2011年计算机软件水平考试嵌入式系统设计师辅导笔记（30）

会计考友

　　3、硬盘、光盘、CF卡、SD卡的相关知识见《教程》145～148页。
) X, [. \5 o. W　　4、GPIO原理与结构
　　GPIO 是I/O 的最基本形式，它是一组输入引脚或输出引脚。有些GPIO 引脚能够加以编程改变工作方向，通常有两个控制寄存器：数据寄存器和数据方向寄存器。数据方向寄存器设置端口的方向。如果将引脚设置为输出，那么数据寄存器将控制着该引脚状态。若将引脚设置为输入，则此输入引脚的状态由引脚上的逻辑电路层来实现对它的控制。
　　5、A/D接口
　　(1)A/D 转换器是把电模拟量转换为数字量的电路。实现A/D 转换的方法有很多，常用的方法有计数法、双积分法和逐次逼进法。
9 `/ I5 d. o- `" O　　(2)计数式A/D转换法
　　其电路主要部件包括：比较器、计数器、D/A 转换器和标准电压源。
6 P/ [# T5 d. `6 F; W6 z' Q　　其工作原理简单来说就是，有一个计数器，从0开始进行加1计数，每进行一次加1，该数值作为D/A 转换器的输入，其产生一个比较电压VO 与输入模拟电压VIN 进行比较。如果VO 小于VIN 则继续进行加1计数，直到VO 大于VIN，这时计数器的累加数值就是A/D 转换器的输出值。(详细参考《教程》155页)
　　这种转换方式的特点是简单，但是速度比较慢，特别是模拟电压较高时，转换速度更慢。例如对于一个8位A/D 转换器，若输入模拟量为最大值，计数器要从0开始计数到255，做255次D/A 转换和电压比较的工作，才能完成转换。
　　(3)双积分式A/D转换法
　　其电路主要部件包括：积分器、比较器、计数器和标准电压源。
$ ?% k2 T1 y$ ^" }8 W& A  n% G: J　　其工作原理是，首先电路对输入待测电压进行固定时间的积分，然后换为标准电压进行固定斜率的反向积分，反向积分进行到一定时间，便返回起始值。由于使用固定斜率，对标准电压进行反向积分的时间正比于输入模拟电压值，输入模拟电压越大，反向积分回到起始值的时间越长。只要用标准的高频时钟脉冲测定反向积分花费的时间，就可以得到相应于输入模拟电压的数字量，也就完成了A/D 转换。(详细参考《教程》156页)
: V4 ]! A  h$ o$ u* c　　其特点是，具有很强的抗工频干扰能力，转换精度高，但转换速度慢，通常转换频率小于10Hz，主要用于数字式测试仪表、温度测量等方面。
　　(4)逐次逼近式A/D转换法
8 J5 A. C" D' V% ^3 a$ E$ @　　其电路主要部件包括：比较器、D/A 转换器、逐次逼近寄存器和基准电压源。
　　其工作原理是，实质上就是对分搜索法，和平时天平的使用原理一样。在进行A/D 转换时，由D/A 转换器从高位到低位逐位增加转换位数，产生不同的输出电压，把输入电压与输出电压进行比较而实现。首先使最高位为1，这相当于取出基准电压的1/2与输入电压比较，如果在输入电压小于1/2的基准电压，则最高位置0，反之置1。之后，次高位置1，相当于在1/2的范围中再作对分搜索，以此类推，逐次逼近。(详细参考《教程》157页)
$ ?# g4 V/ i0 ^　　其特点是，速度快，转换精度高，对N 位A/D 转换器只需要M 个时钟脉冲即可完成，一般可用于测量几十到几百微秒的过渡过程的变化，是目前应用最普遍的转换方法。
　　(5)A/D 转换的重要指标(有可能考一些简单的计算)
　　A、分辨率：反映A/D 转换器对输入微小变化响应的能力，通常用数字输出最低位(LSB)所对应的模拟电压的电平值表示。n 位A/D 转换器能反映1/2n 满量程的模拟输入电平。
9 M/ R9 ^$ x4 Z$ y9 A1 v　　B、量程：所能转换的模拟输入电压范围，分为单极性和双极性两种类型。
　　C、转换时间：完成一次A/D 转换所需要的时间，其倒数为转换速率。
$ A! a" s" N" ?4 ?3 M　　D、精度：精度与分辨率是两个不同的概念，即使分辨率很高，也可能由于温漂、线性度等原因使其精度不够高。精度有绝对精度和相对精度两种表示方法。通常用数字量的最低有效位LSB 的分数值来表示绝对精度，用其模拟电压满量程的百分比来表示相对精度。
6 j1 Y9 Q; y' Q8 o3 V6 t) ^& r4 h' s　　例如，满量程10V，10位A/D 芯片，若其绝对精度为±1/2LSB，则其最小有效位LSB 的量化单位为：
& {  m3 d& K; o4 g　　10/1024=9.77mv，其绝对精度为9.77mv/2=4.88mv，相对精度为：0.048%。