【Linux驱动】驱动设计硬件基础----串口、I2C、SPI、以太网接口、PCIE

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1.前言

常见的外设接口与总线的工作方式包括串口、I2C、SPI、USB、以太网接口、PCI和PCI-E、SD和SDIO等。

2.串口

RS-232、RS-422与RS-485都是串行数据接口标准最初都是由电子工业协会EIA制订并发布的。
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3.I2C

I2C内置集成电路总线是由Philips公司开发的两线式串行总线组成I2C总线的两个信号为数据线SDA和时钟SCL。为了避免总线信号的混乱要求各设备连接到总线的输出端必须是开漏输出或集电极开路输出的结构。总线空闲时上拉电阻使SDA和SCL线都保持高电平。
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4.SPI

SPISerial Peripheral Interface串行外设接口总线系统是一种同步串行外设接口它可以使CPU与各种外围设备以串行方式进行通信以交换信息。一般主控SoC作为SPI的“主”而外设作为SPI的“从”。
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5.以太网

以太网接口由MAC以太网媒体接入控制器和PHY物理接口收发器组成。以太网MAC由IEEE 802.3以太网标准定义实现了数据链路层。千兆位以太网以IEEE 802.3z和802.3ab发布作为IEEE 802.3标准的补充。
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MAC和PHY之间采用MII媒体独立接口连接包括1个数据接口与MAC和PHY之间的1个管理接口。数据接口包括分别用于发送和接收的两条独立信道每条信道都有自己的数据、时钟和控制信号MII数据接口总共需要16个信号。MII管理接口包含两个信号一个是时钟信号另一个是数据信号。通过管理接口上层能监视和控制PHY。

6.PCIE

PCI外围部件互连是由Intel于1991年推出的一种局部总线作为一种通用的总线接口标准。系统的各个部分通过PCI总线和PCI-PCI桥连接在一起。CPU和RAM通过PCI桥连接到PCI总线0即主PCI总线而具有PCI接口的显卡则可以直接连接到主PCI总线上。PCI-PCI桥是一个特殊的PCI设备它负责将PCI总线0和PCI总线1即从PCI主线连接在一起通常PCI总线1称为PCI-PCI桥的下游Downstream而PCI总线0则称为PCI-PCI桥的上游Upstream。
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7.CPLD

CPLD复杂可编程逻辑器件由完全可编程的与或门阵列以及宏单元构成。CPLD中的基本逻辑单元是宏单元宏单元由一些“与或”阵列加上触发器构成其中“与或”阵列完成组合逻辑功能触发器完成时序逻辑功能。典型的CPLD的单个宏单元结构如下
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宏单元的输出会经I/O控制块送至I/O引脚I/O控制块控制每一个I/O引脚的工作模式决定其为输入、输出还是双向引脚并决定其三态输出的使能端控制。