存儲器可以取代硬盤或其他塊設備。目前量產的NAND

FLASH已經可達64Gb。39NAND

Flash內部結構40NAND

Flash地址結構64MB的NAND

Flash芯片地址結構41NAND

Flash容量大，而且可常時間保存數據，因此可以用于替代硬盤作為外存使用。但由于壞塊的存在，難以保證存儲信息的安全，因此每個頁都有16B的冗余信息用于描述當前塊的狀態，及邏輯塊號，這樣在上層文件系統中，就可以將其作為一個標準塊設備使用。42冗余字節的定義字節序號內容字節序號內容512用戶定義數據520后256B

ECC校驗和513521514522515523塊邏輯地址2516數據狀態524517塊狀態525前256B

ECC校驗和518塊邏輯地址152651952743邏輯地址格式D7D6D5D4D3D2D1D000010la9la8la7518,523字節la6la5la4la3la2la1la0P519,524字節在NAND

Flash芯片中塊被分為若干個zone，每個zone中有1024個塊，這樣每個塊的編號就只需要10位二進制值，而其中只有1000個塊具有邏輯編號，可以真正使用，其他24個塊則為備用塊。44NAND

Flash接口標準信號信號功能IO[1:8]數據總線CE#片選WE#寫有效RE#讀有效CLE命令鎖存ALE地址/數據鎖存WP#寫保護信號R/B#忙信號45NAND

Flash命令命令名稱第一周期第二周期功能SerialDtatInput0x80－寫數據ReadMode10x00－A8=0時讀數據ReadMode20x01－A8=1時讀數據ReadMode30x50－讀校驗位Reset0xFF－初始化AutoProgram0x10－開始編程AutoBlockErase0x600xD0塊擦除StatusRead0x70－讀狀態IDRead10x90－廠商及ID信息IDRead20x91－設備參數4647NANDFlash寫數據時序48擦除塊時序圖49NAND

Flash接口示意圖50NORFlash與NANDFlash比較NORFlashNANDFlash擦除塊所需時間/ms1000-50002-4讀速度/(KB/s)1200-1500600-800寫速度/(KB/s)<80200-4003.2.3ANDFlash技術AND技術是Hitachi公司的專利技術，主要用于數據和文檔存儲領域。AND技術與NAND一樣采用“大多數完好的存儲器”概念由于其內部存在與塊大小一致的內部RAM緩沖區，使得AND技術不像其他采用MLC的閃速存儲器技術那樣寫入性能嚴重下降3.2.4常見存儲卡標準CF（CompactFlash）卡

1994年由SanDisk公司推出，大小43mm×36mm×3.3mm，50針接口SM（SmartMedia）卡

1995年由東芝推出，大小45mm×37mm×0.76mm，重1.8g，由于卡內不帶讀寫控制器，需要設備提供，因此有不兼容問題。xD（eXtremeDigital）圖卡

2002年由富士與奧林巴斯推出，大小20mm×25mm×1.7mm，重2g，主要用于袖珍數碼相機。MMC（MultiMediaCard）卡

1997年由西門子與SanDisk推出，大小32mm×24mm×1.4mm，重1.5g，主要針對手機，PDA，音樂，影像，電子書，玩具等53SD（SecureDigitalCard）卡

1999年由松下電器，東芝，SanDisk聯合推出，大小32mm×24mm×2.1mm，可與MMC兼容。miniSD卡大小20mm×21.5mm×1.4mm，2005年SDA推出了MicroDSD卡標準，大小為11mm×15mm×1mm。記憶棒（MemoryStick）

1999年由Sony公司推出，大小50mm×21.5mm×1.5mm，重4g，由于卡54課后思考題為什么用NAND

Flash能夠很好地取代硬盤？NANDFlash與NORFlash接口上的區別在哪里？553.3串口技術RS232串行接口由于連線少，信號簡單，在很多設備上得到了廣泛的應用。而且它是嵌入式系統調試的基本手段之一，也是幾乎所有嵌入式處理器的必備接口。常用的串行接口除了RS232外，還有RS422/485，USB，SPI等。563.3.1RS232接口RS232的物理定義RS232兩種物理接口標準57RS232接口信號RS232最簡連接電路RXD1TXD1TXD2RXD2GND58RS232標準

RS232常被稱為UART（UniversalAsynchronousReceiver/Transimitter）,其技術規格如下：1、數據傳送速率：最高為115200bps，常用速率9600bps,19200bps。要求分布電容不大于2500PF波特率bps屏蔽電纜ft非屏蔽電纜ft1200300050024002000500480050025096002501001920050592、通信電平采用負邏輯，即－5～－15V表示邏輯1，5～15V表示邏輯0。3、數據按一定包格式傳送，包由4部分組成，起始位：1位，低電平表示，用于通知接收方做接收準備；數據位：5－8位，緊跟起始位，先低位后高位順序傳送；奇偶檢驗位：0－1位，緊跟數據位之后，可為奇校驗也可為偶校驗；停止位：1位，1位半，2位，用高電平表示4、通信雙方事先進行通信參數約定和設置，通信過程中不再更改。S

d0d1d2d3d4d5d6d7d8PE60RS232電平轉換電路 由于RS232使用電平范圍為±15V，這遠遠超出了TTL電平或嵌入式處理器的工作電壓，因此如果使用RS232進行進行通信需要將TTL電平轉換為對應的傳輸電平。轉換一般使用專用的器件，如MAX232，MAX3237等，另外還可以通過專用的232接口芯片為嵌入式處理器擴展串行通信口。61MAX232電路原理及應用示意圖R1outT1outR1inGNDT1inMAX23262嵌入式處理器中RS232的設置和使用S3C2410中的串口特殊寄存器63S3C2410中的串口控制寄存器64S3C2410中的串口控制寄存器續65S3C2410中串口FIFO控制寄存器66S3C2410中的波特率計數寄存器67S3C2410中的FIFO狀態寄存器68S3C2410中的發送數據寄存器69S3C2410中的接收數據寄存器70VoidUart_init(intbaud){ULCON0=0X3;//無校驗，1位停止，8位數據UCON0=0X305;//內部時鐘，電平觸發，中

斷或緩沖模式UBRDIV0=((int)(PCLK/16/baud)-1);//分頻值UFCON0=0X01;

//使用內部FIFO}

//Uart0初始化71CharUart_Getch(void){while(!(UFSTAT0&0X0F));returnRdURXH0();}

//接收數據VoidUart_Sendbyte(unsignedchardata){while((UFSTAT0&0X200));WrUTXH0(data);}

//發送數據72其他串行接口

RS422/485接口，為改進RS-232通信距離短、速率低的缺點，RS-422定義了一種平衡通信接口，將傳輸速率提高到10Mb/s，傳輸距離延長到4000英尺（速率低于100kb/s時），并允許在一條平衡總線上連接最多10個接收器。RS-422是一種單機發送、多機接收的單向、平衡傳輸規范，被命名為TIA/EIA-422-A標準。 為擴展應用范圍，EIA又于1983年在RS-422基礎上制定了RS-485標準，增加了多點、雙向通信能力，即允許多個發送器連接到同一條總線上，同時增加了發送器的驅動能力和沖突保護特性，擴展了總線共模范圍，后命名為TIA/EIA-485-A標準。主要是將232的單端信號改為差分信號，從而大大提高信號線抗共模干擾的能力。73規格RS232RS422RS485工作方式單端差分差分節點數1發1收1發10收1發32收傳輸電纜50ft400ft400ft傳輸速率20Kb/s10Mb/s10Mb/s輸出電壓±25V-0.25～+6v-7～+12v驅動器負載阻抗3k～7k10054擺率（最大值）30v/usN/AN/A接收器輸入電壓±15V-10～+10v-7～+12v接收器輸入門限±3V±200mv±200mv接收器輸入阻抗3k～7k4k(最小)＞12k驅動器共模電壓N/A-3～+3v-1～+3v接收器共模電壓N/A-7～+7v-7～+12vRS232,RS422,RS485標準比較74RS422多機聯接圖75RS485多機聯接圖76RS422芯片內部結構及應用示意圖ABYZMAX42277RS485芯片內部結構及應用示意圖78課后思考題RS232與RS422/485通信距離的差異如何造成的？為什么異步傳輸只以字節為單位傳送數據，而不是數據塊？793.4硬盤及FAT文件系統硬盤作為計算機系統的主要外存設備，由于其接口簡單，容量巨大，在一些系統級的嵌入式系統中也大量使用。在硬盤上使用的文件系統最常見的就是FAT文件系統，包括FAT16格式和FAT32格式。80信號I/O信號功能RESET＃I硬盤復位信號D[15:0]I/O數據總線16位DMARQODMA申請，表示硬盤準備DMA操作IOW#I硬盤寫有效信號IOR#I硬盤讀有效信號，UltraDMA輸入時為Ready，輸出時為DataStrobeIORDYOI/O操作代表數據傳送完成，UltraDMA輸入時為Ready，輸出時為DataStrobeCSELMaster或Slave設備選擇DAMCK#IDMA應答信號，表示準許DMA請求INTRO中斷申請信號PDIAG#Master設備為輸入，Slave設備為輸出DA[2:0]I硬盤地址總線CS0,CS1I硬盤片選信號硬盤接口信號說明3.4.1硬盤基本接口和邏輯結構81硬盤以圓型金屬盤作為載體，其上涂以磁性材料用于存儲信息，一個磁頭代表一個可以存儲信息的平面，信息以主軸為圓心呈環形排列，每個環為一個磁道，不同盤片上相同磁道構成一個柱面，每個磁道上由若干相對獨立的數據存儲區構成，每個存儲區為一個扇區。硬盤邏輯結構82磁盤中磁道和扇區 扇區基本結構83硬盤的每個扇區的容量為512B，硬盤容量由扇區數量決定，扇區數越多容量越大。在早期的硬盤曾經使用的地址方式包括：1）10位柱面，4位磁頭，6位扇區號，最大528MB2）10位柱面，8位磁頭，6位扇區號，最大容量8.4GB3）16位柱面，4位磁頭，8位扇區號，最大137GB（這時LBA模式也只有28位地址）4）最新的主板中硬盤地址為48bit，理論上支持144000GB的磁盤容量。但在32位系統上最大只能達到2200GB。84硬盤的MBR（MasterBootRecord）每個硬盤最重要的一個數據結構就是MBR，該結構長度為512字節，正好放在一個扇區中，因此存放該數據結構的扇區被稱為主引導扇區，這是硬盤最重要的一個扇區。通常位于0道，0面，1扇區，邏輯扇區號為0。MBR結構85硬盤分區表偏移長度說明0x001B00表示非引導扇區，80為引導扇區0x011B分區入口磁頭地址0x026bit分區入口地址0x0310bit分區入口柱面地址0x041B分區類型0x051B分區結束磁頭地址0x066bit分區結束地址0x0710bit分區結束柱面地址0x084B分區第一扇區邏輯號0x0c4B分區總扇區數86當分區大小超過8.4GB時磁頭號，柱面號，扇區號都沒有實際意義了。這需要由起始扇區號和扇區總數來表示分區的物理起點和終點。標志含義標志含義0x01FAT120x04FAT16<32M0x06FAT160x050x0FExtend0x07NTFS0x0B0x1BWin95FAT320x0C0x1CWin95FAT320x0EWin95FAT160X82LinuxSwap0X83Linux0X85LinuxExtend0X64NovellNetware分區類型代碼87引導扇區數據區第一分區入口擴展分區入口883.4.2FAT文件格式FAT分區結構整個分區被分為5部分： 第1扇區為第一部分用于存放引導程序； 第2部分為文件分配表（FAT），用于記錄磁盤空間中每個簇的下一項。分區有多少簇就有多少個FAT項。 第3部分為FAT的備份。 第4部分為根目錄區，用于存放根目錄中的文件名和文件起始簇號。 第5部分為數據區，用于存放文件和下級目錄。引導扇區FATFAT備份根目錄數據區1個若干若干若干剩余空間89引導扇區結構每個分區的第一個扇區為引導扇區用于存放操作系統的引導程序，該扇區中數據結構如下：偏移長度/B含義0x0003跳轉指令0x0038廠商ID和版本號0x00B53BIOS參數塊（BPB）0x04026擴展BPB0x05A420引導程序代碼0x1FE20x55AA引導扇區數據結構90在FAT文件系統中，磁盤以簇為單位進行使用和管理，簇由若干個連續的扇區組成，簇的大小與分區的大小有關，分區越大每個簇所包含的扇區越多，但最大不得超過64個，即簇的大小不超過32KB。分區大小/MB每簇含扇區數每簇容量＜32151233-6421KB65-12842KB129-25684KB257-512168KB513-10243216KB1025-20486432KBFAT16中分區大小與簇大小的關系91FAT32中分區大小與簇大小的關系分區大小/GB每簇含扇區數每簇容量＜884KB8-16168KB16-323216KB32-646432KBFAT16中，每個表項由兩個字節組成，即可以描述216個簇，因此最大可管理磁盤容量為216

＊32KB＝2GB；而在FAT32中，每個表項由四個字節組成，可以描述232個表項，最大可管理磁盤容量為232＊32KB＝128TB。但是由于FAT表項的增加會大大增加搜索的時間。92根目錄根目錄區域是分區中最底層的目錄結構，每個目錄結構由32字節構成，各字節含義如右表：93在FAT32中為了支持長文件名，可以使用附加的若干目錄表項存放文件名，附加長文件項定義如右表所示：94FAT文件系統中訪問某文件的過程如下：

1）找到系統的根目錄結構，并以32字節為單位查找該文件名。

2）找到該文件名對應的目錄表項后，找到文件起始簇號。

3）以起始簇號為偏移量在FAT表中找到對應的FAT表項。

4）以該FAT表項中的值為偏移量在FAT表中讀取下一個FAT表項，重復該操作，直到讀出的FAT表項內容為結束標志。則表示該文件的所有簇編號都已讀出。根據讀出的這一系列簇號可以從磁盤上讀出文件內容。

95如某文件目錄項的起始簇地址為3，該分區的FAT表內容如下：表內值00056791211ffffffff偏移0123456789101112則該文件數據占用的簇為：3,6,9,11共4個簇。96課后思考題請用WINHEX工具軟件讀取你的硬盤或U盤，根據讀出的MBR數據，分析出分區個數，分區大小，分區起始扇區，根目錄起始簇等信息。973.5顯示技術嵌入式系統也需要將其運行信息顯示出來以便人們觀察和使用，因此，顯示技術在嵌入式系統中也具有重要的地位。常見的嵌入式顯示技術主要有LED發光二極管，LED八段數碼管，LCD顯示屏以及現在大量使用的LED點陣顯示屏。983.5.1

LED顯示技術LED由于結構簡單，壽命長，無輻射，發光效率高，功耗低，顏色多樣，體積輕巧，在嵌入式系統中隨處可見。

LED發光二極管屬于電壓敏感器件，單只工作電壓一般為1.8-2.0V，工作電流從幾個mA到幾十個mA。LED可單只工作，也可封裝成一定固定形態作為單個部件工作，還可以用點陣方式組織形成大面積顯示屏。近幾年隨著高亮度，超高亮度發光二極管技術的成熟，大面積LED顯示屏得到了廣泛的應用，成為大屏幕，超大屏幕的首選。99LED使用單只發光二極管驅動一般只需要選用合適的限流電阻即可：VCCGNDLED二極管驅動方式100LED使用由LED組成具有一定形狀的模塊，最常見的如八段數碼管，則需要使用具有數據寄存能力的器件進行控制（如164/595等），以方便同微處理器接口。DATACLKVCC164/595八段數碼管的驅動方式101多個八段數碼管的驅動102LED點陣式顯示屏驅動LED顯示屏驅動接口電路結構103按行掃描方式LED顯示屏驅動接口電路1043.5.2

LCD顯示技術LCD工作原理

LCD利用了光的偏振特性和沿分子排列傳播特性。當不加電時兩偏振片之間的液晶呈90度扭曲將光從一邊傳導到另一邊，并通過另一邊的偏振片；加電時液晶不再扭曲，光線傳導到另一邊時被偏振片過濾掉。LCD工作原理示意圖105LCD類型特性TN型STN型TFT型驅動方式矩陣扭曲向列矩陣超扭曲向列有源矩陣視角大小小中等大畫面對比最小中等大反應速度最慢中等快顯示品質最差中等好顏色單色或黑色單色及偽彩色彩色價格便宜中等貴適合產品電子表，計算器等數字，字符顯示屏移動電話，PDA，電子辭典等點陣顯示屏筆記本，PC機，電視機等高畫質要求屏106選用LCD的主要參數LCD顯示類型 段式LCD，字符型LCD，圖形點陣式LCD分辨率點陣式LCD需要指定其分辨率，分辨率指水平和垂直方向的點數。常用的小型顯示屏分辨率為128＊64,320＊240等。背光由于LCD屬于被動發光器件，需要外界光源才能顯示出信息，因此一般需要背光。背光可以是反射式，也可以是透射式的，如果在黑暗處要看到信息必須使用透射式背光。107反射式背光透射式背光108接口方式主要接口方式有總線式和掃描式兩種，字符型LCD通常使用總線式接口，能夠方便地與微處理器連接。掃描式接口常用于分辨率較高的點陣式顯示屏中（240＊320），這種顯示屏需要外部控制器件以掃描方式顯示圖象到屏幕上，因此需要微處理器具有LCD控制器功能，或外接LCD控制器。色彩

STN和TFT屏都能顯示彩色，但STN屏效果稍差但價格便宜109刷新率刷新率只針對掃描式接口的顯示屏，它決定顯示控制器的掃描性能要求。其他生產廠家，可視角度，工作溫度，亮度，對比度，顏色等。110液晶屏接口及驅動（以12864為例）12864液晶屏是大量應用于低檔嵌入式應用的一種顯示屏，該顯示屏最大顯示點陣數為128＊64，可顯示16×16點陣漢字4行，每行8個，顯示圖形時，分辨率為128列64行（實際為256列32行）。很多產品內置漢字及ASCII碼字模，可以直接顯示漢字及ASCII字符，而無需由微處理器提供字模。11112864字符顯示12864圖形顯示11212864的接口引腳功能定義一般LCD可支持串行，4位并口，8位并口三種接口方式，為提高傳輸速度通常使用8位并口模式。12864的接口引腳功能定義113LCD接口說明LCD顯示屏接口主要有兩種標準6800系列和8080系列這兩種標準的主要區別在于控制信號的構成略有不同，如下表：信號功能8080WR#寫使能（低電平有效）RD#讀使能（低電平有效）CS#片選（低電平有效）6800R/W#1為讀使能，0為寫使能E允許信號，高電平有效11412864與單片機接口示意圖11512864基本指令表11612864擴展指令117LCD字符顯示方式LCD可以采用字符顯示，也可以工作于圖形顯示，當使用字符顯示方式時，可以直接用外碼作為輸入數據，由顯示屏自動給出顯示字模數據。字符顯示的位置由DDRAM給出。

DDRAM地址和顯示字符位置關系118在字符方式下，顯示操作步驟如下：

1）用命令寫入方式向LCD寫入DDRAM地址（80－9F）

2）用數據寫操作將要顯示的字符外碼送給LCD，先高位，后低位，可連續送數據

119LCD圖形顯示方式當LCD工作于圖形顯示方式時，需要首先確定GDRAM的地址，然后以字節為單位寫入圖形數據。GDRAM地址和顯示圖形之間的關系如下：DDRAM地址和顯示字符位置關系120進行圖形顯示