嵌入式系統(tǒng)9.ppt

1、嵌入式系統(tǒng) 碩士研究生課程,第 9 章 南京郵電大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院,2,第9章 嵌入式軟件組件,本章主要介紹以下內(nèi)容： 概述 鍵盤(pán) LED顯示器 LCD顯示器 日歷時(shí)鐘 模擬量輸入 模擬量輸出 數(shù)字量/開(kāi)關(guān)量輸入輸出 異步串行通信UART,3,9.1 概述,使用軟件組件的優(yōu)點(diǎn)： 提高開(kāi)發(fā)效率 提高開(kāi)發(fā)的可靠性 提高軟件的可移植性 適合于并行開(kāi)發(fā),4,9.2 鍵盤(pán),鍵盤(pán)模塊可用來(lái)輸入數(shù)據(jù)或者選擇控制設(shè)備的操作模式。 鍵盤(pán)有兩種方案：第一種是采用鍵盤(pán)接口芯片實(shí)現(xiàn)鍵盤(pán)掃描(如8279)；第二種是用軟件實(shí)現(xiàn)鍵盤(pán)掃描。 鍵盤(pán)的基本電路是一個(gè)接觸開(kāi)關(guān)，通、斷兩種狀態(tài)分別表示0和1。,圖1 一位鍵盤(pán)開(kāi)關(guān),圖2

2、按鍵抖動(dòng)示意圖,5,矩陣鍵盤(pán) 每個(gè)按鍵放置在每一行與每一列的交叉點(diǎn)。矩陣所需的鍵的數(shù)目根據(jù)應(yīng)用程序而不同。每一行由一根輸出端口線驅(qū)動(dòng)，而每一列由一個(gè)電阻上拉且與一根輸入端口線連接。,6,矩陣鍵盤(pán)掃描算法 完成鍵的識(shí)別、消抖動(dòng)、給每個(gè)鍵分配一個(gè)稱(chēng)為掃描碼的唯一標(biāo)識(shí)符、處理組合鍵等功能。 接口函數(shù) 清除鍵盤(pán)緩沖區(qū)KeyClear() 讀取掃描碼KeyGet() 檢查鍵是否被按下KeyHit() 鍵盤(pán)模塊初始化KeyInit(),7,應(yīng)用舉例 （1） void UserTask(void *pdata) . for (; ;) . KeyClear ( ); /*清除鍵盤(pán)緩沖區(qū)*/ . ,8,(2)

3、讀取鍵盤(pán)掃描碼 函數(shù)原型：unsigned16 KeyGet(unsigned16 timeout) 輸入?yún)?shù)：timeout：用時(shí)鐘脈沖個(gè)數(shù)規(guī)定的超時(shí)時(shí)間 void UserTask (void *pdata) unsigned16 scankey; . while(1) . scankey=KeyGet(10) ;/*超時(shí)時(shí)間為10 ticks */ ,9,（3）檢查鍵是否按下 函數(shù)原型： BOOLEAN KeyHit(void) 輸入/輸出參數(shù)無(wú) 返回參數(shù)：TRUE 表示鍵盤(pán)緩沖區(qū)中有可以使用的鍵 FALSE表示沒(méi)有鍵被按下 void UserTask (void *pdata) uns

4、igned16 scankey; . while (1) . if (KeyHit () /*檢查是否有鍵被按下 */ scankey= KeyGet(); /* 是，讀取掃描碼 */ ,10,9.3 LED顯示器,LED基本電路,11,I/O端口直接驅(qū)動(dòng)LED,12,7段數(shù)碼管（分共陰極、共陽(yáng)極兩種）,13,共陰極7段編碼表,14,數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示電路,15,數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示方法,使用兩個(gè)輸出端口，一個(gè)鎖存段碼（顯示的字符所對(duì)應(yīng)的編碼），一個(gè)鎖存位碼（控制哪一個(gè)數(shù)碼管顯示） 將全部數(shù)碼管的段碼引腳同名相連，然后分別連接到輸出端口P7-P0之一的引腳；每個(gè)數(shù)碼管的公共端引腳分別連接到另一個(gè)輸出端口

5、P7-P0之一的引腳（中間經(jīng)過(guò)反向驅(qū)動(dòng)器）。 輪流讓每一個(gè)數(shù)碼管分別顯示不同字型，如果每個(gè)數(shù)碼管顯示時(shí)間足夠快（大約20ms），則由于人的視覺(jué)效應(yīng)，看到的則是穩(wěn)定的顯示效果。 優(yōu)點(diǎn)是硬件簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是數(shù)碼管必須不斷地刷新顯示，占用了CPU較多的時(shí)間。,16,接口函數(shù),LedInit() 初始化I/O端口、變量、顯示定時(shí)器、緩沖區(qū)等。 LedCear() 清除所有LED的顯示 LedDispChar(unsigned16 position,unsigned8 c,unsigned8 color,unsigned blink) 輸入?yún)?shù)： （1）unsigned16 position:數(shù)碼管的位置碼

6、，最大支持65536個(gè) （2）unsigned8 c:顯示的字符代碼，ASCII碼表示，最高位表示小數(shù)點(diǎn)。 （3）unsigned8 color:數(shù)碼管的顏色，單色定義為0。 （4）unsigned8 blink:閃爍參數(shù)，0：不閃爍；其他：閃爍，數(shù)值的大小表示閃爍的頻率。 Ledoff() 關(guān)閉顯示，但顯示緩沖區(qū)的內(nèi)容保持不變。 Ledon() 打開(kāi)顯示，與Ledoff()功能相反。,17,9.4 LCD顯示器,液晶顯示是一種被動(dòng)的顯示，它不能發(fā)光，只能使用周?chē)h(huán)境的光。它顯示圖案或字符只需很小能量。液晶顯示所用的液晶材料是一種兼有液態(tài)和固體雙重性質(zhì)的有機(jī)物，它的棒狀結(jié)構(gòu)在液晶盒內(nèi)一般平行排

7、列，但在電場(chǎng)作用下能改變其排列方向。 LCD的背光： EL（場(chǎng)致發(fā)光）：2000-3000小時(shí)，電流很低，但電壓較高（20V） LED光源：光源嵌在LCD后邊，功耗較大。 LCD類(lèi)型 字符LCD，屬于7段顯示器件，但功耗低 圖形LCD，可顯示圖形 定制LCD，如電子日歷等,18,LCD在系統(tǒng)中的連接,19,LCD接口函數(shù),LCD初始化 unsigned8 LcdInit(struct *LcdInitPara) 輸入?yún)?shù)：LCD參數(shù)表，用結(jié)構(gòu)定義 返回參數(shù)：0成功；其他，失敗 關(guān)閉和打開(kāi)顯示 void Lcdoff() void LcdOn() 清除LCD顯示屏 LcdClear(),20,顯

8、示字符串 用于在LCD指定位置顯示字符串 函數(shù)原型： void LcdDispStr(unsigned16 row,unsigned16 col,unsigned8 *pStr,unsigned32 color,unsigned8 font,unsigned8 size) 輸入?yún)?shù) （1）row:顯示位置的橫坐標(biāo)，取值0水平最大分辨率1； （2）col:顯示位置的縱坐標(biāo)，取值0垂直最大分辨率1 （3）*pStr：顯示字符串的指針 （4）color:顯示字符串的顏色，用R、G、B表示，每個(gè)顏色8位，最高字節(jié)保留； （5）font:顯示的字體； （6）size:顯示的字號(hào)大小,21,顯示像素點(diǎn) 在

9、LCD指定位置顯示一個(gè)像素點(diǎn)。 函數(shù)原型： void LcdPixel(unsigned16 row,unsigned16 col,unsigned32 color) 輸入?yún)?shù)： （1）row:顯示位置的橫坐標(biāo)，取值范圍0橫向最大分辨率1 （2）col:顯示位置的縱坐標(biāo)，取值范圍0縱向最大分辨率1 （3）color:像素點(diǎn)的顏色：RGB表示方式，最高字節(jié)保留為0 畫(huà)線函數(shù)（略） 畫(huà)矩形函數(shù)（略） 畫(huà)弧線函數(shù)（略）,22,9.5 日歷時(shí)鐘,日歷時(shí)鐘包括日歷數(shù)據(jù)（年、月、日）和時(shí)鐘數(shù)據(jù)（時(shí)、分、秒） 日歷時(shí)鐘實(shí)現(xiàn)方法 使用通用的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，不具有實(shí)時(shí)種功能 使用專(zhuān)用日歷時(shí)鐘芯片，可配外接電池，

10、具有實(shí)時(shí)鐘功能,23,日歷時(shí)鐘接口函數(shù),ClockInit() 初始化日歷時(shí)鐘模塊 ClockSetDate() 設(shè)置當(dāng)前日期 ClockSetTime() 設(shè)置當(dāng)前時(shí)間 ColckSetDateTime() 設(shè)置當(dāng)前日期和時(shí)間 ColckGetDate() 讀取當(dāng)前日期 ColockGetTime() 讀取當(dāng)前時(shí)間,ClockGetDateTime() 讀取當(dāng)前日期和時(shí)間 ClockFormatDate() 轉(zhuǎn)換當(dāng)前的時(shí)間為字符串格式 以上函數(shù)的有關(guān)參數(shù)要求見(jiàn)書(shū)中P411415,24,9.6模擬量輸入,模擬量輸入硬件結(jié)構(gòu),25,接口函數(shù),功能是讀取ADC的值 unsigned16 Analo

11、gInput(unsigned8 channel) 輸入?yún)?shù)：模擬輸入的通道號(hào)，0255 返回參數(shù)：模擬轉(zhuǎn)換的結(jié)果,26,讀取模數(shù)轉(zhuǎn)換的方法,延遲方法 選擇模擬 啟動(dòng)ADC轉(zhuǎn)換 延遲一段時(shí)間 讀取模擬轉(zhuǎn)換的值 將讀取的值提交給應(yīng)用程序,27,查詢(xún)方法 選擇模擬通道 啟動(dòng)ADC轉(zhuǎn)換 判斷轉(zhuǎn)換是否完成，沒(méi)有完成等待，否則進(jìn)入下一步 轉(zhuǎn)換完成，讀取轉(zhuǎn)換的值 將讀取的值提交給應(yīng)用程序,28,中斷方法 需兩個(gè)程序模塊，一個(gè)是模數(shù)轉(zhuǎn)換的驅(qū)動(dòng)程序，一個(gè) 是模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)束的ISR,29,驅(qū)動(dòng)程序偽代碼： unsigned16 AnalogInput(unsigned channel) /*選擇要讀取的輸入通道

12、*/ /*延遲，等待模擬多路開(kāi)關(guān)輸入信號(hào)穩(wěn)定*/ /*啟動(dòng)模數(shù)轉(zhuǎn)換*/ /*等待信號(hào)量SemaAD or 超時(shí)*/ if (超時(shí)） /* 模數(shù)轉(zhuǎn)換出錯(cuò)處理*/ else /*讀取轉(zhuǎn)換的結(jié)果并返回調(diào)用者 */ ,30,中斷服務(wù)例程如下： void IsrAD() /* 發(fā)出SemaAD(模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)）*/ 以上方法要求中斷服務(wù)例程的執(zhí)行時(shí)間小于模數(shù)轉(zhuǎn)換的時(shí)間,31,9.7模擬量輸出,數(shù)/模轉(zhuǎn)換通道,32,接口函數(shù),void AnalogOutput(unsigned8 channel,unsigned32 value) 輸入?yún)?shù) （1）channel:通道號(hào)，0255可表示256個(gè)通道 （2

13、）value:需要轉(zhuǎn)換的二進(jìn)制的數(shù)字量。,33,9.8數(shù)字量/開(kāi)關(guān)量輸入輸出,開(kāi)關(guān)量輸入/輸出接口,34,接口函數(shù),直接以字節(jié)為單位處理開(kāi)關(guān)量 IOWrite() /*完成開(kāi)關(guān)量的輸出*/ 原型：void IOWrite(unsigned address,unsigned8 value) 輸入?yún)?shù)（1）address:開(kāi)關(guān)量組的地址，一個(gè)開(kāi)關(guān)量組有8 個(gè)開(kāi)關(guān)量組成； （2）value:開(kāi)關(guān)量的值。 IORead() /*讀取開(kāi)關(guān)量 */ 原型：unsigned8 IORead(unsigned address) 輸入?yún)?shù)：address:開(kāi)關(guān)量組的地址 返回參數(shù)：讀取的開(kāi)關(guān)量組的值。 注意：讀

14、取的開(kāi)關(guān)量位于字節(jié)中的一位，應(yīng)用程序需要分離出所需的開(kāi)關(guān)量。,35,9.9異步串行通信UART,通信模式 單工，數(shù)據(jù)沿一個(gè)信道的單一方向傳送 半雙工，數(shù)據(jù)可以在一個(gè)信道的兩個(gè)方向傳送，但不能在同一時(shí)刻進(jìn)行傳送 全雙工，有兩條信道，數(shù)據(jù)可以同一時(shí)刻在兩個(gè)方向傳送。 串行通信模塊可以工作在查詢(xún)或中斷方式。為了提高處理器效率，通常采用中斷方式工作。,36,模塊實(shí)現(xiàn),接收數(shù)據(jù),37,接收中斷服務(wù)例程 ISR IsrUartRx(void) unsigned c; /*從通信控制器讀取收到的字符 */ if (接收隊(duì)列不滿） 把收到的字節(jié)放在環(huán)形隊(duì)列的對(duì)尾 . /* to do :中斷返回 */ els

15、e /*環(huán)形隊(duì)列滿 */ /*指出覆蓋錯(cuò)誤*/ /* 中斷返回*/ . ,38,應(yīng)用程序偽代碼 unsigned8 UartGetChar(void)/*從接收隊(duì)列中接收一個(gè)字節(jié)，返回收到的字節(jié)，如果環(huán)形隊(duì)列中沒(méi)有字節(jié)，則返回NULL字符 */ unsigned8 c; c=NULL; /* to do:禁止中斷 */ . if (環(huán)形隊(duì)列不空） c=從環(huán)形隊(duì)列中讀取的字節(jié)； /*to do 使能中斷 */ return c; ,39,發(fā)送數(shù)據(jù),40,發(fā)送應(yīng)用程序偽代碼 void UartPutChar(unsigned8 c) /*to do:禁止CPU中斷*/ if (發(fā)送環(huán)形隊(duì)列不滿）

16、/*把要發(fā)送的字符放到環(huán)形隊(duì)列尾部*/ if（此字符是隊(duì)列中的第一個(gè)字符） 使能發(fā)送中斷； else /*返回隊(duì)列溢出錯(cuò)誤 */ ,41,發(fā)送中斷服務(wù)例程 ISR UartCharSend(void) unsigned8 c; if(Uart的發(fā)送環(huán)形隊(duì)列不空 c=從環(huán)形隊(duì)列頭部取一個(gè)字符； 把字符輸出到Uart的發(fā)送端口; else 禁止發(fā)送中斷; 中斷返回； ,42,接口函數(shù),初始化 void UartInit(unsigned8 ch,unsigned8 baud,unsigned8 bits,unsigned8 parity,unsigned8 stops) 輸入?yún)?shù)： （1）ch:UART通道，01 （2）baud:通信波特率，075bits,1=110bits, （3）bits:數(shù)據(jù)位數(shù)，05個(gè)數(shù)據(jù)位，16個(gè)數(shù)據(jù)位，27個(gè)數(shù)據(jù)位，38個(gè)數(shù)據(jù)位 （4）parity:檢驗(yàn)位,0=無(wú)校驗(yàn)、1奇校驗(yàn)、2偶校驗(yàn) （5）stops:停止位數(shù)。,43,發(fā)送一個(gè)字符 void UartPutChar(unsigned8 ch,unsigned8 c) 輸入?yún)?shù)：ch:通道號(hào) c:發(fā)送的字符 接收一個(gè)字符 unsigned8 UartGetChar(unsigned8 ch,unsigned8 *pStr) 輸入?yún)?shù)：ch:通道號(hào) 輸出參數(shù)：*pStr:指向接收字符的指