微機(jī)原理與接口技術(shù)第五章ARM接口設(shè)計(jì)技術(shù)

1、微機(jī)原理與接口技術(shù)第五章 ARM接口設(shè)計(jì)技術(shù)主講人：鞠 雷山東大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院22內(nèi)容提要A/D和D/A轉(zhuǎn)換器接口通訊與中斷接口LED顯示器鍵盤接口通用并行接口 GPIO33芯片S3C44B0X S3C44B0X是基于ARM7TDMI的體系結(jié)構(gòu),是ARM公司最早為業(yè)界普遍認(rèn)可并且贏得最廣泛應(yīng)用的處理核。4芯片S3C44B0X/芯片體系結(jié)構(gòu)7個(gè)多功能并行接口 A-G2個(gè)異步串行接口 通用異步收發(fā)器0/1中斷控制接口，管理30個(gè)中斷源（26個(gè)中斷向量）。LCD液晶顯示器接口，連接LCD顯示器。8路A/D轉(zhuǎn)換接口5ARM系統(tǒng)硬件體系結(jié)構(gòu)P2605基于ARM架構(gòu)的32位微處理器Sam sun

2、g S3C44B0XLCD顯示USB接口 USBN9603兩個(gè)RS-232串行通信接口JTAG調(diào)試端口TCP/IP協(xié)議CAN BUS鍵盤輸入16MB非線性Flash(硬盤)8MBSDRM(系統(tǒng)內(nèi)存)1MB線性Flash(BIOS)存儲(chǔ)器: 1 1M flash 存儲(chǔ)器,保存基本輸入輸出系統(tǒng). 2 8M靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器. 3 16M非線性(NAND) Flash硬盤 外設(shè): LCD顯示器，連接LCD接口。點(diǎn)陣：640X480，320X240，160X160。擴(kuò)充鍵盤接口:硬件實(shí)現(xiàn)： 采用zlg7289實(shí)現(xiàn)鍵盤掃描。軟件實(shí)現(xiàn)：以內(nèi)部接口和軟件實(shí)現(xiàn)。擴(kuò)充網(wǎng)絡(luò)接口:RT8019以太網(wǎng)控制器，IEEE80

3、2.3協(xié)議，10M同軸電纜。擴(kuò)充網(wǎng)絡(luò)接口:CAN BUS， Area Network controller ，現(xiàn)場(chǎng)總線，用于工業(yè)控制，1M/1KM。UART串口電平轉(zhuǎn)換:0v - +3v12v5v - -3v-12v 6S3C44B0X具有71個(gè)通用多功能輸入輸出引腳，構(gòu)成了7個(gè)I/O接口：一個(gè)10位的輸出接口（A）一個(gè)11位的輸出接口（B）一個(gè)16位的輸入/輸出接口（C）兩個(gè)8位的輸入/輸出接口（D和G）兩個(gè)9位的輸入/輸出接口（E和F）特點(diǎn)：1、每個(gè)接口含有1或兩個(gè)控制端口和一個(gè)數(shù)據(jù)端口。其中A、B口含有一個(gè)控制口和一個(gè)數(shù)據(jù)口，C、D、E、F和G口又增加一個(gè)上拉電阻配置口（控制口）。 2、

4、 ARM系統(tǒng)完成I/O功能的方法是使用使用特定的存儲(chǔ)器地址映射I/O地址。67 44B.H中g(shù)pio寄存器定義 (一般了解)#define rPCONA (*(volatile unsigned *)0 x1d20000)；#define rPDATA (*(volatile unsigned *)0 x1d20004)；#define rPCONB(*(volatile unsigned *)0 x1d20008)#define rPDATB(*(volatile unsigned *)0 x1d2000c)#define rPCONC(*(volatile unsigned *)0 x1d

5、20010)#define rPDATC(*(volatile unsigned *)0 x1d20014)#define rPUPC(*(volatile unsigned *)0 x1d20018)#define rPCOND(*(volatile unsigned *)0 x1d2001c)#define rPDATD(*(volatile unsigned *)0 x1d20020)#define rPUPD(*(volatile unsigned *)0 x1d20024)8 (一般了解)#define rPCONE(*(volatile unsigned *)0 x1d20028)

6、#define rPDATE(*(volatile unsigned *)0 x1d2002c)#define rPUPE(*(volatile unsigned *)0 x1d20030)#define rPCONF(*(volatile unsigned *)0 x1d20034)#define rPDATF(*(volatile unsigned *)0 x1d20038)#define rPUPF(*(volatile unsigned *)0 x1d2003c)#define rPCONG(*(volatile unsigned *)0 x1d20040)#define rPDATG

7、(*(volatile unsigned *)0 x1d20044)#define rPUPG(*(volatile unsigned *)0 x1d20048)99內(nèi)容提要A/D和D/A轉(zhuǎn)換器接口通訊與中斷接口LCD顯示器與觸摸屏接口（了解）LED顯示器鍵盤接口ARM的JTAG接口10鍵盤接口鍵盤有兩種方案： 1、采用芯片實(shí)現(xiàn)鍵盤掃描；zlg7289 2、用軟件實(shí)現(xiàn)鍵盤掃描。嵌入式控制器的功能很強(qiáng)，可允分利用這一資源。 計(jì)算機(jī)的鍵實(shí)際上就是開(kāi)關(guān)，制造這種鍵的方法是多種多樣的，以下是幾種常用的按鍵：機(jī)械式按鍵 電容式按鍵 薄膜式按鍵 霍耳效應(yīng)按鍵 10 內(nèi)含兩個(gè)金屬片和一個(gè)復(fù)位彈簧，按下時(shí)，兩

8、個(gè)金屬片便被壓在一起。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單成本低，缺點(diǎn)是容易產(chǎn)生抖動(dòng)。 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)以表示該鍵已被按下。 這是一種特殊的機(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。 上面一層在每一行鍵下面有一條印制銀導(dǎo)線，中間層在每個(gè)鍵下面有一個(gè)小園孔，下面一層在每一列鍵下面也有一條印制銀導(dǎo)線。壓鍵時(shí)將上面一層的印制銀導(dǎo)線壓過(guò)中層的小孔與下面一層的印制銀導(dǎo)線接觸。 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。 壓鍵時(shí)，晶體便在磁力線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

9、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。 晶體切割磁力線感生電壓。11用ARM芯片實(shí)現(xiàn)鍵盤接口與4X4的矩陣鍵盤接口，采用 “行掃描法”方法來(lái)檢測(cè)鍵盤，只需要8根口線.選取PF口作為檢測(cè)鍵盤用端口，設(shè)定PF0 PF3為輸出掃描碼的端口，PF4-PF7為鍵值讀入口。11PF0PF1PF2PF3S3C44B0XPF4PF5PF6PF7+5V輸出掃描碼端口鍵值讀入口外接上拉電阻12矩陣鍵盤按鍵的識(shí)別方法識(shí)別鍵盤是否有鍵按下： 讓所有行線均為低電平，檢查各列線電平是否為低，如果有列線為低，則說(shuō)明該列有鍵被按下，否則說(shuō)明無(wú)鍵被按下。 rPDATF=0 xf0;輸出全0值若有鍵按下，

10、則識(shí)別哪行的鍵被按下：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)處按鍵被按下。 行掃描碼 0 xfe 0 xfd 0 xfb 0 xf71213鍵值與行掃描碼、列輸入值間的關(guān)系 由行掃描碼、列輸入值求行號(hào)、列號(hào)： 行掃描碼右移直到最低位是零，次低位是1，移位次數(shù)就是行號(hào)。 列輸入值先右移4次再按行掃描碼處理。1列2列3列PF7PF314行掃描法識(shí)別矩陣鍵盤按鍵14PF0PF1PF2PF3S3C44B0XPF4PF5PF6PF7+5V某一按鍵按下所有的行線為低電平逐行為低電平15編寫鍵盤掃描程序15開(kāi)始初始化鍵值為-1PF0-3輸出全0

11、PF4-7讀入為全1？PF0-3輸出掃描碼PF4-7讀入為全1？掃描碼指針移位獲得行號(hào)和列號(hào)，計(jì)算鍵值返回鍵值NYYN16寄存器設(shè)置設(shè)置PCONF寄存器 PF口的有3個(gè)端口： 控制口 PCONF，用于設(shè)置接口的功能。 數(shù)據(jù)口 PDATF，用于輸入、輸出數(shù)據(jù)。 上拉電阻配置口 PUPF，用于使能上拉電阻。 設(shè)定PF0-3為輸出口，PF4 - 7為輸入口，在端口工作之前設(shè)置1、 rPCONF 000 000 000 00 01 01 01 01 B PF4-7為輸入 PF0-3為輸出161718寄存器設(shè)置2、設(shè)置PDATF寄存器PF0-3作為輸出口輸出掃描碼時(shí)，采用語(yǔ)句: rPDATF=Oxf0

12、/PF0-3全寫入0PF4-7作為輸入口讀入鍵值時(shí)，采用語(yǔ)句: Keyval=（rPDATF&0 xf0）4;3、設(shè)置PUPF寄存器設(shè)置內(nèi)部上拉電阻的語(yǔ)句為: rPUPF=0 x00; /使能PF0-7的內(nèi)部上拉電阻1819行掃描法獲取鍵值的程序設(shè)計(jì)寄存器設(shè)置 接口中利用了PF口的相關(guān)寄存器，PF口的寄存器有3個(gè)PCONF ,PDATF(PF口數(shù)據(jù)寄存器 )和PUPF(口上拉電阻寄存器 )19PDATF位描述PF8:08：0當(dāng)端口設(shè)定為輸入口時(shí)，這個(gè)寄存器的相應(yīng)位就對(duì)應(yīng)著引腳的狀態(tài);當(dāng)端口設(shè)定為輸出口時(shí)，輸出引腳的狀態(tài)與該寄存器的相應(yīng)位相同;當(dāng)端口設(shè)定為多功能口時(shí)，PDATF中的內(nèi)容無(wú)效PUP

13、F位描述PF8:08:00：相應(yīng)位的上拉電阻使能1：相應(yīng)位的上拉電阻禁止20鍵盤掃描子程序代碼如下：返回的是各鍵的鍵值： 0 F。#include #include char ReadKeyVal(void) unsigned char i,j,H_val,L_val; char keyval= -1; rPCONF = 0 x55; rPUPF=0 xff;上拉電阻禁止 rPDATF=0 xf0;輸出全0值，判是否有鍵按下21if(L_val=(rPDATF&0 xf0)!=0 xf0) H_val=0 xfe; / 0 xfe ，0 xfd 0 xfb 0 xf7對(duì)應(yīng)于第0、1、2、3行鍵

14、for(i=0;i4;i+) rPDATF=H_val;輸出掃描碼 for(j=0;j4)|0 xf0;循環(huán)右移4次 Keyval =get_val(H_val) 4 + get_val(L_val); return keyval; else H_val = H_val 1; / H_val 行無(wú)鍵按下，此行輸出0不影響H_val+1 行。 return keyval;22/get_val子函數(shù)是由行掃描值、讀取的列值分別得到行號(hào)、列號(hào)。char get_val(unsigned char val)unsigned char i,x;x=0;for(i=0;i1)|0 x80 ;/負(fù)數(shù)算數(shù)右移

15、x = x+1 ;2323內(nèi)容提要A/D和D/A轉(zhuǎn)換器接口通訊與中斷接口LCD顯示器與觸摸屏接口（了解）LED顯示器鍵盤接口ARM的JTAG接口24LED顯示器接口概述LED(Light Emitting Diode)常稱為發(fā)光二極管,在專用的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中,特別是在嵌入式控制系統(tǒng)中, 應(yīng)用非常普遍.價(jià)格低廉、體積小、功耗低，而可靠性又很好從單板微型機(jī)、袖珍計(jì)算機(jī)到許多微型機(jī)控制系統(tǒng)及數(shù)字化儀器都用LED作為輸出顯示24LED優(yōu)缺點(diǎn)（百度百科）優(yōu)點(diǎn)體積小，輕耗電量低（相同照明效果比傳統(tǒng)光源節(jié)能近80%）使用壽命長(zhǎng)（比傳統(tǒng)光源壽命長(zhǎng)10倍以上）高亮度、低熱量（冷光燈）環(huán)保（不含水銀，光譜中不含

16、紫外線和紅外線，安全觸摸等）堅(jiān)固耐用多變幻技術(shù)先進(jìn)（融合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、圖像處理技術(shù)、嵌入式控制技術(shù)等，具有在線編程、無(wú)限升級(jí)、靈活多變的特點(diǎn)。）25LED優(yōu)缺點(diǎn)（百度百科）缺點(diǎn)近日由美國(guó)加州大學(xué)艾爾文分校進(jìn)行的一項(xiàng)調(diào)查卻顯示，LED燈中包含有銻、砷、鉻、鉛以及其他多種金屬元素。其中，部分LED燈的有毒元素含量已經(jīng)超過(guò)了監(jiān)管部門制定的標(biāo)準(zhǔn)。比如在低亮度紅色LED燈中，研究人員發(fā)現(xiàn)其鉛含量超標(biāo)達(dá)到8倍，鎳含量也超標(biāo)2.5倍。 實(shí)際上在美國(guó)加州法律中，絕大多數(shù)LED燈都已經(jīng)被明確定義為有毒垃圾，如果使用普通填埋的辦法處理將會(huì)污染土壤和地下水。而如果LED燈破碎，還可能會(huì)對(duì)直接接觸的人體

17、健康造成損害。但至今，無(wú)論各國(guó)政府還是民眾都對(duì)LED燈的環(huán)境和健康危險(xiǎn)知之甚少。26LED優(yōu)缺點(diǎn)（百度百科）缺點(diǎn)LED需要由于單個(gè)發(fā)光面比較窄，通常大規(guī)模集成在線路板上，形成一個(gè)比較大的發(fā)光源，由此會(huì)造成大量熱量積累，有時(shí)會(huì)擊穿電路板。所以LED燈的散熱一定要好。 人眼最不能接受的是藍(lán)光和UV光(即紫外線光)，藍(lán)光殺傷人眼活性細(xì)胞的能力是綠光的10倍，而UV光殺傷人眼活性細(xì)胞的能力又是藍(lán)光的10倍，長(zhǎng)期接觸大量低波長(zhǎng)的藍(lán)光能大量殺傷人眼活性細(xì)胞，最終癌化形成斑塊。而LED白光形成主要是靠450-455NM波長(zhǎng)藍(lán)光激發(fā)熒光粉，屬于傷害最強(qiáng)的區(qū)段易出現(xiàn)黃圈問(wèn)題2728LED 的工作原理287個(gè)字段

18、分別稱為a、b、c、d、e、f、g段，有時(shí)還有一個(gè)小數(shù)點(diǎn)段DP。通過(guò)7個(gè)發(fā)光段的不同組合，可以顯示0到9和A到F共16個(gè)字母數(shù)字,從而實(shí)現(xiàn)十六進(jìn)制的顯示陰極控制端數(shù)據(jù)端297段字型碼30電路原理動(dòng)態(tài)顯示：1、譯碼，待顯示數(shù)字轉(zhuǎn)換成7段代碼。2、位控端口輸出位碼，每次控制顯示一位，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)顯示。 位碼：0 x80,0 x40,0 x20,0 x10,0 x08,0 x04,0 x02,0 x013、段控端口輸出欲顯示數(shù)字的7段代碼。譯碼： 將一個(gè)4位二進(jìn)制數(shù)(可能為十六進(jìn)制數(shù)或BCD碼)譯為L(zhǎng)ED的7段字形碼。采用兩種方法：1、 采用專用芯片,實(shí)現(xiàn)對(duì)BCD碼的譯碼（7447）2、軟件譯

19、碼法：在軟件設(shè)計(jì)時(shí),將0到F共16個(gè)數(shù)字(或者0到9)對(duì)應(yīng)的顯示代碼組成一個(gè)表,查表譯碼。3031用ARM芯片實(shí)現(xiàn)LED顯示接口31接口電路結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 8位LED的各段并聯(lián)，任一時(shí)刻只能顯示一位。PG口輸出只能一位為1。 PF口輸出共陽(yáng)極LED的字型碼。 327段數(shù)碼LED編程（初始化）設(shè)置PCONF、PCONG寄存器（F、G設(shè)置為輸出口）rPCONF 001 001 001 01 01 01 01 01 B0 x12555；rPCONG 01 01 01 01 01 01 01 01 B0 x5555;設(shè)置PUPF、PUPG寄存器rPUPF=0 x00; /使能PF0-7的內(nèi)部上拉電阻rPUPG=0 x00; /使能PG0-7的內(nèi)部上拉電阻32在端口工作之前設(shè)置為輸