嵌入式系统原理与接口技术课件.ppt
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1、微机原理与接口技术第五章第五章 ARMARM接口设计技术接口设计技术主讲人:鞠主讲人:鞠 雷雷山东大学山东大学 计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院嵌入式系统学科组嵌入式系统学科组2 2内容提要内容提要A/D和和D/A转换器接口转换器接口通讯与中断接口通讯与中断接口LED显示器显示器键盘接口键盘接口通用并行接口通用并行接口 GPIO嵌入式系统学科组嵌入式系统学科组3 3芯片芯片S3C44B0XS3C44B0X S3C44B0X S3C44B0X是基于是基于ARM7TDMIARM7TDMI的体系结构的体系结构, ,是是ARMARM公公司最早为业界普遍认可并且赢得最广泛应用的司最早为业界普遍认
2、可并且赢得最广泛应用的处理核。处理核。嵌入式系统学科组嵌入式系统学科组4芯片S3C44B0X/芯片体系结构7个多功能并行接口个多功能并行接口 A-G2个异步串行接口个异步串行接口 通用异步收发器通用异步收发器0/1中断控制接口,管理中断控制接口,管理30个个中断源(中断源(26个中断向量)。个中断向量)。LCD液晶显示器接口,连接液晶显示器接口,连接LCD显示器。显示器。8路路A/D转换接口转换接口嵌入式系统学科组嵌入式系统学科组5ARMARM系统硬件体系结构系统硬件体系结构P260P2605基于ARM架构的32位微处理器Sam sung S3C44B0XLCD显示USB接口 USBN9603
3、两个RS-232串行通信接口JTAG调试端口TCP/IP协议CAN BUS键盘输入16MB非线性Flash(硬盘)8MBSDRM(系统内存)1MB线性Flash(BIOS)存储器存储器: 1 1M flash 存储器存储器,保存基本输入输出系统保存基本输入输出系统. 2 8M静态随机存储器静态随机存储器. 3 16M非线性非线性(NAND) Flash硬盘硬盘 外设外设: LCD显示器,连接显示器,连接LCD接口。接口。点阵:点阵:640X480,320X240,160X160。扩充键盘接口扩充键盘接口:硬件实现:硬件实现: 采用采用zlg7289实现键盘扫描。实现键盘扫描。软件实现:以内部接
4、口和软件实现。软件实现:以内部接口和软件实现。扩充网络接口扩充网络接口:RT8019以太网控制器,以太网控制器,IEEE802.3协议,协议,10M同轴电缆。同轴电缆。扩充网络接口扩充网络接口:CAN BUS, Area Network controller ,现场总,现场总线,用于工业控制,线,用于工业控制,1M/1KM。UART串口电平转换串口电平转换:0v - +3v12v5v - -3v-12v 嵌入式系统学科组嵌入式系统学科组6lS3C44B0XS3C44B0X具有具有7171个通用多功能输入输出引脚,个通用多功能输入输出引脚,构构成了成了7 7个个I/OI/O接口:接口:一个10位
5、的输出接口(A)一个11位的输出接口(B)一个16位的输入/输出接口(C)两个8位的输入/输出接口(D和G)两个9位的输入/输出接口(E和F)特点:1、每个接口含有1或两个控制端口和一个数据端口。其中A、B口含有一个控制口和一个数据口,C、D、E、F和G口又增加一个上拉电阻配置口(控制口)。 2 2、 ARM系统完成I/O功能的方法是使用使用特定的存储器地址映射I/O地址。6嵌入式系统学科组嵌入式系统学科组7 44B.H44B.H中中gpiogpio寄存器定义寄存器定义 ( (一般了解一般了解) )#define rPCONA#define rPCONA ( (* *(volatile uns
6、igned (volatile unsigned * *)0 x1d20000)0 x1d20000);#define rPDATA#define rPDATA ( (* *(volatile unsigned (volatile unsigned * *)0 x1d20004)0 x1d20004);#define rPCONB#define rPCONB( (* *(volatile unsigned (volatile unsigned * *)0 x1d20008)0 x1d20008)#define rPDATB#define rPDATB( (* *(volatile unsign
7、ed (volatile unsigned * *)0 x1d2000c)0 x1d2000c)#define rPCONC#define rPCONC( (* *(volatile unsigned (volatile unsigned * *)0 x1d20010)0 x1d20010)#define rPDATC#define rPDATC( (* *(volatile unsigned (volatile unsigned * *)0 x1d20014)0 x1d20014)#define rPUPC#define rPUPC( (* *(volatile unsigned (vola
8、tile unsigned * *)0 x1d20018)0 x1d20018)#define rPCOND#define rPCOND( (* *(volatile unsigned (volatile unsigned * *)0 x1d2001c)0 x1d2001c)#define rPDATD#define rPDATD( (* *(volatile unsigned (volatile unsigned * *)0 x1d20020)0 x1d20020)#define rPUPD#define rPUPD( (* *(volatile unsigned (volatile uns
9、igned * *)0 x1d20024)0 x1d20024)嵌入式系统学科组嵌入式系统学科组8 ( (一般了解一般了解) )#define rPCONE#define rPCONE( (* *(volatile unsigned (volatile unsigned * *)0 x1d20028)0 x1d20028)#define rPDATE#define rPDATE( (* *(volatile unsigned (volatile unsigned * *)0 x1d2002c)0 x1d2002c)#define rPUPE#define rPUPE( (* *(volatil
10、e unsigned (volatile unsigned * *)0 x1d20030)0 x1d20030)#define rPCONF#define rPCONF( (* *(volatile unsigned (volatile unsigned * *)0 x1d20034)0 x1d20034)#define rPDATF#define rPDATF( (* *(volatile unsigned (volatile unsigned * *)0 x1d20038)0 x1d20038)#define rPUPF#define rPUPF( (* *(volatile unsign
11、ed (volatile unsigned * *)0 x1d2003c)0 x1d2003c)#define rPCONG#define rPCONG( (* *(volatile unsigned (volatile unsigned * *)0 x1d20040)0 x1d20040)#define rPDATG#define rPDATG( (* *(volatile unsigned (volatile unsigned * *)0 x1d20044)0 x1d20044)#define rPUPG#define rPUPG( (* *(volatile unsigned (vola
12、tile unsigned * *)0 x1d20048)0 x1d20048)嵌入式系统学科组嵌入式系统学科组9 9内容提要内容提要A/D和和D/A转换器接口转换器接口通讯与中断接口通讯与中断接口LCD显示器与触摸屏接口(了解)显示器与触摸屏接口(了解)LED显示器显示器键盘接口键盘接口ARM的的JTAG接口接口嵌入式系统学科组嵌入式系统学科组10键盘接口键盘接口l键盘有两种方案:键盘有两种方案: 1 1、采用芯片实现键盘扫描;、采用芯片实现键盘扫描;zlg7289zlg7289 2 2、用软件实现键盘扫描。嵌入式控制器的功、用软件实现键盘扫描。嵌入式控制器的功能很强,可允分利用这一资源。能
13、很强,可允分利用这一资源。 计算机的键实际上就是开关,制造这种键的计算机的键实际上就是开关,制造这种键的方法是多种多样的,以下是几种常用的按键方法是多种多样的,以下是几种常用的按键:l机械式按键机械式按键 电容式按键电容式按键 薄膜式按键薄膜式按键 霍耳效应按键霍耳效应按键 10 内含两个金属片和一个复位弹簧,按下时,两个金属片便被压在一起。结构简单成本低,缺点是容易产生抖动。 压键时,可活动的金属片向两块固压键时,可活动的金属片向两块固定的金属片靠近,从而改变了两块固定的金属片靠近,从而改变了两块固定的金属片之间的电容。定的金属片之间的电容。此时,检测电容变化的电路就会产生一个逻辑电平信号以
14、表示该键已被按下。 这是一种特殊的机械式按键开关,由三层塑料或橡胶夹层结构构成。 上面一层在每一行键下面有一条印制银导线,中间层在每个键下面有一个小园孔,下面一层在每一列键下面也有一条印制银导线。压键时将上面一层压键时将上面一层的印制银导线压过中层的小孔与下面一层的印制银的印制银导线压过中层的小孔与下面一层的印制银导线接触。导线接触。 霍耳效应按键利用活动电荷在磁场中的偏转效果。 压键时,晶体便在磁力线垂直于参考电流方向的磁场中移动。晶体在磁场中移动会在晶体另外两个相对的表面之间产生一个小电晶体在磁场中移动会在晶体另外两个相对的表面之间产生一个小电压,该电压经过放大之后用来表示键已被压下。压,
15、该电压经过放大之后用来表示键已被压下。 晶体切割磁力线感生电压。晶体切割磁力线感生电压。嵌入式系统学科组嵌入式系统学科组11用用ARMARM芯片实现键盘接口芯片实现键盘接口l与与4X4的矩阵键盘接口,采用的矩阵键盘接口,采用 “行扫描法行扫描法”方法来检测键方法来检测键盘,只需要盘,只需要8根口线根口线.l选取选取PF口作为检测键盘用端口,设定口作为检测键盘用端口,设定PF0 PF3为输出扫为输出扫描码的端口,描码的端口,PF4-PF7为键值读入口。为键值读入口。11PF0PF1PF2PF3S3C44B0XPF4PF5PF6PF7+5V输出扫描码输出扫描码端口端口键值读入口键值读入口外接上拉电
16、阻嵌入式系统学科组嵌入式系统学科组12矩阵键盘按键的识别方法矩阵键盘按键的识别方法l识别键盘是否有键按下:识别键盘是否有键按下: 让所有行线均为低电平,检查各列线电让所有行线均为低电平,检查各列线电平是否为低,如果有列线为低,则说明该列平是否为低,如果有列线为低,则说明该列有键被按下,否则说明无键被按下。有键被按下,否则说明无键被按下。 rPDATF=0 xf0;rPDATF=0 xf0;输出全输出全0 0值值l若有键按下,则识别哪行的键被按下:逐若有键按下,则识别哪行的键被按下:逐行置低电平,并置其余各行为高电平,检查行置低电平,并置其余各行为高电平,检查各列线电平的变化,如果列电平变为低电
17、平各列线电平的变化,如果列电平变为低电平,则可确定此行此列交叉点处按键被按下。,则可确定此行此列交叉点处按键被按下。 行扫描码行扫描码 0 xfe 0 xfd 0 xfb 0 xf70 xfe 0 xfd 0 xfb 0 xf712嵌入式系统学科组嵌入式系统学科组13键值与行扫描码、列输入值间的关系 由行扫描码、列输入值由行扫描码、列输入值求行号、列号:求行号、列号: 行扫描码行扫描码右移直到最低右移直到最低位是零,次低位是位是零,次低位是1,移,移位次数就是行号。位次数就是行号。 列输入值先右移列输入值先右移4次再次再按行扫描码处理。按行扫描码处理。1列2列3列PF7PF3嵌入式系统学科组嵌
18、入式系统学科组14行扫描法识别矩阵键盘按键行扫描法识别矩阵键盘按键14PF0PF1PF2PF3S3C44B0XPF4PF5PF6PF7+5V某一按键按下所有的行线为低电平逐行为低电平嵌入式系统学科组嵌入式系统学科组15编写键盘扫描程序编写键盘扫描程序15开始开始初始化键值为初始化键值为-1PF0-3输出全输出全0PF4-7读入为读入为全全1?PF0-3输出扫描码输出扫描码PF4-7读入为读入为全全1?扫描码指针移位扫描码指针移位获得行号和列号,获得行号和列号,计算键值计算键值返回键值返回键值NYYN嵌入式系统学科组嵌入式系统学科组16寄存器设置寄存器设置l设置设置PCONFPCONF寄存器寄存
19、器 PF口的有口的有3个端口:个端口: 控制口控制口 PCONF,用于设置接口的功能。用于设置接口的功能。 数据口数据口 PDATF,用于输入、输出数据。用于输入、输出数据。 上拉电阻配置口上拉电阻配置口 PUPF,用于使能上拉电阻用于使能上拉电阻。 设定设定PF0-3PF0-3为输出口,为输出口,PF4 - 7PF4 - 7为输入口,在为输入口,在端口工作之前设置端口工作之前设置1 1、 rPCONFrPCONF 000 000 000 00 000 000 000 00 01 01 01 01 B01 01 01 01 B PF4-7 PF4-7为输入为输入 PF0-3PF0-3为输出为输
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