嵌入式系統(tǒng)課件：ARM 第六講

1、CHAPTER 6嵌入式系統(tǒng)輸入嵌入式系統(tǒng)輸入/輸出輸出設(shè)備接口設(shè)備接口2022-4-262內(nèi)容提要內(nèi)容提要通用輸入通用輸入/輸出接口輸出接口A/D轉(zhuǎn)換器接口轉(zhuǎn)換器接口D/A轉(zhuǎn)換器接口轉(zhuǎn)換器接口鍵盤(pán)與鍵盤(pán)與LED數(shù)碼管接口數(shù)碼管接口LCD顯示接口顯示接口觸摸屏接口觸摸屏接口2022-4-263內(nèi)容提要內(nèi)容提要通用輸入通用輸入/輸出接口輸出接口A/D轉(zhuǎn)換器接口轉(zhuǎn)換器接口D/A轉(zhuǎn)換器接口轉(zhuǎn)換器接口鍵盤(pán)與鍵盤(pán)與LED數(shù)碼管接口數(shù)碼管接口LCD顯示接口顯示接口觸摸屏接口觸摸屏接口2022-4-264通用輸入通用輸入/輸出接口（輸出接口（GPIO）o 接口原理與結(jié)構(gòu)接口原理與結(jié)構(gòu)nGPIO（Genera

2、l Purpose I/O，通用輸入，通用輸入/輸出接口）輸出接口）也稱(chēng)為并行也稱(chēng)為并行I/O，是最基本的，是最基本的I/O形式，由一組輸入引腳、形式，由一組輸入引腳、輸出引腳或輸入輸出引腳或輸入/輸出引腳組成，輸出引腳組成，CPU對(duì)它們能夠進(jìn)行存取對(duì)它們能夠進(jìn)行存取操作。有些操作。有些GPIO引腳能夠通過(guò)軟件編程改變輸入引腳能夠通過(guò)軟件編程改變輸入/輸出方向。輸出方向。n一個(gè)雙向一個(gè)雙向GPIO端口（端口（D0）的簡(jiǎn)化功能邏輯圖如下：）的簡(jiǎn)化功能邏輯圖如下：圖中圖中PORT為數(shù)據(jù)寄存器，為數(shù)據(jù)寄存器，DDR（Data Direction Register）為數(shù)據(jù)方向寄存器。）為數(shù)據(jù)方向寄存器

3、。2022-4-265S3C2410A I/O接口編程實(shí)例接口編程實(shí)例o S3C2410A共有117個(gè)多功能復(fù)用輸入輸出端口（I/O口），分為端口A端口H共8組。為了滿(mǎn)足不同系統(tǒng)設(shè)計(jì)的需要，每個(gè)I/O口可以很容易地通過(guò)軟件對(duì)進(jìn)行配置。每個(gè)引腳的功能必須在啟動(dòng)主程序之前進(jìn)行定義。如果一個(gè)引腳沒(méi)有使用復(fù)用功能，那么它可以配置為I/O口。注意：注意：端口端口A除了作為功能口外，只能夠作為輸出口使用。除了作為功能口外，只能夠作為輸出口使用。o 為了使用I/O口，首先需要定義引腳的功能。每個(gè)引腳端的功能通過(guò)端口控制寄存器（PnCON）來(lái)定義（配置）。與配置I/O口相關(guān)的寄存器包括：端口控制寄存器（GPA

4、CONGPHCON）、端口數(shù)據(jù)寄存器（GPADATGPHDAT）、端口上拉寄存器（GPBUPGPHUP）、雜項(xiàng)控制寄存器以及外部中斷控制寄存器（EXTINTN）等。2022-4-266S3C2410A I/O接口編程實(shí)例接口編程實(shí)例o 通過(guò)通過(guò)D口的控制發(fā)光二極管口的控制發(fā)光二極管LED1和和LED2輪流閃爍輪流閃爍I/O口口編程實(shí)例：編程實(shí)例：o 對(duì)對(duì)I/O口的操作是通過(guò)對(duì)相關(guān)各個(gè)寄存器的讀寫(xiě)實(shí)現(xiàn)的?？诘牟僮魇峭ㄟ^(guò)對(duì)相關(guān)各個(gè)寄存器的讀寫(xiě)實(shí)現(xiàn)的。要對(duì)寄存器進(jìn)行讀寫(xiě)操作，首先要對(duì)寄存器進(jìn)行定義。要對(duì)寄存器進(jìn)行讀寫(xiě)操作，首先要對(duì)寄存器進(jìn)行定義。有關(guān)有關(guān)I/O口相關(guān)寄存器的宏定義代碼如下：口相關(guān)寄存

5、器的宏定義代碼如下：/Port A控制寄存器 #define rGPACON （*（volatile unsigned*）0 x56000000） /Port A數(shù)據(jù)寄存器 #define rGPADAT （*（volati1e unsigned*）0 x56000004） /Port B控制寄存器 #define rGPDCON （*（volatile unsigned*）0 x56000030） /Port B數(shù)據(jù)寄存器 #define rGPDDAT （*（volatile unsigned*）0 x56000034） /Port B上拉電阻禁止寄存器 #define rGPDUP （*

6、（volatile unsigned*）0 x56000038） 2022-4-267S3C2410A I/O接口編程實(shí)例接口編程實(shí)例o要想實(shí)現(xiàn)對(duì)要想實(shí)現(xiàn)對(duì)D口的配置，只要在地址口的配置，只要在地址0 x5600 0060中給中給32位的每一位的每一位賦值就可以了。如果位賦值就可以了。如果D口的某個(gè)引腳被配置為輸出引腳，在口的某個(gè)引腳被配置為輸出引腳，在PDATG對(duì)應(yīng)的地址位寫(xiě)入對(duì)應(yīng)的地址位寫(xiě)入1時(shí)，該引腳輸出高電平；寫(xiě)入時(shí)，該引腳輸出高電平；寫(xiě)入0時(shí)該引腳輸出低電時(shí)該引腳輸出低電平。如果該引腳被配置為功能引腳，則該引腳作為相應(yīng)的功能引腳使用。平。如果該引腳被配置為功能引腳，則該引腳作為相應(yīng)的

7、功能引腳使用。o實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)LED1和和LED2輪流閃爍的程序代碼代碼如下：輪流閃爍的程序代碼代碼如下：void Main（void） int flag，i； Target Init（）；/進(jìn)行硬件初始化操作，包括對(duì)IO口的初始化操作 for（；） if（flag = = 0） for（i = 0；i 1000000；i+）； /延時(shí) rGPGCON rGPDCON0 xfff0ffff | 0 x00050000；/配置第8、第 /9位為輸出引腳 rGPGDAT rGPDDAT0 xfeff | 0 x200； /第8位輸出為低電平 /第9位輸出高電平 for（i = 0；i 10000000；

8、i+）； /延時(shí) flag = 1； 2022-4-268內(nèi)容提要內(nèi)容提要通用輸入通用輸入/輸出接口輸出接口A/D轉(zhuǎn)換器接口轉(zhuǎn)換器接口D/A轉(zhuǎn)換器接口轉(zhuǎn)換器接口鍵盤(pán)與鍵盤(pán)與LED數(shù)碼管接口數(shù)碼管接口LCD顯示接口顯示接口觸摸屏接口觸摸屏接口2022-4-269A/D轉(zhuǎn)換原理轉(zhuǎn)換原理o A/D轉(zhuǎn)換器（模數(shù)轉(zhuǎn)換器）完成電模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換。實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換的方法很多，常用的方法有計(jì)數(shù)法、雙積分法和逐次逼近法等。o 1、計(jì)數(shù)式、計(jì)數(shù)式A/D轉(zhuǎn)換器原理轉(zhuǎn)換器原理結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但轉(zhuǎn)換速度較慢但轉(zhuǎn)換速度較慢2022-4-2610A/D轉(zhuǎn)換原理轉(zhuǎn)換原理o 2、雙積分式、雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器原理轉(zhuǎn)換器原

9、理n雙積分式雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入模擬電壓和參考電壓進(jìn)行兩次積轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入模擬電壓和參考電壓進(jìn)行兩次積分，將電壓變換成與其成正比的時(shí)間間隔，利用時(shí)鐘脈沖和分，將電壓變換成與其成正比的時(shí)間間隔，利用時(shí)鐘脈沖和計(jì)數(shù)器測(cè)出其時(shí)間間隔，完成計(jì)數(shù)器測(cè)出其時(shí)間間隔，完成A/D轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換過(guò)程如下：轉(zhuǎn)換過(guò)程如下：1、對(duì)輸入待測(cè)的模擬電壓Vi進(jìn)行固定時(shí)間的積分；2、轉(zhuǎn)換到標(biāo)準(zhǔn)電壓VR進(jìn)行固定斜率的反向積分（定值積分 ）。反向積分進(jìn)行到一定時(shí)間，便返回起始值。對(duì)標(biāo)準(zhǔn)電壓VR進(jìn)行反向積分的時(shí)間T2正比于輸入模擬電壓，輸入模擬電壓越大，反向積分回到起始值的時(shí)間T越長(zhǎng)，有Vi（T2/T1）VR。3、用標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘

10、脈沖測(cè)定反向積分時(shí)間（如計(jì)數(shù)器），就可以得到對(duì)應(yīng)于輸入模擬電壓的數(shù)字量，實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換。有很強(qiáng)的抗工頻干擾能力，轉(zhuǎn)換精度高，但速度較慢有很強(qiáng)的抗工頻干擾能力，轉(zhuǎn)換精度高，但速度較慢2022-4-2611A/D轉(zhuǎn)換原理轉(zhuǎn)換原理o 3、逐次逼近式、逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器原理轉(zhuǎn)換器原理n逐次逼近式逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器工作過(guò)程可與天平稱(chēng)重物類(lèi)比，圖中轉(zhuǎn)換器工作過(guò)程可與天平稱(chēng)重物類(lèi)比，圖中的電壓比較器相當(dāng)于天平，被測(cè)電壓的電壓比較器相當(dāng)于天平，被測(cè)電壓Ux相當(dāng)于重物，基準(zhǔn)電相當(dāng)于重物，基準(zhǔn)電壓壓Ur相當(dāng)于電壓法碼。相當(dāng)于電壓法碼。 轉(zhuǎn)換速度快，轉(zhuǎn)換精轉(zhuǎn)換速度快，轉(zhuǎn)換精度較高，對(duì)度較高，對(duì)N N位位A/

11、DA/D轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換只需換只需N N個(gè)時(shí)鐘脈沖即個(gè)時(shí)鐘脈沖即可完成，可用于測(cè)量可完成，可用于測(cè)量微秒級(jí)的過(guò)渡過(guò)程的微秒級(jí)的過(guò)渡過(guò)程的變化，是在計(jì)算機(jī)系變化，是在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中采用最多的一種統(tǒng)中采用最多的一種A/DA/D轉(zhuǎn)換方法。轉(zhuǎn)換方法。2022-4-2612A/D轉(zhuǎn)換器主要指標(biāo)轉(zhuǎn)換器主要指標(biāo)o 分辨率分辨率n分辨率用來(lái)反映分辨率用來(lái)反映A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入電壓微小變化的響應(yīng)能力，轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入電壓微小變化的響應(yīng)能力，通常用數(shù)字輸出最低位（通常用數(shù)字輸出最低位（LSB）所對(duì)應(yīng)的模擬輸入的電平值）所對(duì)應(yīng)的模擬輸入的電平值表示。表示。n位位A/D轉(zhuǎn)換能反應(yīng)轉(zhuǎn)換能反應(yīng)1/2n滿(mǎn)量程的模擬輸入電平。分滿(mǎn)量程的模擬

12、輸入電平。分辨率直接與轉(zhuǎn)換器的位數(shù)有關(guān)，一般也可簡(jiǎn)單地用數(shù)字量的辨率直接與轉(zhuǎn)換器的位數(shù)有關(guān)，一般也可簡(jiǎn)單地用數(shù)字量的位數(shù)來(lái)表示分辨率，即位數(shù)來(lái)表示分辨率，即n位二進(jìn)制數(shù)，最低位所具有的權(quán)值，位二進(jìn)制數(shù)，最低位所具有的權(quán)值，就是它的分辨率。就是它的分辨率。n值得注意的是，分辨率與精度是兩個(gè)不同的概念，不要把兩值得注意的是，分辨率與精度是兩個(gè)不同的概念，不要把兩者相混淆。即使分辨率很高，也可能由于溫度漂移、線(xiàn)性度者相混淆。即使分辨率很高，也可能由于溫度漂移、線(xiàn)性度等原因，而使其精度不夠高。等原因，而使其精度不夠高。2022-4-2613A/D轉(zhuǎn)換器主要指標(biāo)轉(zhuǎn)換器主要指標(biāo)o 精度精度n精度有絕對(duì)精度

13、（精度有絕對(duì)精度（Absolute Accuracy）和相對(duì)精度）和相對(duì)精度（Relative Accuracy）兩種表示方法。）兩種表示方法。n絕對(duì)精度絕對(duì)精度o 在一個(gè)轉(zhuǎn)換器中，對(duì)應(yīng)于一個(gè)數(shù)字量的實(shí)際模擬輸入電壓和理在一個(gè)轉(zhuǎn)換器中，對(duì)應(yīng)于一個(gè)數(shù)字量的實(shí)際模擬輸入電壓和理想的模擬輸入電壓之差并非是一個(gè)常數(shù)。把它們之間的差的最想的模擬輸入電壓之差并非是一個(gè)常數(shù)。把它們之間的差的最大值，定義為大值，定義為“絕對(duì)誤差絕對(duì)誤差”。通常以數(shù)字量的最小有效位。通常以數(shù)字量的最小有效位（LSB）的分?jǐn)?shù)值來(lái)表示絕對(duì)精度，如）的分?jǐn)?shù)值來(lái)表示絕對(duì)精度，如1LSB。絕對(duì)誤差包。絕對(duì)誤差包括量化精度和其他所有精度。

14、括量化精度和其他所有精度。n相對(duì)精度相對(duì)精度o 是指整個(gè)轉(zhuǎn)換范圍內(nèi)，任一數(shù)字量所對(duì)應(yīng)的模擬輸入量的實(shí)際是指整個(gè)轉(zhuǎn)換范圍內(nèi)，任一數(shù)字量所對(duì)應(yīng)的模擬輸入量的實(shí)際值與理論值之差，用模擬電壓滿(mǎn)量程的百分比表示。值與理論值之差，用模擬電壓滿(mǎn)量程的百分比表示。o 例如，滿(mǎn)量程為例如，滿(mǎn)量程為10V，10位位A/D芯片，若其絕對(duì)精度為芯片，若其絕對(duì)精度為1/2LSB，則其最小有效位的量化單位為，則其最小有效位的量化單位為9.77mV，其絕對(duì)，其絕對(duì)精度為精度為4.88mV，其相對(duì)精度為，其相對(duì)精度為0.048%。2022-4-2614A/D轉(zhuǎn)換器主要指標(biāo)轉(zhuǎn)換器主要指標(biāo)o 轉(zhuǎn)換時(shí)間（轉(zhuǎn)換時(shí)間（Conversi

15、on Time）n轉(zhuǎn)換時(shí)間是指完成一次轉(zhuǎn)換時(shí)間是指完成一次A/D轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間，即由發(fā)出啟動(dòng)轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間，即由發(fā)出啟動(dòng)轉(zhuǎn)換命令信號(hào)到轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)開(kāi)始有效的時(shí)間間隔。轉(zhuǎn)換命令信號(hào)到轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)開(kāi)始有效的時(shí)間間隔。n轉(zhuǎn)換時(shí)間的倒數(shù)稱(chēng)為轉(zhuǎn)換速率。例如轉(zhuǎn)換時(shí)間的倒數(shù)稱(chēng)為轉(zhuǎn)換速率。例如AD570的轉(zhuǎn)換時(shí)間為的轉(zhuǎn)換時(shí)間為25us，其轉(zhuǎn)換速率為，其轉(zhuǎn)換速率為40kHz。o 量程量程n量程是指所能轉(zhuǎn)換的模擬輸入電壓范圍，分單極性、雙極性量程是指所能轉(zhuǎn)換的模擬輸入電壓范圍，分單極性、雙極性?xún)煞N類(lèi)型。兩種類(lèi)型。n例如，單極性的量程為例如，單極性的量程為0+5V，0+10V，0+20V；雙極性的量程為雙極性的量程

16、為-5+5V，-10+10V。2022-4-2615S3C2410A的的A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器o S3C2410A包含一個(gè)包含一個(gè)8通道的通道的A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換器，n10位數(shù)字編碼（位數(shù)字編碼（10位分辨率）位分辨率）n差分線(xiàn)性誤差為差分線(xiàn)性誤差為1.0 LSBn積分線(xiàn)性誤差為積分線(xiàn)性誤差為2.0 LSBn在在A/D轉(zhuǎn)換時(shí)鐘頻率為轉(zhuǎn)換時(shí)鐘頻率為2.5 MHz時(shí)，其最大轉(zhuǎn)換率為時(shí)，其最大轉(zhuǎn)換率為500 KSPS（Kilo Samples Per Second，千采樣點(diǎn)每秒），千采樣點(diǎn)每秒）n輸入電壓范圍是輸入電壓范圍是03.3Vn支持片上操作、采樣保持功能和掉電模式。支持片上操作、采樣保持功能和掉

17、電模式。2022-4-2616S3C2410A的的A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器o S3C2410A的的A/D轉(zhuǎn)換器和觸摸屏接口電路轉(zhuǎn)換器和觸摸屏接口電路2022-4-2617A/D轉(zhuǎn)換相關(guān)寄存器轉(zhuǎn)換相關(guān)寄存器o 使用使用S3C2410A的的A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換，需要配置以下相關(guān)的寄存器。的轉(zhuǎn)換，需要配置以下相關(guān)的寄存器。o （1）ADC控制寄存器（控制寄存器（ADCCON）2022-4-2618A/D轉(zhuǎn)換相關(guān)寄存器轉(zhuǎn)換相關(guān)寄存器o （2）ADC觸摸屏控制寄存器（觸摸屏控制寄存器（ADCTSC）2022-4-2619A/D轉(zhuǎn)換相關(guān)寄存器轉(zhuǎn)換相關(guān)寄存器o （3

18、） ADC啟動(dòng)延時(shí)寄存器（啟動(dòng)延時(shí)寄存器（ADCDLY ）2022-4-2620A/D轉(zhuǎn)換相關(guān)寄存器轉(zhuǎn)換相關(guān)寄存器o （4） ADC轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)寄存器（轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)寄存器（ADCDAT0和和ADCDAT1）S3C2410A有ADCDAT0和ADCDAT1兩個(gè)ADC轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)寄存器。在觸摸屏應(yīng)用中，分別使用ADCDAT0和ADCDAT1保存X位置和Y位置的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。對(duì)于正常的A/D轉(zhuǎn)換，使用ADCDAT0來(lái)保存轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)。2022-4-2621A/D轉(zhuǎn)換相關(guān)寄存器轉(zhuǎn)換相關(guān)寄存器o ADCDAT0和和ADCDAT1功能描述功能描述2022-4-2622A/D接口編程實(shí)例接口編程實(shí)例o從從A/D轉(zhuǎn)換器的通道

19、轉(zhuǎn)換器的通道0獲取模擬數(shù)據(jù)，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量以波形的形獲取模擬數(shù)據(jù)，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量以波形的形式在式在LCD上顯示。模擬輸入信號(hào)的電壓范圍必須是上顯示。模擬輸入信號(hào)的電壓范圍必須是02.5V。1定義與AD轉(zhuǎn)換相關(guān)的寄存器定義如下：#define rADCCON（*（volatile unsigned*）0 x58000000） /ADC控制寄存器#define rADCTSC（*（volatile unsigned*）0 x58000004） /ADC觸摸屏控制寄存器#define rADCDLY（*（volatile unsigned*）0 x58000008） /ADC啟動(dòng)延時(shí)寄存器#

20、define rADCDAT0（*（volatile unsigned*）0 x5800000c） /ADC轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)寄存器0#define rADCDAT1（*（volati1e unsigned*）0 x58000010） /ADC轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)寄存器2對(duì)A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行初始化程序中的參數(shù)ch表示所選擇的通道號(hào)，程序如下：void AD_Init（unsigned char ch） rADCDLY=100; /ADC啟動(dòng)或間隔延時(shí) rADCTSC=0; /選擇ADC模式 rADCCON=（114）|（496）|（ch3）|（02）|（07） return 0; /通道不能大于7 for（i=0;

21、i 16; i+） /為轉(zhuǎn)換準(zhǔn)確，轉(zhuǎn)換16次 rADCCON |=0 x1; /啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換 rADCCON= rADCCON0 xffc7 |（ch 4）; /為轉(zhuǎn)換準(zhǔn)確，除以16取均值2022-4-2624A/D接口編程實(shí)例接口編程實(shí)例4.主函數(shù)實(shí)現(xiàn)將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)在實(shí)現(xiàn)將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)在LCD上以波形的方式顯示，程序如上以波形的方式顯示，程序如下：下：void Main（void） int i，P0; unsigned short bufferLength; / 顯示緩沖區(qū) Target_Init（）； GUI_Init（）； / 圖形界面初始化 Set_Color （GUI_BLUE）；

22、 /畫(huà)顯示背景界面 Fill_Rect（0,0,319,239）； Set_Color（GUI_RED）； Draw Line（0,119,319,119）； Set_Font（GUI_Font 8x16）； /設(shè)定字體類(lèi)型API Set_Color（GUI_WHITE）； Set_BKColor（GUI_BLUE）； /設(shè)定背景顏色API Fill_Rect（0,0,319,3）； 2022-4-2625內(nèi)容提要內(nèi)容提要通用輸入通用輸入/輸出接口輸出接口A/D轉(zhuǎn)換器接口轉(zhuǎn)換器接口D/A轉(zhuǎn)換器接口轉(zhuǎn)換器接口鍵盤(pán)與鍵盤(pán)與LED數(shù)碼管接口數(shù)碼管接口LCD顯示接口顯示接口觸摸屏接口觸摸屏接口2022

23、-4-2626D/A轉(zhuǎn)換器的工作原理轉(zhuǎn)換器的工作原理o 將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)的過(guò)程稱(chēng)為數(shù)/模轉(zhuǎn)換。能夠完成這種轉(zhuǎn)換的電路叫做數(shù)/模轉(zhuǎn)換器，簡(jiǎn)稱(chēng)為D/A轉(zhuǎn)換器，簡(jiǎn)記為DAC(Digital to Analog Converter)。D/A轉(zhuǎn)換器將輸入的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量輸出。o 在集成化的D/A轉(zhuǎn)換器中，通常采用電阻網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬電流，然后再用運(yùn)算放大器完成模擬電流到模擬電壓的轉(zhuǎn)換。目前D/A轉(zhuǎn)換集成電路芯片大都包含了這兩個(gè)部分，如果只包含電阻網(wǎng)絡(luò)的D/A芯片，則需要連接外接運(yùn)算放大器才能轉(zhuǎn)換為模擬電壓。根據(jù)電阻網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)可以分為權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)DAC 、T型電阻網(wǎng)絡(luò)DAC、倒T型電阻

24、網(wǎng)絡(luò)DAC、權(quán)電流DAC等形式。2022-4-2627T型電阻網(wǎng)絡(luò)型電阻網(wǎng)絡(luò)DACo 一個(gè)一個(gè)4位位T型電阻網(wǎng)絡(luò)型電阻網(wǎng)絡(luò)DAC如下圖所示。電路由如下圖所示。電路由R-2R電阻電阻解碼網(wǎng)絡(luò)、模擬電子開(kāi)關(guān)和求和放大電路構(gòu)成，因?yàn)榻獯a網(wǎng)絡(luò)、模擬電子開(kāi)關(guān)和求和放大電路構(gòu)成，因?yàn)镽和和2R組成組成T型，故稱(chēng)為型，故稱(chēng)為T(mén)型電阻網(wǎng)絡(luò)型電阻網(wǎng)絡(luò)DAC。2022-4-2628DAC的分類(lèi)的分類(lèi)o （1）電壓輸出型）電壓輸出型n電壓輸出型D/A轉(zhuǎn)換器雖有直接從電阻陣列輸出電壓的，但一般采用內(nèi)置輸出放大器以低阻抗輸出。直接輸出電壓的器件僅用于高阻抗負(fù)載，由于無(wú)輸出放大器部分的延遲，故常作為高速D/A轉(zhuǎn)換器使用。

25、例如TLC5620。o （2）電流輸出型）電流輸出型n電流輸出型D/A轉(zhuǎn)換器（如THS5661A）直接輸出電流，但應(yīng)用中通常外接電流一電壓轉(zhuǎn)換電路得到電壓輸出。電流一電壓可以直接在輸出引腳上連接一個(gè)負(fù)載電阻，實(shí)現(xiàn)電流一電壓轉(zhuǎn)換。但多采用的是外接運(yùn)算放大器的形式。另外，大部分CMOS D/A轉(zhuǎn)換器當(dāng)輸出電壓不為零時(shí)不能正確動(dòng)作，所以必須外接運(yùn)算放大器。由于在D/A轉(zhuǎn)換器的電流建立時(shí)間上加入了外接運(yùn)算放入器的延遲，使D/A響應(yīng)變慢。此外，這種電路中運(yùn)算放大器因輸出引腳的內(nèi)部電容而容易起振，有時(shí)必須作相位補(bǔ)償。 2022-4-2629DAC的分類(lèi)的分類(lèi)o （3）乘算型）乘算型nD/A轉(zhuǎn)換器中有使用恒

26、定基準(zhǔn)電壓的，也有在基準(zhǔn)電壓輸入上加交流信號(hào)的，后者由于能得到數(shù)字輸入和基準(zhǔn)電壓輸入相乘的結(jié)果而輸出，因而稱(chēng)為乘算型D/A轉(zhuǎn)換器（如AD7533）。乘算型D/A轉(zhuǎn)換器一般不僅可以進(jìn)行乘法運(yùn)算，而且可以作為使輸入信號(hào)數(shù)字化地衰減的衰減器及對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行調(diào)制的調(diào)制器使用。2022-4-2630DAC的主要技術(shù)指標(biāo)的主要技術(shù)指標(biāo)o （1）分辨率）分辨率nDAC電路所能分辨的最小輸出電壓與滿(mǎn)量程輸出電壓之比稱(chēng)電路所能分辨的最小輸出電壓與滿(mǎn)量程輸出電壓之比稱(chēng)為為DAC的分辨率。最小輸出電壓是指輸入數(shù)字量只有最低有的分辨率。最小輸出電壓是指輸入數(shù)字量只有最低有效位為效位為1時(shí)的輸出電壓，最大輸出電壓是指輸

27、入數(shù)字量各位時(shí)的輸出電壓，最大輸出電壓是指輸入數(shù)字量各位全為全為1時(shí)的輸出電壓。時(shí)的輸出電壓。DAC的分辨率可用下式表示：的分辨率可用下式表示： 分辨率分辨率1/（2n1） 式中，式中，n表示數(shù)字量的二進(jìn)制位數(shù)。表示數(shù)字量的二進(jìn)制位數(shù)。nDAC產(chǎn)生誤差的主要原因有：產(chǎn)生誤差的主要原因有： 基準(zhǔn)電壓基準(zhǔn)電壓VREF的波動(dòng)，運(yùn)放的波動(dòng)，運(yùn)放的零點(diǎn)漂移，電組網(wǎng)絡(luò)中電阻阻值偏差等原因。的零點(diǎn)漂移，電組網(wǎng)絡(luò)中電阻阻值偏差等原因。2022-4-2631DAC的主要技術(shù)指標(biāo)的主要技術(shù)指標(biāo)o（2）轉(zhuǎn)換誤差）轉(zhuǎn)換誤差n轉(zhuǎn)換誤差常用滿(mǎn)量程轉(zhuǎn)換誤差常用滿(mǎn)量程FSR(Full Scale Range)的百分?jǐn)?shù)來(lái)表示。

28、的百分?jǐn)?shù)來(lái)表示。例如，一個(gè)例如，一個(gè)DAC的線(xiàn)性誤差為的線(xiàn)性誤差為0.05%，就是說(shuō)轉(zhuǎn)換誤差是滿(mǎn)量程，就是說(shuō)轉(zhuǎn)換誤差是滿(mǎn)量程輸出的萬(wàn)分之五。有時(shí)轉(zhuǎn)換誤差用最低有效位輸出的萬(wàn)分之五。有時(shí)轉(zhuǎn)換誤差用最低有效位LSB(Least Significant Bit)的倍數(shù)來(lái)表示。例如，一個(gè)的倍數(shù)來(lái)表示。例如，一個(gè)DAC的轉(zhuǎn)換誤差是的轉(zhuǎn)換誤差是LSB/2，則表示輸出電壓的絕對(duì)誤差是最低有效位，則表示輸出電壓的絕對(duì)誤差是最低有效位(LSB)為為1時(shí)時(shí)輸出電壓的輸出電壓的1/2。nDAC的轉(zhuǎn)換誤差主要有失調(diào)誤差和滿(mǎn)值誤差。的轉(zhuǎn)換誤差主要有失調(diào)誤差和滿(mǎn)值誤差。n失調(diào)誤差失調(diào)誤差是指輸入數(shù)字量全為0時(shí)，模擬輸出值

29、與理論輸出值的偏差。在一定溫度下的失調(diào)誤差可以通過(guò)外部電路調(diào)整措施進(jìn)行補(bǔ)償，也有些DAC芯片本身有調(diào)零端進(jìn)行調(diào)零。對(duì)于沒(méi)有設(shè)置調(diào)零端的芯片，可以采用外接校正偏置電路加到運(yùn)放求和端來(lái)消除。n滿(mǎn)值誤差滿(mǎn)值誤差又稱(chēng)增益誤差，是指輸入數(shù)字量全為1時(shí)，實(shí)際輸出電壓不等于滿(mǎn)值的偏差。滿(mǎn)值誤差通過(guò)調(diào)整運(yùn)放的反饋電阻加以消除。oDAC的分辨率和轉(zhuǎn)換誤差共同決定了的分辨率和轉(zhuǎn)換誤差共同決定了DAC的精度。要使的精度。要使DAC的精度高，的精度高，不僅要選擇位數(shù)高的不僅要選擇位數(shù)高的DAC，還要選用穩(wěn)定度高的參考電壓源，還要選用穩(wěn)定度高的參考電壓源V REF和和低漂移的運(yùn)算放大器與其配合。低漂移的運(yùn)算放大器與其配

30、合。2022-4-2632DAC的主要技術(shù)指標(biāo)的主要技術(shù)指標(biāo)o（3）建立時(shí)間）建立時(shí)間n建立時(shí)間是描述DAC轉(zhuǎn)換速度快慢的一個(gè)重要參數(shù)，一般是指輸入數(shù)字量變化后，輸出模擬量穩(wěn)定到相應(yīng)數(shù)值范圍所經(jīng)歷的時(shí)間。DAC中的電阻網(wǎng)絡(luò)，模擬開(kāi)關(guān)等是非理想器件，各種寄生參數(shù)及開(kāi)關(guān)延遲等都會(huì)限制轉(zhuǎn)換速度。實(shí)際上建立時(shí)間的長(zhǎng)短不僅與DAC本身的轉(zhuǎn)換速度有關(guān)，還與數(shù)字量變化范圍有關(guān)。輸入數(shù)字量從全0變到全1(或者從全1變到全0)時(shí)，建立時(shí)間最長(zhǎng)，稱(chēng)為滿(mǎn)量程變化建立時(shí)間。一般產(chǎn)品手冊(cè)上給出的是滿(mǎn)量程變化建立時(shí)間。n根據(jù)建立時(shí)間的長(zhǎng)短，DAC可分為以下幾種類(lèi)型： 低速DAC，建立時(shí)間100s；中速DAC，建立時(shí)間為1

31、0100s；高速DAC，建立時(shí)間為110s；較高速DAC，建立時(shí)間為100ns1s；超高速DAC，建立時(shí)間為100ns。顯然轉(zhuǎn)換速率也可以用頻率來(lái)表示。o其他指標(biāo)還有線(xiàn)性度（其他指標(biāo)還有線(xiàn)性度（Linearity）、轉(zhuǎn)換精度、溫度系數(shù)漂移等。）、轉(zhuǎn)換精度、溫度系數(shù)漂移等。2022-4-2633S3C2410A與與D/A轉(zhuǎn)換器的接口電路轉(zhuǎn)換器的接口電路o MAX5380與與S3C2410A的連接電路的連接電路MAX5380是電壓輸出型的8位D/A轉(zhuǎn)換芯片，使用I2C串行接口，轉(zhuǎn)換速率高達(dá)400 kHz。圖中，MAX5380的時(shí)鐘SCL和數(shù)據(jù)輸入SDA連接到S3C2410A的IICSCL（GPE1

32、5） 和IICSDA（GPE14），CON2的1、2兩端輸出轉(zhuǎn)換后的模擬信號(hào)值，其輸出電壓范圍為02V。S3C2410A通過(guò)I2 C接口向MAX5380發(fā)送數(shù)據(jù)，MAX5380將接收I2C總線(xiàn)的數(shù)據(jù)，并將其轉(zhuǎn)換為模擬電壓信號(hào)輸出到CON2。2022-4-2634MAX5380軟件編程軟件編程oMAX5380的編程動(dòng)作通過(guò)函數(shù)的編程動(dòng)作通過(guò)函數(shù)void iic_write_max5380（U32 slvAdd，U8 data）完成，其中完成，其中slvAddr為從設(shè)備地址，為從設(shè)備地址，MAX5380使用使用0 x60；data為待為待寫(xiě)入的數(shù)據(jù)，即發(fā)送給寫(xiě)入的數(shù)據(jù)，即發(fā)送給MAX5380的數(shù)字

33、值；的數(shù)字值；o （1）輸出三角波）輸出三角波 for(j=0;j20;j+) for(i=0;i=0;i-) iic_write_max5380(0 x60,(u8)i); 2022-4-2635MAX5380軟件編程軟件編程o （2）輸出鋸齒波）輸出鋸齒波 for(j=0;j20;j+) for(i=0;i256;i+) iic_write_max3580(0 x60,(U8)i); o （3）輸出方波）輸出方波 for(j=0;j20;j+) for(i=0;i256;i+) iic_write_max3580(0 x60,(U8)0); for(i=0;i256;i+) iic_wri

34、te_max3580(0 x60,(U8)0 xff); 2022-4-2636內(nèi)容提要內(nèi)容提要通用輸入通用輸入/輸出接口輸出接口A/D轉(zhuǎn)換器接口轉(zhuǎn)換器接口D/A轉(zhuǎn)換器接口轉(zhuǎn)換器接口鍵盤(pán)與鍵盤(pán)與LED數(shù)碼管接口數(shù)碼管接口LCD顯示接口顯示接口觸摸屏接口觸摸屏接口2022-4-2637基本原理與結(jié)構(gòu)基本原理與結(jié)構(gòu)o 鍵盤(pán)的分類(lèi)n鍵盤(pán)按與微控制器的連接方式：鍵盤(pán)按與微控制器的連接方式：o 線(xiàn)性鍵盤(pán)由若干個(gè)獨(dú)立的按鍵組成，每個(gè)按鍵的一端與微控制線(xiàn)性鍵盤(pán)由若干個(gè)獨(dú)立的按鍵組成，每個(gè)按鍵的一端與微控制器的一個(gè)器的一個(gè)I/O口相連。有多少個(gè)鍵就要有多少根連線(xiàn)與微控制口相連。有多少個(gè)鍵就要有多少根連線(xiàn)與微控

35、制器的器的I/O口相連，適用于按鍵少的場(chǎng)合?？谙噙B，適用于按鍵少的場(chǎng)合。o 矩陣鍵盤(pán)的按鍵按矩陣鍵盤(pán)的按鍵按N行行M列排列，每個(gè)按鍵占據(jù)行列的一個(gè)交列排列，每個(gè)按鍵占據(jù)行列的一個(gè)交點(diǎn)，需要的點(diǎn)，需要的I/O口數(shù)目是口數(shù)目是N+M，容許的最大按鍵數(shù)是，容許的最大按鍵數(shù)是NM。矩陣鍵盤(pán)可以減少與微控制器矩陣鍵盤(pán)可以減少與微控制器I/O接口的連線(xiàn)數(shù)，是常用的一接口的連線(xiàn)數(shù)，是常用的一種鍵盤(pán)結(jié)構(gòu)形式。種鍵盤(pán)結(jié)構(gòu)形式。n根據(jù)矩陣鍵盤(pán)的識(shí)鍵和譯鍵方法的不同：根據(jù)矩陣鍵盤(pán)的識(shí)鍵和譯鍵方法的不同：o 非編碼鍵盤(pán)主要用軟件的方法識(shí)鍵和譯鍵。根據(jù)掃描方法的不非編碼鍵盤(pán)主要用軟件的方法識(shí)鍵和譯鍵。根據(jù)掃描方法的不同

36、，可以分為行掃描法、列掃描法和反轉(zhuǎn)法同，可以分為行掃描法、列掃描法和反轉(zhuǎn)法3種。種。o 編碼鍵盤(pán)主要用硬件（鍵盤(pán)和編碼鍵盤(pán)主要用硬件（鍵盤(pán)和LED專(zhuān)用接口芯片）來(lái)實(shí)現(xiàn)鍵的專(zhuān)用接口芯片）來(lái)實(shí)現(xiàn)鍵的掃描和識(shí)別，例如使用掃描和識(shí)別，例如使用8279專(zhuān)用接口芯片。專(zhuān)用接口芯片。2022-4-2638鍵盤(pán)分類(lèi)鍵盤(pán)分類(lèi)o鍵盤(pán)的按鍵實(shí)際上就是一個(gè)開(kāi)關(guān)，常用的按鍵開(kāi)關(guān)有機(jī)械式按鍵、電容鍵盤(pán)的按鍵實(shí)際上就是一個(gè)開(kāi)關(guān)，常用的按鍵開(kāi)關(guān)有機(jī)械式按鍵、電容式按鍵、薄膜式按鍵、霍耳效應(yīng)按鍵等。式按鍵、薄膜式按鍵、霍耳效應(yīng)按鍵等。n（1）機(jī)械式按鍵）機(jī)械式按鍵o機(jī)械式按鍵開(kāi)關(guān)的構(gòu)造有兩種。一種是內(nèi)含兩個(gè)金屬片和一個(gè)復(fù)位彈機(jī)

37、械式按鍵開(kāi)關(guān)的構(gòu)造有兩種。一種是內(nèi)含兩個(gè)金屬片和一個(gè)復(fù)位彈簧，按鍵時(shí)，兩個(gè)金屬片便被壓在一起；另一種機(jī)械式按鍵是用底面簧，按鍵時(shí)，兩個(gè)金屬片便被壓在一起；另一種機(jī)械式按鍵是用底面帶一小塊導(dǎo)電橡膠的成型泡沫硅橡膠帽做的，壓鍵時(shí)，導(dǎo)電橡膠將印帶一小塊導(dǎo)電橡膠的成型泡沫硅橡膠帽做的，壓鍵時(shí)，導(dǎo)電橡膠將印制電路板上的兩條印制線(xiàn)短路。制電路板上的兩條印制線(xiàn)短路。o機(jī)械式按鍵的主要缺點(diǎn)是在觸點(diǎn)可靠地接觸之前會(huì)通斷多次，即容易機(jī)械式按鍵的主要缺點(diǎn)是在觸點(diǎn)可靠地接觸之前會(huì)通斷多次，即容易產(chǎn)生抖動(dòng)；另外，觸點(diǎn)變臟或氧化，使導(dǎo)通的可靠性降低。但機(jī)械式產(chǎn)生抖動(dòng)；另外，觸點(diǎn)變臟或氧化，使導(dǎo)通的可靠性降低。但機(jī)械式按鍵

38、價(jià)格較低，手感好，使用范圍較廣。按鍵價(jià)格較低，手感好，使用范圍較廣。n（2）電容式按鍵）電容式按鍵o電容式按鍵由印制電路板上的兩小塊金屬片和在泡沫橡膠片下面可活電容式按鍵由印制電路板上的兩小塊金屬片和在泡沫橡膠片下面可活動(dòng)的另一塊金屬片構(gòu)成。壓鍵時(shí)，可活動(dòng)的金屬片向兩塊固定的金屬動(dòng)的另一塊金屬片構(gòu)成。壓鍵時(shí)，可活動(dòng)的金屬片向兩塊固定的金屬片靠近，從而改變了兩塊固定的金屬片之間的電容。此時(shí)，檢測(cè)電容片靠近，從而改變了兩塊固定的金屬片之間的電容。此時(shí)，檢測(cè)電容變化的電路就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)邏輯電平信號(hào)，以表示該鍵己被按下。顯然，變化的電路就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)邏輯電平信號(hào)，以表示該鍵己被按下。顯然，該類(lèi)按鍵沒(méi)有機(jī)械

39、觸點(diǎn)被氧化或變臟的問(wèn)題。該類(lèi)按鍵沒(méi)有機(jī)械觸點(diǎn)被氧化或變臟的問(wèn)題。2022-4-2639鍵盤(pán)分類(lèi)鍵盤(pán)分類(lèi)n（3）薄膜式按鍵）薄膜式按鍵o 薄膜式按鍵是一種特殊的機(jī)械式按鍵開(kāi)關(guān)，由三層塑料或橡膠薄膜式按鍵是一種特殊的機(jī)械式按鍵開(kāi)關(guān)，由三層塑料或橡膠夾層結(jié)構(gòu)構(gòu)成。上層在每一行鍵下面有一條印制銀導(dǎo)線(xiàn)，中間夾層結(jié)構(gòu)構(gòu)成。上層在每一行鍵下面有一條印制銀導(dǎo)線(xiàn)，中間層在每個(gè)鍵下面有一個(gè)小圓孔，下層在每一列鍵下面也有一條層在每個(gè)鍵下面有一個(gè)小圓孔，下層在每一列鍵下面也有一條印制銀導(dǎo)線(xiàn)。壓鍵時(shí)將上面一層的印制銀導(dǎo)線(xiàn)壓過(guò)中層的小孔印制銀導(dǎo)線(xiàn)。壓鍵時(shí)將上面一層的印制銀導(dǎo)線(xiàn)壓過(guò)中層的小孔與下面一層的印制銀導(dǎo)線(xiàn)接觸。薄膜

40、式按鍵可以做成很薄的密與下面一層的印制銀導(dǎo)線(xiàn)接觸。薄膜式按鍵可以做成很薄的密封形式。封形式。n（4）霍耳效應(yīng)按鍵）霍耳效應(yīng)按鍵o 霍耳效應(yīng)按鍵利用活動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)效果。參考電流從霍耳效應(yīng)按鍵利用活動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)效果。參考電流從半導(dǎo)體晶體的兩個(gè)相對(duì)面之間流過(guò)，壓鍵時(shí)，晶體便在磁力線(xiàn)半導(dǎo)體晶體的兩個(gè)相對(duì)面之間流過(guò)，壓鍵時(shí)，晶體便在磁力線(xiàn)垂直于參考電流方向的磁場(chǎng)中移動(dòng)。晶體在磁場(chǎng)中移動(dòng)會(huì)在晶垂直于參考電流方向的磁場(chǎng)中移動(dòng)。晶體在磁場(chǎng)中移動(dòng)會(huì)在晶體另外兩個(gè)相對(duì)的表面之間產(chǎn)生一個(gè)小電壓，該電壓經(jīng)過(guò)放大體另外兩個(gè)相對(duì)的表面之間產(chǎn)生一個(gè)小電壓，該電壓經(jīng)過(guò)放大之后用來(lái)表示鍵已被壓下。該類(lèi)按鍵是一種

41、無(wú)機(jī)械觸點(diǎn)的按鍵之后用來(lái)表示鍵已被壓下。該類(lèi)按鍵是一種無(wú)機(jī)械觸點(diǎn)的按鍵開(kāi)關(guān)，密封性很好，但價(jià)格較高。開(kāi)關(guān)，密封性很好，但價(jià)格較高。 2022-4-2640LED數(shù)碼管數(shù)碼管o LED（Light Emitting Diode，發(fā)光二極管）數(shù)碼管，發(fā)光二極管）數(shù)碼管（也稱(chēng)為七段數(shù)碼管）價(jià)格低廉、體積小、功耗低，而可（也稱(chēng)為七段數(shù)碼管）價(jià)格低廉、體積小、功耗低，而可靠性又很好，在嵌入式控制系統(tǒng)中應(yīng)用非常普遍?？啃杂趾芎?，在嵌入式控制系統(tǒng)中應(yīng)用非常普遍。 o LED數(shù)碼管一般由數(shù)碼管一般由8個(gè)發(fā)光管組成，分別稱(chēng)為個(gè)發(fā)光管組成，分別稱(chēng)為a、b、c、d、e、f、g 7個(gè)字段和一個(gè)小數(shù)點(diǎn)段個(gè)字段和一個(gè)小數(shù)

42、點(diǎn)段DP。通過(guò)。通過(guò)7個(gè)字段的不個(gè)字段的不同組合，可以顯示同組合，可以顯示09和和AF共共16個(gè)字母數(shù)字，從而實(shí)個(gè)字母數(shù)字，從而實(shí)現(xiàn)十六進(jìn)制的顯示?，F(xiàn)十六進(jìn)制的顯示。o LED數(shù)碼管可以分為共陽(yáng)極和共陰極兩種結(jié)構(gòu)：數(shù)碼管可以分為共陽(yáng)極和共陰極兩種結(jié)構(gòu)：n在共陰極結(jié)構(gòu)，各字段陰極控制端連接在一起接低電平，各在共陰極結(jié)構(gòu)，各字段陰極控制端連接在一起接低電平，各字段陽(yáng)極控制端連接到高電平時(shí)，則該段發(fā)光。例如，要顯字段陽(yáng)極控制端連接到高電平時(shí)，則該段發(fā)光。例如，要顯示示b字母，只要使字母，只要使c、d、e、f、g陽(yáng)極接高電平即可實(shí)現(xiàn)。陽(yáng)極接高電平即可實(shí)現(xiàn)。n在共陽(yáng)極結(jié)構(gòu)，各字段陽(yáng)極控制端連接在一起接高

43、電平，各在共陽(yáng)極結(jié)構(gòu)，各字段陽(yáng)極控制端連接在一起接高電平，各字段陰極控制端連接到低電平時(shí)，則該段發(fā)光。例如，要顯字段陰極控制端連接到低電平時(shí)，則該段發(fā)光。例如，要顯示示b字母，只要使字母，只要使c、d、e、f、g陽(yáng)極接低電平即可實(shí)現(xiàn)。陽(yáng)極接低電平即可實(shí)現(xiàn)。2022-4-2641LED數(shù)碼管數(shù)碼管o 在多個(gè)在多個(gè)LED數(shù)碼管顯示電路中，通常把陰（陽(yáng)）極控制端連接到數(shù)碼管顯示電路中，通常把陰（陽(yáng)）極控制端連接到一個(gè)輸出端口，稱(chēng)為位控端口；而把各字段（數(shù)據(jù)顯示段）連接一個(gè)輸出端口，稱(chēng)為位控端口；而把各字段（數(shù)據(jù)顯示段）連接到一個(gè)輸出端口，稱(chēng)為段控端口。到一個(gè)輸出端口，稱(chēng)為段控端口。o 將一個(gè)將一個(gè)4

44、位的位的BCD碼譯為碼譯為L(zhǎng)ED的的7位顯示代碼，可以采用專(zhuān)用譯位顯示代碼，可以采用專(zhuān)用譯碼芯片，如碼芯片，如7447等。另一種常用的辦法是軟件譯碼法，將等。另一種常用的辦法是軟件譯碼法，將0F共共16個(gè)數(shù)字（也可以為個(gè)數(shù)字（也可以為09）對(duì)應(yīng)的顯示代碼組成一個(gè)表，直）對(duì)應(yīng)的顯示代碼組成一個(gè)表，直接輸出接輸出7段碼。段碼。（a） LED器件 （b）共陽(yáng)極接法 （c）共陰極接法2022-4-2642用用I/O口實(shí)現(xiàn)鍵盤(pán)接口口實(shí)現(xiàn)鍵盤(pán)接口o 用用I/O口實(shí)現(xiàn)的口實(shí)現(xiàn)的16個(gè)按鍵的鍵盤(pán)接口電路如圖所示。本例個(gè)按鍵的鍵盤(pán)接口電路如圖所示。本例采用采用 “行掃描法行掃描法”方法來(lái)檢測(cè)鍵盤(pán)，與方法來(lái)檢測(cè)鍵

45、盤(pán)，與44的矩陣鍵盤(pán)接的矩陣鍵盤(pán)接口只需要口只需要8根口線(xiàn)，設(shè)置根口線(xiàn)，設(shè)置PF0PF3為輸出掃描碼的端口，為輸出掃描碼的端口，PF4PF7為鍵值讀入口。為鍵值讀入口。2022-4-2643用用I/O口實(shí)現(xiàn)鍵盤(pán)接口口實(shí)現(xiàn)鍵盤(pán)接口o 用用I/O口實(shí)現(xiàn)的鍵盤(pán)接口，為了識(shí)別鍵盤(pán)上的閉合鍵，?？趯?shí)現(xiàn)的鍵盤(pán)接口，為了識(shí)別鍵盤(pán)上的閉合鍵，常采用行掃描法。行掃描法是使鍵盤(pán)上某一行線(xiàn)為低電平，采用行掃描法。行掃描法是使鍵盤(pán)上某一行線(xiàn)為低電平，而其余行接高電平，然后讀取列值，如果列值中有某位為而其余行接高電平，然后讀取列值，如果列值中有某位為低電平，則表明行列交點(diǎn)處的鍵被按下；否則掃描下一行，低電平，則表明行列

46、交點(diǎn)處的鍵被按下；否則掃描下一行，直到掃描完全部的行線(xiàn)為止。直到掃描完全部的行線(xiàn)為止。2022-4-2644用用I/O口實(shí)現(xiàn)鍵盤(pán)接口口實(shí)現(xiàn)鍵盤(pán)接口o 根據(jù)行掃描法的原理，識(shí)別矩陣鍵盤(pán)按鍵閉合分兩步進(jìn)行：根據(jù)行掃描法的原理，識(shí)別矩陣鍵盤(pán)按鍵閉合分兩步進(jìn)行：n（1）識(shí)別鍵盤(pán)哪一列的鍵被按下：讓所有行線(xiàn)均為低電平，）識(shí)別鍵盤(pán)哪一列的鍵被按下：讓所有行線(xiàn)均為低電平，檢查各列線(xiàn)電平是否為低，如果有列線(xiàn)為低，則說(shuō)明該列有檢查各列線(xiàn)電平是否為低，如果有列線(xiàn)為低，則說(shuō)明該列有鍵被按下，否則說(shuō)明無(wú)鍵被按下。鍵被按下，否則說(shuō)明無(wú)鍵被按下。n（2）如果某列有鍵被按下，識(shí)別鍵盤(pán)哪一行的鍵被按下：）如果某列有鍵被按下，

47、識(shí)別鍵盤(pán)哪一行的鍵被按下：逐行置低電平，并置其余各行為高電平，檢查各列線(xiàn)電平的逐行置低電平，并置其余各行為高電平，檢查各列線(xiàn)電平的變化，如果列電平變?yōu)榈碗娖?，則可確定此行此列交叉點(diǎn)處變化，如果列電平變?yōu)榈碗娖?，則可確定此行此列交叉點(diǎn)處按鍵被按下。按鍵被按下。2022-4-2645采用專(zhuān)用芯片實(shí)現(xiàn)鍵盤(pán)及采用專(zhuān)用芯片實(shí)現(xiàn)鍵盤(pán)及LED接口接口oZLG7290是一個(gè)采用是一個(gè)采用I2C接口的鍵盤(pán)及接口的鍵盤(pán)及LED驅(qū)動(dòng)器芯片，驅(qū)動(dòng)器芯片，I2C串行串行接口提供鍵盤(pán)中斷信號(hào)方便與處理器接口，可驅(qū)動(dòng)接口提供鍵盤(pán)中斷信號(hào)方便與處理器接口，可驅(qū)動(dòng)8位共陰數(shù)碼管或位共陰數(shù)碼管或64只獨(dú)立只獨(dú)立LED和和64個(gè)按

48、鍵，個(gè)按鍵，8個(gè)功能鍵可檢測(cè)任一鍵的連擊次數(shù)，個(gè)功能鍵可檢測(cè)任一鍵的連擊次數(shù)，引腳端功能如表所示。引腳端功能如表所示。引腳引腳符號(hào)符號(hào)類(lèi)型類(lèi)型描述描述13,12,21,22,36Dig7 Dig0 輸入/輸出LED 顯示位驅(qū)動(dòng)及鍵盤(pán)掃描線(xiàn)107,2,1,24,23SegHSegA 輸入/輸出LED 顯示段驅(qū)動(dòng)及鍵盤(pán)掃描線(xiàn)20SDA 輸入/輸出I2C 總線(xiàn)接口數(shù)據(jù)/地址線(xiàn)19SCL 輸入/輸出I2C 總線(xiàn)接口時(shí)鐘線(xiàn)14/INT 輸出中斷輸出端，低電平有效15/RES 輸入復(fù)位輸入端，低電平有效17OSC1 輸入連接晶體以產(chǎn)生內(nèi)部時(shí)鐘18OSC2 輸出16VCC 電源電源正端，電壓3.35.5V

49、11GND 電源地，電源負(fù)端2022-4-2646ZLG7290控制電路控制電路（a）ZLG7290控制電路（b）八段數(shù)碼管連接電路（c）鍵盤(pán)及LED顯示電路2022-4-2647內(nèi)容提要內(nèi)容提要通用輸入通用輸入/輸出接口輸出接口A/D轉(zhuǎn)換器接口轉(zhuǎn)換器接口D/A轉(zhuǎn)換器接口轉(zhuǎn)換器接口鍵盤(pán)與鍵盤(pán)與LED數(shù)碼管接口數(shù)碼管接口LCD顯示接口顯示接口觸摸屏接口觸摸屏接口2022-4-2648LCD顯示接口原理與結(jié)構(gòu)顯示接口原理與結(jié)構(gòu)o 1LCD顯示原理顯示原理nLCD（Liquid Crystal Display，液晶顯示器）中的液晶的，液晶顯示器）中的液晶的分子晶體以液態(tài)形式存在。液晶層能夠過(guò)濾除了那

50、些從特殊分子晶體以液態(tài)形式存在。液晶層能夠過(guò)濾除了那些從特殊方向射入之外的所有光線(xiàn)，能夠使光線(xiàn)發(fā)生扭轉(zhuǎn)，使光線(xiàn)以方向射入之外的所有光線(xiàn)，能夠使光線(xiàn)發(fā)生扭轉(zhuǎn)，使光線(xiàn)以不同的方向從另外一個(gè)面中射出。利用液晶的這些特點(diǎn)，液不同的方向從另外一個(gè)面中射出。利用液晶的這些特點(diǎn)，液晶可以被用來(lái)當(dāng)作一種既可以阻礙光線(xiàn)，也可以允許光線(xiàn)通晶可以被用來(lái)當(dāng)作一種既可以阻礙光線(xiàn)，也可以允許光線(xiàn)通過(guò)的開(kāi)關(guān)。過(guò)的開(kāi)關(guān)。n在在LCD中，通過(guò)給不同的液晶單元供電，控制其光線(xiàn)的通過(guò)中，通過(guò)給不同的液晶單元供電，控制其光線(xiàn)的通過(guò)與否，達(dá)到顯示的目的。在與否，達(dá)到顯示的目的。在LCD中，顯示面板薄膜被分成很中，顯示面板薄膜被分成很多

51、小柵格，每個(gè)柵格由一個(gè)電極控制，通過(guò)改變柵格上電極多小柵格，每個(gè)柵格由一個(gè)電極控制，通過(guò)改變柵格上電極的電壓狀態(tài)，就能控制柵格內(nèi)液晶分子的排列，從而控制光的電壓狀態(tài)，就能控制柵格內(nèi)液晶分子的排列，從而控制光路的通斷。彩色路的通斷。彩色LCD利用三原色混合的原理顯示不同的色彩。利用三原色混合的原理顯示不同的色彩。在彩色在彩色LCD中，每一個(gè)像素都是由中，每一個(gè)像素都是由3格液晶單元格構(gòu)成的，格液晶單元格構(gòu)成的，其中每一個(gè)單元格前面都分別有紅色、綠色或藍(lán)色的過(guò)濾片，其中每一個(gè)單元格前面都分別有紅色、綠色或藍(lán)色的過(guò)濾片，光線(xiàn)經(jīng)過(guò)過(guò)濾片的處理變成紅色、藍(lán)色或者綠色，利用三原光線(xiàn)經(jīng)過(guò)過(guò)濾片的處理變成紅色

52、、藍(lán)色或者綠色，利用三原色的原理組合出不同的色彩。色的原理組合出不同的色彩。2022-4-2649LCD顯示接口原理與結(jié)構(gòu)顯示接口原理與結(jié)構(gòu)o 2電致發(fā)光電致發(fā)光nLCD通過(guò)控制每個(gè)柵格的電極加電與否來(lái)控制光線(xiàn)的通過(guò)或通過(guò)控制每個(gè)柵格的電極加電與否來(lái)控制光線(xiàn)的通過(guò)或阻斷，從而顯示圖形。阻斷，從而顯示圖形。LCD的光源提供方式有透射式和反射的光源提供方式有透射式和反射式兩種。透射式式兩種。透射式LCD顯示器的屏后面有一個(gè)光源，可以不需顯示器的屏后面有一個(gè)光源，可以不需要外部環(huán)境提供光源，如筆記本電腦的要外部環(huán)境提供光源，如筆記本電腦的LCD顯示器。反射式顯示器。反射式LCD需要外部提供光源，靠反

53、射光來(lái)工作。需要外部提供光源，靠反射光來(lái)工作。n電致發(fā)光（電致發(fā)光（EL）是將電能直接轉(zhuǎn)換為光能的一種發(fā)光現(xiàn)象。）是將電能直接轉(zhuǎn)換為光能的一種發(fā)光現(xiàn)象。電致發(fā)光片是利用電致發(fā)光原理制成的一種發(fā)光薄片，具有電致發(fā)光片是利用電致發(fā)光原理制成的一種發(fā)光薄片，具有超薄、高亮度、高效率、低功耗、低熱量、可彎曲、抗沖擊、超薄、高亮度、高效率、低功耗、低熱量、可彎曲、抗沖擊、長(zhǎng)壽命、多種顏色選擇等特點(diǎn)，也用來(lái)作為長(zhǎng)壽命、多種顏色選擇等特點(diǎn)，也用來(lái)作為L(zhǎng)CD液晶屏提供液晶屏提供光源的一種方式。光源的一種方式。2022-4-2650LCD顯示接口原理與結(jié)構(gòu)顯示接口原理與結(jié)構(gòu)o 3LCD種類(lèi)種類(lèi)nLCD按照其液晶

54、驅(qū)動(dòng)方式，可以分為按照其液晶驅(qū)動(dòng)方式，可以分為T(mén)N（Twist Nematic，扭轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)向列）型、向列）型、STN（Super Twisted Nematic，超扭曲向列）型和，超扭曲向列）型和TFT（Thin Film Transistor，薄膜晶體管）型，薄膜晶體管）型3大類(lèi)。大類(lèi)。oTN型型LCD的分辨率很低，一般用于顯示小尺寸黑白數(shù)字、字符等，廣的分辨率很低，一般用于顯示小尺寸黑白數(shù)字、字符等，廣泛應(yīng)用于手表、時(shí)鐘、電話(huà)、傳真機(jī)等一般家電用品的數(shù)字顯示。泛應(yīng)用于手表、時(shí)鐘、電話(huà)、傳真機(jī)等一般家電用品的數(shù)字顯示。 oSTN型液晶單元按陣列排列，顯示方式采用類(lèi)似于型液晶單元按陣列排列，顯

55、示方式采用類(lèi)似于CRT的掃描方式。的掃描方式。STN型型LCD一般應(yīng)用于一些對(duì)圖像分辨率和色彩要求不是很高、小尺一般應(yīng)用于一些對(duì)圖像分辨率和色彩要求不是很高、小尺寸電子顯示的領(lǐng)域，如移動(dòng)電話(huà)、寸電子顯示的領(lǐng)域，如移動(dòng)電話(huà)、PDA、掌上型電腦、汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)、掌上型電腦、汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)、電子詞典等中。電子詞典等中。oTFT型型LCD在在STN型型LCD的基礎(chǔ)上，增加了一層薄膜晶體管（的基礎(chǔ)上，增加了一層薄膜晶體管（TFT）陣列，每一個(gè)像素都對(duì)應(yīng)一個(gè)薄膜晶體管，像素控制電壓直接加在這陣列，每一個(gè)像素都對(duì)應(yīng)一個(gè)薄膜晶體管，像素控制電壓直接加在這個(gè)晶體管上，再通過(guò)晶體管去控制液晶的狀態(tài)，控制光線(xiàn)通過(guò)與否。

56、個(gè)晶體管上，再通過(guò)晶體管去控制液晶的狀態(tài)，控制光線(xiàn)通過(guò)與否。TFT型型LCD的每個(gè)像素都相對(duì)獨(dú)立，可直接控制，提供更好的對(duì)比度、的每個(gè)像素都相對(duì)獨(dú)立，可直接控制，提供更好的對(duì)比度、更銳利和更明亮的圖像，而不會(huì)產(chǎn)生虛影和拖尾現(xiàn)象，同時(shí)也可以非更銳利和更明亮的圖像，而不會(huì)產(chǎn)生虛影和拖尾現(xiàn)象，同時(shí)也可以非常精確的控制灰度。常精確的控制灰度。TFT型型LCD響應(yīng)快、顯示品質(zhì)好，適用于大型動(dòng)響應(yīng)快、顯示品質(zhì)好，適用于大型動(dòng)畫(huà)顯示，被廣泛應(yīng)用于筆記本電腦、計(jì)算機(jī)顯示器、液晶電視、液晶畫(huà)顯示，被廣泛應(yīng)用于筆記本電腦、計(jì)算機(jī)顯示器、液晶電視、液晶投影機(jī)及各式大型電子顯示器等產(chǎn)品。近年來(lái)也在手機(jī)、投影機(jī)及各式大

57、型電子顯示器等產(chǎn)品。近年來(lái)也在手機(jī)、PDA、數(shù)碼、數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)等手持類(lèi)設(shè)備廣泛應(yīng)用。相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)等手持類(lèi)設(shè)備廣泛應(yīng)用。2022-4-2651LCD顯示接口原理與結(jié)構(gòu)顯示接口原理與結(jié)構(gòu)o 4LCD的驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)n市面上出售的市面上出售的LCD有兩種類(lèi)型：一種是帶有有兩種類(lèi)型：一種是帶有LCD控制器的控制器的LCD顯示模塊，這種顯示模塊，這種LCD通常采用總線(xiàn)方式與各種單片機(jī)進(jìn)通常采用總線(xiàn)方式與各種單片機(jī)進(jìn)行接口。另一種是沒(méi)有帶行接口。另一種是沒(méi)有帶LCD控制器的控制器的LCD顯示器，需要另顯示器，需要另外的外的LCD控制器芯片或者是在主控制器芯片內(nèi)部具有控制器芯片或者是在主控制器芯片內(nèi)

58、部具有LCD控控制器電路。制器電路。n在單片機(jī)系統(tǒng)中，在單片機(jī)系統(tǒng)中，LCD往往是通過(guò)往往是通過(guò)LCD控制器芯片連在單片控制器芯片連在單片機(jī)總線(xiàn)上，或者通過(guò)并行接口、串行接口與單片機(jī)相連。而機(jī)總線(xiàn)上，或者通過(guò)并行接口、串行接口與單片機(jī)相連。而現(xiàn)在許多現(xiàn)在許多SOC芯片中都集成了芯片中都集成了LCD控制器，支持控制器，支持TN型型LCD或者或者TFT型型LCD。例如大部分的。例如大部分的ARM處理器中都集成了處理器中都集成了LCD控制器?？刂破?。2022-4-2652S3C2410A的的LCD控制器控制器o 1S3C2410A的LCD控制器內(nèi)部結(jié)構(gòu)n在在S3C2410A芯片中具有芯片中具有LCD

59、控制器，可以將顯示緩存（在控制器，可以將顯示緩存（在SDRAM存儲(chǔ)器中）中的存儲(chǔ)器中）中的LCD圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)酵獠康膱D像數(shù)據(jù)傳輸?shù)酵獠康腖CD驅(qū)驅(qū)動(dòng)電路上，支持動(dòng)電路上，支持640480、320240和160160等多種等多種顯示屏尺寸的顯示屏尺寸的STN型型LCD和和TFT型型LCD。n通過(guò)對(duì)通過(guò)對(duì)LCD控制器中的各寄存器寫(xiě)入不同的值，來(lái)配置不同控制器中的各寄存器寫(xiě)入不同的值，來(lái)配置不同尺寸、不同的垂直和水平像素點(diǎn)、數(shù)據(jù)寬度、接口時(shí)間及刷尺寸、不同的垂直和水平像素點(diǎn)、數(shù)據(jù)寬度、接口時(shí)間及刷新率的新率的LCD。 2022-4-2653S3C2410A的的LCD控制器控制器o 2LCD顯示數(shù)據(jù)格

60、式n一個(gè)320240個(gè)像素，8bpp的256色LCD，顯示一屏所需的顯示緩存為3202408位，即76 800字節(jié)。在顯示緩存器中，每個(gè)像素占一個(gè)字節(jié)，每個(gè)字節(jié)中又有RGB格式（332或者233）的區(qū)分，具體由硬件決定。332的RGB格式如圖（a）所示，紅、綠、藍(lán)三個(gè)顏色分量分別占3位、3位、2位。（a）幀內(nèi)存數(shù)據(jù)在顯示緩存中的格式 2022-4-2654S3C2410A的的LCD控制器控制器o 2LCD顯示數(shù)據(jù)格式n8位256彩色顯示的顯示緩存器與LCD屏上的像素點(diǎn)是對(duì)應(yīng)的，每個(gè)字節(jié)對(duì)應(yīng)LCD上的一個(gè)像素點(diǎn)，如圖（b）所示。n在彩色圖像顯示時(shí)，通過(guò)配置相應(yīng)的寄存器，首先要給顯示緩存區(qū)一個(gè)首地