Linux嵌入式开发入门（二）——快速看懂原理图，对接软件开发
这里只是为了看懂原理图，不牵扯具体的计算等内容（比如电路电流多少啊，三极管放大等等）。因为对于嵌入式开发人员来说，只需要明白不同的电平对于开发板的结果即可，不需要知道具体电路的情况。
微机原理：侧重于讲计算机结构
数字电子技术基础：侧重于门电路
- GPIO和门电路
- GPIO类
GPIO：通用的输入输出端口，可以通过输入来测量外界的电平情况；可以通过输出来控制电路
- GPIO类
只要上面的2440芯片对应的引脚应该为输出引脚。如果对应的输出引脚输出3.3V的高电平LED就会被点亮；如果输出引脚输出低电平（0V），那么LED则不亮
以上的线路很简单，开关闭合线路接通有电流；开关打开，线路不导通，无电流。
如果在开关打开的前提下，A点使用万用表测量，电压应该为3.3v，因为，如果此时这里不为3.3V与之相连的上方为3.3V就会形成电流，与实际不符；如果此时开关闭合，那么该线路是接通状态，应该有电流流过，那么此时，A点的电流应该为0V。
那么如果把万用表换成2440芯片会得到。
那么此时2440对应的引脚应该为输入引脚，通过读取该引脚对应的寄存器中的数据，就可以知道该引脚为高电平还是低电平。如果读到了高电平，说明此处为3.3V电路没有接通了如果读到了低电平，说此处为0V，说明电路接通了。以此可以判断开关的开闭情况。
对于现在的芯片的引脚来说，既可以作为输入引脚，同样也可以作为输出引脚。可以通过配置其中参数的某一位（具体参照手册）的方法来改变其功能。
输出引脚，写值到某个寄存器中
输入引脚，读某个寄存器中的值。
实际原理图
由以上两幅图可以看出，LED由某一个引脚引入到芯片中。就可以找到对应的芯片中的引脚。通过该芯片手册就可以查到该如何操作。
由LED的原理图可以看出，三个控制LED的引脚的功能都不是为了检测电压，那么都是输出引脚，也就是如果输出了低电平，则LED被点亮；输出高电平，则灯会熄灭。
在芯片手册中查询该引脚的信息
查看到pin name为EINT3/GPF3 的引脚的pin number为M15
可以看到该引脚既可以作为输入引脚也可以作为输出引脚
可以在I/O port章节中看到，这一组引脚的应该如何配置
那么如果将GPF的寄存器配置为EINT[4]时，则该引脚会成为中断引脚
对于假设2440外连接一个DM9000的网卡，如果网卡收到了数据，如何来通知2440芯片呢？如果定时让2440去查询DM9000，是一个非常耗费资源的工作，那么这时候，如果把对应的引脚设置为中断引脚，只要DM9000获得了数据，就把想2440的中断引脚输出高电平，2440得到高电平后，向CPU发送中断信号，以执行相应的操作即可。
中断引脚，有输入功能，可以中断CPU（同样可以通过GPFDAT来获得数据已得到是否中断，但是比较耗费资源）
GPFCON就是配置GPF引脚的内存地址为0x56000050
参照接下面的表格可以看出，对于GPF4来说，需要操作8、9两位来控制该引脚的输入输出功能。具体的设置情：00 = Input 01 = Output 10 = EINT[4] 11 = Reserved
那么如何设置该引脚输出低电平来点亮LED呢？
在GPFDAT中可以看到数据配置信息的地址为：0x56000054
可以看到，如果配置为输入引脚，那么对应的位中的数据就是读取到的数据，也就是读到1为高电平，读到0为低电平。如果配置为输出引脚，如果写入1为输出高电平，如果写入0则输出低电平。
在手册中不难看出，还有一个GPFUP
这个是上拉电阻的意思，至于上拉电阻的问题，还需要看看三极管。
对于NPN三极管来说，如果此时2440芯片的引脚为输出引脚，并且输出的为低电平，那么此时，三极管处于不导通的状态。但是对于三极管另外一个管脚来说，状态未知，所以，在此管脚上接通一个电阻，以方便得到他的状态。
那么此时，如果输出一个低电平，三极管不导通，那么，此时的输入管脚会得到一个高电平。而反之，如果输出为高电平，那么输入会得到一个低电平。所以输出和输入为反相的情况。
那么引脚的上拉功能是什么呢？可以假设在芯片内部存在一个上拉电阻，当寄存器设置为1则该电阻不通电。
假设这样的电路，其中上拉电阻是位于芯片内部的，对应的引脚是输入引脚，如果上拉电阻设置为断开，此时开关也不打开，对于中间一段电路来说是“悬空的”，无法获取其中的电路。
如果此时设置了上拉功能，就出现了图上的情况，是一个完整的电路，也就可以测量出芯片外的电平情况。如果获取到的信息为高电平说明开关未被按下；如果获取低电平，说明此时形成了回路，开关被按下。
上拉电阻的作用，对于输入引脚，可以用它来确定电平状态。
还存在一种下拉电阻的情况
对于PNP类型的三极管来说，如果2440芯片输出低电平，那么此时三极管处于导通的状态，此时输入能够得到一个高电平；那么反之，如果输出是一个高电平，三极管不导通，那么此时输入会得到低电平。
上拉电阻和下拉电阻的作用主要是为了，确定“悬空的引脚”的确定的状态。
- 门电路
-
非门
非门对于非门来说，如果2440输出高电平，在B端会得到低电平；反之，2440输出高电平，在B端会得到低电平
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与门
与门
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对于与门是对A1和A2做与运算B = A1 & A2，如果A1和A2中只要任意一个或者同时输出了低电平，那么B会输出低电平；如果A1、A2同时输出高电平，在B会得到高电平
- 或门
对于或门来说，就是对A1和A2做或运算，
B = A1 || A2，当A1、A2中，只要输出至少一个高电平，对于B来说都会得到高电平。如果A1、A2同时输出低电平，那么B会得到低电平
- 与非门
- 或非门
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协议类
协议类遵循的原则：
1.双方约定的信号协议（互相可以理解彼此的语言）
2.双方满足是时序要求（语速别人可以理解）
开发板和PC串口连接示意图- UART串口（Universal Async Receive Transmit ）
- UART如何传输数据
UART协议发送8bits的数据的时序图- 状态1：空闲。空现阶段为高电平
- 状态2：起始位。2440数据时，让RxD0为低电平，并保持一段时间T；PC机接收到低电平，就得到了2440即将发送信息消息；需要保持的时间为事先约定好的T，没办法自动约定。
- 状态3：停止位：保持高电平至少一个时间T。
- UART如何传输数据
我们不可能手动的发送电平，来和PC机通信。那么在2440上有一个串口控制器，我们只需要把串口控制器设置好，并且把数据发送给串口控制器即可，它会自动帮我们发送起始位、停止位、数据以及校验位的电平。
- UART串口（Universal Async Receive Transmit ）
由手册可以看到，2440芯片具有三个串口的寄存器。寄存器中数据的不同位分别表示了数据长度、停止位、校验位等信息。
现在已经知道如何设置串口控制器的一些参数，以及数据应该放在哪个寄存器中。但是还有一个关键数据没有设置，那就是发送数据的速度——波特率
硬件上其实相对比较简单，最少只需要三条线即可完成串口，一条发送、一条接受还有一条参考地线。
- I2C
每个I2C设备中一定有一个地址，只有地址相同的时候，才会响应。
I2C开始发送数据，开始会先发送7位数的从机地址[可以在芯片手册里面获取]（pow（2， 7） 为128，也就是最多可以有128个外置设备被同一个芯片控制），第8位表示读写状态。地址匹配完成会得到响应信号（ACK），说明这个设备是存在的。
开始信号：2440让时钟SCL保持高电平，数据SDA由高电平调转到低电平
停止线号：2440让式中SCL保持高电平，数据SDA由低电平跳转到高电平。
响应信号（ACK）：接收器在接收到8位数据后，在第9个时钟周期，拉低SDA为低电平。
也就是在第9个时钟周期，2440会将SDA设置为接受引脚，有AT24C02来驱动，以检测是否成功接收数据。
SDA上传输的数据必须在SCL为高电平的期间保持稳定，外部设备会在SCL在高电平的时候读取数据
SDA上的数据只能在SCL为低电平期间发生变化
不论是何种I2C芯片，start信号之后，都会发送设备地址，以及读写信息。之后的数据的含义需要具体查看对应芯片的手册上面的规则。
我们也不需要控制I2C的引脚应该如何控制电平，我们只需要控制I2C控制器即可。
- SPI
其中片选引脚需要在2440上找一个GPIO引脚，并设置为输出引脚，以方便可以连接多个SPI设备。
与SPI的数据通信需要三条线，分别为时钟、输入、输出。
对于上方图示的SPI芯片来说，Vcc用于接电源来为SPI芯片供电。Vss接地。W接写保护，如果为低电平则无法对芯片进行写入。HOLD可以暂停任何操作，低电平有效。
对于硬件的接线，基本上是找到对应的引脚，将其连接在一起即可。数据传输，需要查看对应芯片的协议。
有芯片手册可以得到，开始8位被称为指令，其中包括9位地址的最高位，以及是写还是读。第二个八位数据是SPI芯片的地址。之后才是数据的传输部分。
- Nand Flash
有说明可以知道，I/O0~I/O7的八个引脚可以用于传输数据、地址、命令（读写擦除等）。但是芯片如何才能区分这几个引脚传入的数据到底是地址、命令还是数据呢？
在芯片上还有CLE引脚，如果为高电平，表示这8个引脚所传输的为命令。ALE为高电平表示，8个引脚所传输的数据为内存地址。两者都是低电平是，那么说明这8个引脚上传输的是数据信息。RE为低电平是，说明信号是从2440到Nand flash，WE为低电平说明，是从Nand Flash读取信息。其中WP为写保护引脚，为低电平是为写保护状态。R/B为状态引脚，通过该引脚入股哦为高电平说明Nand已经完毕，可以操作，如果为低电平，说芯片还在工作，处于繁忙的状态
2440在发送脉冲的阶段必须有一定的时间要求，否则，可能Nand Flash不能反应过来。需要查询手册中的时序要求。
设置2440的Nand Flash控制器中的寄存器，可以使得2440发送的控制Nand Flash的信号满足要求
如何设置时序：
- 看2440手册，有哪些参数可以设置
看Nand Flash手册确定取值
-
进行计算，保证发送的信号符合Nand Flash的要求。
- LCD
协议类的的学习思路
- 看原理图：2440和外接芯片引脚对接即可
- 弄清楚接口的协议：数据如何传输，各引脚如何配合
- 设置时序：2440发出的各个信号，要让外接芯片可以反应得过来
- 看2440手册弄清楚能设置哪些参数以及这些参数的含义（以CLK时钟为单位）
- 看外设芯片手册，弄清楚这些参数的取值范围（以秒为单位）
- 根据之前的两条，计算2440寄存器的取值（进行秒和CLK之间的换算）需要计算每个信号何时发出以及发出该信号需要保持的时间
- 类似内存的接口类（RAM-like）
首先先看看关于几个芯片的的原理图
有这三幅图可以看出来，他们都有大量的地址线和数据线。
那么可以抽象出这样一幅图，这三个芯片上都有一组地址线通往2440芯片，同时也有一组数据线通往2440芯片。那么，2440在和SDRAM通信时，如何避免NOR FLASH和网卡不会造成干扰呢？
在这些芯片和2440连接的时候，每个芯片还都有一个独立的片选芯片/CSx （Chip Selected）。CS引脚是低电平有效，那么只需要将需要被选中的芯片的对应片选引脚输出低电平。
其中两块SDRAM芯片使用同一个片选线，那么此时可以一次性选中两块芯片，每次读取32位数据时，每个芯片可以提供16位数据。
我们不需要手工设置片选引脚。在2440中有一个内存控制器和CPU。CPU发出的地址信号发送给地址控制器，由地址控制器根据收到的内存地址来决定哪个片选引脚输出低电平。
有图上可以看出，如果是NOR启动的情况下，地址在0到0x8000000的范围以内（128M），内存控制器就会让nGCS0被选中，以此类推。
如果不是NOR启动的情况下，那么则无法选中nCGS0。
每一个片选引脚对应的地址范围成为一个Bank，对应这个芯片来说，每个Bank为128M ，其中128M是2的27次方（M为2的10次方，128为2的7次方），那么说明，数据的传送需要使用27根地址线，那么范围应该是ADDR0~ADDR26。
CPU为32位，不代表有32条地址线。CPU范围A地址，地址总长度为32为，其中bit 0 ~ bit 26，会出现在地址线上，而剩下的bit 31 ~ bit 27，是有内存控制器来决定，实际是没有用的。CPU实际是发出了32bit的地址，但是内存控制器只能控制26位。
比如64位CPU来说，实际理论可以支持的最大内存大小为2^64，相当于16,777,216TB，而实际电脑的最大内存不会有这么大，他的最大可用内存由内存控制器来决定。而32位CPU支持的仅仅最大4GB的内存，一般内存控制器可以实现。所以，这就是对于32位的电脑来说，最大的内存支持为4GB；而64位CPU所支持的最大内存可能并不相同。
那么对于内存来说，很重要的功能就是读写。有了地址线、数据线，还有一个非常重要的就是如何来区分是读取还是写入。
所以在内存的芯片上一定是有某某使能的引脚。我们看到在芯片上有nOE和nWE的引脚，他们分别是Output Enable和Write Enable的引脚，并且是以低电平有效。那么他们就是输出使能和写入使能。对于芯片来说的输出，对于2440来说就是读取数据；反之对芯片来说写入，对于2440来说就是写入数据。
从原理图可以看到，Nor Flash是从Addr1开始使用，没有从Addr0开始使用。
不同位宽外设的接线方式
CPU认为一个地址对应一个字节；NOR认为一个地址对应两个字节。（16位的NOR，一次只能读取或写入16位也就是两个字节）
假设CPU访问地址为3的一个字节，那么NOR会读取到地址为2~3的数据。再由内存控制器，从两个自己的内存里面取出自己需要的数据。
如果访问地址2的一个字节，NOR会取出2~3的内存地址的数据。内存控制器，再由其中取出需要使用的数据。
由于1字节和2字节之间相差2倍，那么对于地址的最低位其实是无用的。所以ADDR0作为最后一位的地址是无用的。所以没必要再连接这条线。
- 对于开发版来说，其实就相当于一套小电脑，如果我们组装过电脑，对与上面的组件一般都不会感觉陌生，就算没有组装过，至少也能说出一部分组件的名字。
比如在主板上会有CPU、显卡、内存、网卡等等组件。
而对于嵌入式来说，尤其是Linux嵌入式来说，主要使用的是ARM芯片，也可以称之为SOC（System on Chip），也就是对于一块ARM芯片来说，其中集成了各种模块，比如CPU、I2C、内存模块、网卡模块等等。在ARM芯片外面接上合适的元器件。
- 地址统一编址空间
对于2440芯片来说，可以直接使用内存地址来访问SDRAM和NOR Flash。但是如果需要访问Nand Flash，则需要通过Nand flash控制器来访问（也就相当于SDRAM、NOR Flash和Nand Flash 控制器是2440的儿子，而Nand Flash则是Nand Flash控制器的儿子，也就是2440的孙子）。cpu可以看到NOR的0地址，但是不能直接看到Nand的零地址。Nand不属于CPU的统一编址空间