1、第8章 接口技術(shù)與硬件設(shè)計(jì),第8章 目錄,1.最小系統(tǒng) 2.片內(nèi)外設(shè) 3.總線接口 4.其它外設(shè),第8章 目錄,1.最小系統(tǒng) 2.片內(nèi)外設(shè) 3.總線接口 4.其它外設(shè),8.1 最小系統(tǒng),簡(jiǎn)介,一個(gè)嵌入式處理器自己是不能獨(dú)立工作的，必須給它供電、加上時(shí)鐘信號(hào)、提供復(fù)位信號(hào)，如果芯片沒(méi)有片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，則還要加上存儲(chǔ)器系統(tǒng)，然后嵌入式處理器芯片才可能工作。這些提供嵌入式處理器運(yùn)行所必須的條件的電路與嵌入式處理器共同構(gòu)成了這個(gè)嵌入式處理器的最小系統(tǒng)。而大多數(shù)基于ARM7處理器核的微控制器都有調(diào)試接口，這部分在芯片實(shí)際工作時(shí)不是必需的，但因?yàn)檫@部分在開(kāi)發(fā)時(shí)很重要，所以也把這部分也歸入最小系統(tǒng)中。,8.

2、1 最小系統(tǒng),簡(jiǎn)介,可選，因?yàn)樵S多面向嵌入式領(lǐng)域的微控制器內(nèi)部集成了程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,最小系統(tǒng)框圖,可選，但是在樣品階段通常都會(huì)設(shè)計(jì)這部分電路,各部件簡(jiǎn)介,電源,供電系統(tǒng) (電源),電源系統(tǒng)為整個(gè)系統(tǒng)提供能量，是整個(gè)系統(tǒng)工作的基礎(chǔ)，具有極其重要的地位，但卻往往被忽略。如果電源系統(tǒng)處理得好，整個(gè)系統(tǒng)的故障往往減少了一大半。,各部件簡(jiǎn)介,電源,設(shè)計(jì)電源時(shí)要考慮的因素： 1.輸出的電壓、電流、功率； 2.輸入的電壓、電流； 3.安全因素； 4.輸出紋波； 5.電池兼容和電磁干擾； 6.體積限制； 7.功耗限制； 8.成本限制。,對(duì)于LPC2200系列微控制器，它有4組電源輸入。理想情況下需要提供4組

3、獨(dú)立的電源，它們需要單點(diǎn)接地或大面積接地。甚至還有為系統(tǒng)中其它的部件提供更多種類(lèi)的電源。但如果沒(méi)有使用LPC2000內(nèi)部的AD功能，或?qū)D的要求不高，模擬電源和數(shù)字電源可以不分開(kāi)供電。這樣LPC2200和LPC210 x都只需要兩組電源。,各部件簡(jiǎn)介,電源,1.分析需求 LPC2000系列微控制所需要的電源類(lèi)型：,V3.3D表示數(shù)字電源， V3.3A表示模擬電源。 LPC2104/05/06無(wú)模擬和數(shù)字之分。,各部件簡(jiǎn)介,電源,2.設(shè)計(jì)末級(jí)電源電路 LPC2000系列微控制1.8V消耗電流的極限值為70mA。為了保證可靠性并為以后升級(jí)留下余量，則電源系統(tǒng)1.8V能夠提供的電流應(yīng)當(dāng)大于300m

4、A。 整個(gè)系統(tǒng)在3.3V上消耗的電流與外部條件有很大的關(guān)系，這里假設(shè)電流不超過(guò)200mA，這樣，電源系統(tǒng)3.3V能夠提供600mA電流即可。 分析得到以下參數(shù)： 3.3V電源設(shè)計(jì)最大電流：600mA； 1.8V電源設(shè)計(jì)最大電流：300mA。,各部件簡(jiǎn)介,電源,2.設(shè)計(jì)末級(jí)電源電路 在了解功率消耗之后，需要選擇合適的器件。 因?yàn)橄到y(tǒng)對(duì)這兩組電壓的要求比較高，且其功耗不是很大，所以不適合用開(kāi)關(guān)電源，應(yīng)當(dāng)用低壓差模擬電源（LDO）。合乎技術(shù)參數(shù)的LDO芯片很多，Sipex 半導(dǎo)體SPX1117是一個(gè)較好的選擇，它的性?xún)r(jià)比較好，且有一些產(chǎn)品可以與它直接替換，減少采購(gòu)風(fēng)險(xiǎn)。,各部件簡(jiǎn)介,電源,SPX11

5、17主要特點(diǎn)： 0.8A穩(wěn)定輸出電流； 1A穩(wěn)定峰值電流； 3V可調(diào)節(jié)； 低靜態(tài)電流； 0.8A時(shí)低壓差為1.1V； 0.1%線形調(diào)整率； 0.2%負(fù)載調(diào)整率； 過(guò)流及溫度保護(hù)； 多種封裝供選擇。,各部件簡(jiǎn)介,電源,3.設(shè)計(jì)前級(jí)電源電路 盡管SPX1117允許的輸入電壓可達(dá)20V（參考芯片數(shù)據(jù)手冊(cè)），但太高的電壓使芯片的發(fā)熱量上升，散熱系統(tǒng)不好設(shè)計(jì)，同時(shí)影響芯片的性能。這樣，就需要前級(jí)電路調(diào)整一下。如果系統(tǒng)可能使用多種電源（如交流電和電池），各種電源的電壓輸出不一樣，就更需要前級(jí)調(diào)整以適應(yīng)末級(jí)的輸入。通過(guò)之前的分析，前級(jí)的輸出選擇為5V。選擇5V作為前級(jí)的輸出有兩個(gè)原因： 這個(gè)電壓滿足SPX1

6、117的要求； 目前很多器件還是需要5V供電的，這個(gè)5V可以兼做前級(jí)和末級(jí)了。,各部件簡(jiǎn)介,電源,3.設(shè)計(jì)前級(jí)電源電路 根據(jù)系統(tǒng)在5V上消耗的電流和體積、成本等方面的考慮，前級(jí)電路可以使用開(kāi)關(guān)電源，也可以使用模擬電源。 它們的特別如下： 開(kāi)關(guān)電源：效率較高，可以減少發(fā)熱量，因而在功率較大時(shí)可以減小電源模塊的體積； 模擬電源：電路簡(jiǎn)單，輸出電壓紋波較小，并且干擾較開(kāi)關(guān)電源小得多。,各部件簡(jiǎn)介,電源,模擬電源,開(kāi)關(guān)電源,各部件簡(jiǎn)介,時(shí)鐘,目前所有的微控制器均為時(shí)序電路，需要一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)才能工作，大多數(shù)微控制器具有晶體振蕩器。簡(jiǎn)單的方法是利用微控制器內(nèi)部的晶體振蕩器，但有些場(chǎng)合（如減少功耗、需要嚴(yán)格

7、同步等情況）需要使用外部振蕩源提供時(shí)鐘信號(hào)。,時(shí)鐘系統(tǒng),各部件簡(jiǎn)介,時(shí)鐘,目前所有的微控制器均為時(shí)序電路，需要一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)才能工作，大多數(shù)微控制器具有晶體振蕩器。簡(jiǎn)單的方法是利用微控制器內(nèi)部的晶體振蕩器，但有些場(chǎng)合（如減少功耗、需要嚴(yán)格同步等情況）需要使用外部振蕩源提供時(shí)鐘信號(hào)。,使用內(nèi)部振蕩器,使用外部時(shí)鐘源,可以使用穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)源，如有源晶振等。,各部件簡(jiǎn)介,復(fù)位及其芯片配置,微控制器在上電時(shí)狀態(tài)并不確定，這造成微控制器不能正確工作。為解決這個(gè)問(wèn)題，所有微控制器均有一個(gè)復(fù)位邏輯，它負(fù)責(zé)將微控制器初始化為某個(gè)確定的狀態(tài)。這個(gè)復(fù)位邏輯需要一個(gè)復(fù)位信號(hào)才能工作。一些微控制器自己在上電時(shí)會(huì)產(chǎn)生復(fù)

8、位信號(hào)，但大多數(shù)微控制器需要外部輸入這個(gè)信號(hào)。這個(gè)信號(hào)的穩(wěn)定性和可靠性對(duì)微控制器的正常工作有重大影響。,復(fù)位及其 配置系統(tǒng),各部件簡(jiǎn)介,復(fù)位及其芯片配置,復(fù)位電路可以使用簡(jiǎn)單的阻容復(fù)位，這個(gè)電路成本低廉，但不能保證任何情況產(chǎn)生穩(wěn)定可靠的復(fù)位信號(hào)，所以一般場(chǎng)合需要使用專(zhuān)門(mén)的復(fù)位芯片。,阻容復(fù)位,各部件簡(jiǎn)介,復(fù)位及其芯片配置,常用的復(fù)位專(zhuān)用芯片有CATALYST公司的CAT800系列，Sipex公司的SP700系列和SP800系列。為了適應(yīng)嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用，這些公司還推出帶有EEPROM存儲(chǔ)器和看門(mén)狗的復(fù)位芯片，這可以降低系統(tǒng)成本和縮小產(chǎn)品體積，減少元件數(shù)量也有利于系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 如果系統(tǒng)不需要手

9、動(dòng)復(fù)位功能，可以選擇CAT809。如果需要手動(dòng)復(fù)位功能，可以選擇SP705/706、SP708SCN。 種類(lèi)繁多的復(fù)位芯片可以滿足不同工作電壓和不同復(fù)位方式的系統(tǒng)，這里僅介紹其中部分。 注意：復(fù)位芯片的復(fù)位門(mén)檻的選擇至關(guān)重要，一般應(yīng)當(dāng)選擇微控制器的IO口供電電壓范圍為標(biāo)準(zhǔn)。LPC2000這個(gè)范圍為：3.0V3.6V，所以選擇復(fù)位門(mén)檻電壓為2.93V，即電源電壓低于2.93V時(shí)產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)。,各部件簡(jiǎn)介,復(fù)位及其芯片配置,CAT8093腳微控制器電源監(jiān)控電路： 低有效復(fù)位； 在工業(yè)級(jí)溫度范圍的應(yīng)用中可直接代替MAX809； Vcc低至1.0V時(shí)，復(fù)位信號(hào)仍然有效； 6uA的電源電流； 抗電源的瞬

10、態(tài)干擾； 緊湊的3腳SOT23和SC70封裝； 工業(yè)級(jí)溫度范圍：40+85 。,各部件簡(jiǎn)介,復(fù)位及其芯片配置,SP708/R/S/T低功耗微處理器復(fù)位監(jiān)控芯片： 2.63V:SP708R；2.93V:SP708S；3.08V:SP708T； 復(fù)位脈沖寬度-200ms； 最大電源電流40uA； 支持開(kāi)關(guān)式TTL/CMOS手動(dòng)復(fù)位輸入； Vcc下降至1V時(shí)，nRESET信號(hào)仍然有效； SP708/R/S/T支持高/低電平兩種方式。,各部件簡(jiǎn)介,復(fù)位及其芯片配置,SP6200/6201帶復(fù)位輸出的 LDO調(diào)節(jié)器 ： 適用于要求高精度、快速操作和方便使用的應(yīng)用； 極低的關(guān)斷電流：最大為1uA； 低壓差

11、：160mV100mA。輸出電壓高精度： 2% ； 邏輯控制的電子使能； 復(fù)位輸出(VOUT良好)； 1uF的陶瓷電容就可保持器件無(wú)條件穩(wěn)定工作。,電壓輸出使能,復(fù)位輸出,各部件簡(jiǎn)介,復(fù)位及其芯片配置,CAT1024/1025帶EEPROM的復(fù)位芯片 ： 具有2K字節(jié)EEPROM存儲(chǔ)器，數(shù)據(jù)保存時(shí)間長(zhǎng)達(dá)100年； 存儲(chǔ)器采用400KHz的I2C總線接口，16字節(jié)的頁(yè)寫(xiě)緩沖區(qū)； CAT1025具有高、低電平復(fù)位信號(hào)，CAT1024具有低電平復(fù)位信號(hào)。Vcc低至1V時(shí)復(fù)位仍有效； 工作電壓范圍：2.7V5.5V； 手動(dòng)復(fù)位輸入。,各部件簡(jiǎn)介,復(fù)位及其芯片配置,微控制器在復(fù)位后可能有多種初始狀態(tài)，具

12、體復(fù)位到哪種初始狀態(tài)是在復(fù)位的過(guò)程中決定的。復(fù)位邏輯可能通過(guò)片內(nèi)只讀存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)決定具體的初始狀態(tài)，但更多的是通過(guò)復(fù)位期間的引腳狀態(tài)決定，也可能通過(guò)兩者共同決定。用引腳狀態(tài)配置復(fù)位后的初始狀態(tài)沒(méi)有統(tǒng)一的方法，需要根據(jù)相關(guān)芯片的手冊(cè)決定。,P2.26和P2.27決定復(fù)位后存儲(chǔ)器的來(lái)源以及存儲(chǔ)器的寬度,P1.26決定復(fù)位后是否使用P1.31P1.26作為調(diào)試端口,P1. 20決定復(fù)位后是否使用P1.25P1.16作為跟蹤端口,P0.14決定復(fù)位后是否進(jìn)入ISP狀態(tài),各部件簡(jiǎn)介,存儲(chǔ)器系統(tǒng),對(duì)于大部分微控制器來(lái)說(shuō)，存儲(chǔ)器系統(tǒng)不是必需的，但如果微控制器沒(méi)有片內(nèi)程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，就必須設(shè)計(jì)存儲(chǔ)

13、器系統(tǒng)，這一般通過(guò)微控制器的外部總線接口實(shí)現(xiàn)。 注：外部總線的接口方法請(qǐng)參看6.3節(jié)。,存儲(chǔ)器系統(tǒng),各部件簡(jiǎn)介,存儲(chǔ)器系統(tǒng),LPC2210存儲(chǔ)器系統(tǒng),各部件簡(jiǎn)介,調(diào)試與測(cè)試接口,調(diào)試與測(cè)試接口不是系統(tǒng)運(yùn)行必須的，但現(xiàn)代系統(tǒng)越來(lái)越強(qiáng)調(diào)可測(cè)性，調(diào)試、測(cè)試接口的設(shè)計(jì)也要重視了。LPC2000有一個(gè)內(nèi)置JTAG調(diào)試接口，通過(guò)這個(gè)接口可以控制芯片的運(yùn)行并獲取內(nèi)部信息。,調(diào)試測(cè)試接口,調(diào)試接口電路一,各部件簡(jiǎn)介,調(diào)試與測(cè)試接口,在該電路中，復(fù)位電路與前面介紹電路有所不同。它在復(fù)位信號(hào)和CPU之間插入了三態(tài)門(mén)74HC125。使用三態(tài)門(mén)主要是為了復(fù)位芯片和JTAG（ETM）仿真器都可以復(fù)位芯片。如果沒(méi)有74H

14、C125，當(dāng)復(fù)位芯片輸出高電平時(shí)，JTAG（ETM）仿真器就不可能把它拉低，這不但不能實(shí)現(xiàn)需要的功能，還可能損壞復(fù)位芯片或JTAG（ETM）仿真器。,各部件簡(jiǎn)介,調(diào)試與測(cè)試接口,因?yàn)檫@種電路JTAG（ETM）仿真器對(duì)LPC2000有完全的控制，其仿真性能最好。不過(guò)，由于74HC125工作的電壓范圍低于復(fù)位芯片的工作電壓范圍，所以此電路一般用于樣機(jī)。正式產(chǎn)品中可以不需要這部分電路。,調(diào)試接口電路一,各部件簡(jiǎn)介,調(diào)試與測(cè)試接口,ETM功能僅在高級(jí)仿真器中具有，用戶如果沒(méi)有使用，可以將其省略，同時(shí)把TRACESYNC信號(hào)上的電阻也去掉。,調(diào)試接口電路二,各部件簡(jiǎn)介,調(diào)試與測(cè)試接口,8.1 最小系統(tǒng),

15、完整的最小系統(tǒng),LPC2000系列微控制器具有4種類(lèi)型的最小系統(tǒng)。 LPC2100系列沒(méi)有外部總線接口的最小系統(tǒng)； LPC2130系列沒(méi)有外部總線接口的最小系統(tǒng)； LPC2200系列使用外部存儲(chǔ)器的最小系統(tǒng)； LPC2200系列使用內(nèi)部存儲(chǔ)器的最小系統(tǒng)。,完整的最小系統(tǒng),LPC2100系列,決定是否進(jìn)入ISP狀態(tài)，如果該引腳懸空將影響程序脫機(jī)運(yùn)行,完整的最小系統(tǒng),LPC2130系列,只需要3.3V單電源,完整的最小系統(tǒng),LPC2200使用外部存儲(chǔ)器,復(fù)位后使用外部16位寬度存儲(chǔ)器,完整的最小系統(tǒng),LPC2200不使用外部存儲(chǔ)器,復(fù)位后使用內(nèi)部存儲(chǔ)器,第8章 目錄,1.最小系統(tǒng) 2.片內(nèi)外設(shè) 3

16、.總線接口 4.其它外設(shè),8.2 片內(nèi)外設(shè),簡(jiǎn)介,本節(jié)介紹LPC2000系列微控制器片內(nèi)外設(shè)的接口設(shè)計(jì)，主要介紹以下幾種： GPIO（通用I/O） UART、MODEM I2C SPI,GPIO外設(shè)接口設(shè)計(jì),LPC2000系列的絕大多數(shù)GPIO為真正的全雙向I/O口，可以獨(dú)立控制每一根I/O口線的狀態(tài)是輸入還是輸出，絕大多數(shù)GPIO的輸出為推挽輸出，可以獨(dú)立控制每一根I/O口的輸出狀態(tài)。雖然LPC2000系列的I/O電壓為3.3V，GPIO的輸出最高為I/O口電源電壓，但絕大多數(shù)GPIO能夠承受5V電壓的輸入，絕大多數(shù)GPIO作為輸入時(shí)是處于高阻狀態(tài)。 因?yàn)長(zhǎng)PC2000系列的GPIO有以上特

17、性，所以可以用它們（通過(guò)程序）模擬很多器件的時(shí)序達(dá)到控制相應(yīng)器件的目的。,GPIO外設(shè)接口設(shè)計(jì),按鍵,GPIO外設(shè)接口設(shè)計(jì),LED控制,GPIO外設(shè)接口設(shè)計(jì),蜂鳴器,該上拉電阻可以避免當(dāng)IO口作為輸入時(shí)，Q1基極懸空引起漏電。,GPIO外設(shè)接口設(shè)計(jì),模擬總線,LPC2000系列部分芯片沒(méi)有外部總線，當(dāng)它們需要外接總線設(shè)備時(shí)就必須用GPIO模擬總線了。因?yàn)榭偩€需要大量的信號(hào)線，而LPC2000的GPIO資源是寶貴的，所以模擬總線的設(shè)計(jì)的首要任務(wù)是節(jié)省GPIO的使用量，這就需要地址、數(shù)據(jù)總線復(fù)用了。,GPIO外設(shè)接口設(shè)計(jì),模擬總線,GPIO外設(shè)接口設(shè)計(jì),模擬總線,GPIO外設(shè)接口設(shè)計(jì),模擬總線,U

18、ART、MODEM外設(shè)接口設(shè)計(jì),UART簡(jiǎn)介： 通用異步收發(fā)器UART(即Universal Asynchronous Receiver and Transmitter)是用硬件實(shí)現(xiàn)異步串行通信的通信接口電路。UART異步串行通信接口是嵌入式系統(tǒng)最常用的接口，可用來(lái)與上位機(jī)或其它外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。 LPC2000系列ARM7微控制器均具有兩個(gè)UART，它們的結(jié)構(gòu)及寄存器符合16C550工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。,UART、MODEM外設(shè)接口設(shè)計(jì),UART： 是通用異步串行通信接口的總稱(chēng)，UART允許在串行鏈路上進(jìn)行全雙工的通信，輸出/輸入的電平為T(mén)TL電平。一般來(lái)說(shuō)，全雙工UART定義了一個(gè)串行發(fā)送引腳(

19、TXD)和一個(gè)串行接收引腳(RXD)，可以在同一時(shí)刻發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。 16C500： 是一種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的UART，此類(lèi)UART芯片內(nèi)部集成了可編程的波特率發(fā)生器、發(fā)送/接收FIFO、處理器中斷系統(tǒng)和各種總線狀態(tài)錯(cuò)誤檢測(cè)電路等等，并具有完全的MODEM控制能力。 RS232： 是美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)(EIA)制定的串行通訊標(biāo)準(zhǔn)，又稱(chēng)RS-232-C 。RS232是一個(gè)全雙工的通訊標(biāo)準(zhǔn)，它可以同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)接收和發(fā)送的工作。,UART、MODEM外設(shè)接口設(shè)計(jì),LPC2000系列ARM7微控制器包含有兩個(gè)UART接口， 詳細(xì)請(qǐng)參考5.10節(jié)。使用UART時(shí)，數(shù)據(jù)位的寬度是由波特率而定。,UART、MODEM

20、外設(shè)接口設(shè)計(jì),如果要使用UART0與RS232接口的設(shè)備進(jìn)行基本的通訊，那么就需要一個(gè)RS232轉(zhuǎn)換器將TTL電平轉(zhuǎn)換成RS232電平。,UART、MODEM外設(shè)接口設(shè)計(jì),LPC2000系列ARM7微控制器的UART1帶有完整的調(diào)制解調(diào)器(MODEM)接口，只要使用SP3243ECA轉(zhuǎn)換芯片將信號(hào)轉(zhuǎn)換成RS232電平，即可與MODEM連接，控制MODEM拔號(hào)、通訊等等。,I2C總線接口,I2C BUS（Inter IC BUS）是Philips推出的芯片間串行傳輸總線，它以2根連線實(shí)現(xiàn)了完善的全雙工同步數(shù)據(jù)傳送，可以極方便地構(gòu)成多機(jī)系統(tǒng)和外圍器件擴(kuò)展系統(tǒng)。I2C總線采用了器件地址的硬件設(shè)置方法

21、，通過(guò)軟件尋址完全避免了器件的片選線尋址方法，從而使硬件系統(tǒng)具有最簡(jiǎn)單而靈活的擴(kuò)展方法。詳細(xì)信息請(qǐng)參看5.12節(jié)。,I2C總線接口,發(fā)送器：本次傳輸中發(fā)送數(shù)據(jù)到總線的器件； 接收器：本次傳輸中從總線接收數(shù)據(jù)的器件； 主機(jī)：初始化發(fā)送、產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)和終止發(fā)送的器件，它可以是發(fā)送器或接收器。主機(jī)通常是微控制器； 從機(jī)：被主機(jī)尋址的器件，可以是發(fā)送器或接收器。,名詞解釋,I2C總線接口,總線信號(hào),數(shù)據(jù)的有效位,起始信號(hào)和停止信號(hào),起始信號(hào)通常由主機(jī)發(fā)出，它作為一次傳輸?shù)拈_(kāi)始。在起始信號(hào)后總線被認(rèn)為處于忙的狀態(tài),停止信號(hào)作為一次傳送的結(jié)束，在該信號(hào)之后，總線被認(rèn)為再次處于空閑狀態(tài)。,I2C總線接口,常

22、用I2C器件,隨著I2C總線技術(shù)的推出。很多電子廠商都推出了許多帶I2C總線接口的器件，大量應(yīng)用于視頻、音像及通訊等領(lǐng)域。表6.2給出了常用的通用I2C接口的種類(lèi)、型號(hào)及尋址字節(jié)。,I2C總線接口,ZLG7290,ZLG7290為鍵盤(pán)和LED驅(qū)動(dòng)器，它提供了I2C串行接口和鍵盤(pán)中斷信號(hào),方便與處理器連接；可驅(qū)動(dòng)8位共陰數(shù)碼管或64只獨(dú)立LED和64個(gè)按鍵, 可控掃描位數(shù)以及可控任一數(shù)碼管閃爍，提供數(shù)據(jù)譯碼和循環(huán)移位、段尋址等控制，8個(gè)功能鍵可檢測(cè)任一鍵的連擊次數(shù)，無(wú)需外接元件即可直接驅(qū)動(dòng)LED即可擴(kuò)展驅(qū)動(dòng)電流和驅(qū)動(dòng)電壓。下圖為ZLG7290的引腳排列。,I2C總線接口,CAT24WC02,CA

23、T24WC02是一款I(lǐng)2C總線接口的E2PROM器件，其引腳如下圖所示。,器件地址選擇,CAT24WC02的I2C總線地址的高4位固定為1010，低四位由A2、A1和A0決定。當(dāng)A2A1A0引腳懸空時(shí)，默認(rèn)值為000。,I2C總線接口,I2C應(yīng)用示例,LPC2000系列微控制器都提供了硬件I2C總線接口和I2C總線控制器。由于LPC2000微控制器的SDA和SCL端口為開(kāi)漏輸出，所以必須在SDA和SCL線上分別外接一個(gè)上拉電阻。 該示例利用LPC2000微控制器作為I2C總線的主機(jī)，在總線上掛接著兩個(gè)I2C器件作為從機(jī)，分別為E2PROM器件CAT24WC02和鍵盤(pán)和LED驅(qū)動(dòng)器ZLG7290

24、。R46和R48即為I2C總線上的兩個(gè)上拉電阻。,I2C總線接口,I2C應(yīng)用示例,總線上拉電阻,SPI總線接口,SPI（Serial Peripheral Interface串行外設(shè)接口）總線系統(tǒng)是一種同步串行外設(shè)接口，允許MCU與各種外圍設(shè)備以串行方式進(jìn)行通信、數(shù)據(jù)交換。外圍設(shè)備包FLASH、RAM、A/D轉(zhuǎn)換器、網(wǎng)絡(luò)控制器、MCU等。SPI系統(tǒng)可直接與各個(gè)廠家生產(chǎn)的多種標(biāo)準(zhǔn)外圍器件直接接口，一般使用4條線：串行時(shí)鐘線SCK、主機(jī)輸入/從機(jī)輸出數(shù)據(jù)線MISO、主機(jī)輸出/從機(jī)輸入數(shù)據(jù)線MOSI和低電平有效的從機(jī)選擇線SSEL（有的SPI接口芯片帶有中斷信號(hào)線INT，有的SPI接口芯片沒(méi)有主機(jī)輸

25、出/從機(jī)輸入數(shù)據(jù)線MOSI）。 詳細(xì)信息參看5.13節(jié)。,SPI總線接口,SCK串行時(shí)鐘，用于同步SPI接口間數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)鐘信號(hào)。該時(shí)鐘總是由主機(jī)驅(qū)動(dòng)并且從機(jī)接收； SSEL從機(jī)選擇，SPI從機(jī)選擇信號(hào)是一個(gè)低有效信號(hào)，用于指示被選擇參與數(shù)據(jù)傳輸?shù)膹臋C(jī)。每個(gè)從機(jī)都有各自特定的從機(jī)選擇輸入信號(hào)。在數(shù)據(jù)處理之前，SSEL必須為低電平并在整個(gè)處理過(guò)程中保持低電平。如果在數(shù)據(jù)傳輸中SSEL信號(hào)變?yōu)楦唠娖?，傳輸中止?MISO主入從出，該信號(hào)是一個(gè)單向的信號(hào)，它將數(shù)據(jù)從從機(jī)傳輸?shù)街鳈C(jī)。當(dāng)器件為從機(jī)時(shí)，串行數(shù)據(jù)從該端口輸出；當(dāng)器件為主機(jī)時(shí)，串行數(shù)據(jù)從該端口輸入；當(dāng)從機(jī)沒(méi)有被選擇時(shí)，將該信號(hào)驅(qū)動(dòng)為高阻態(tài)；

26、MOSI主出從入，該信號(hào)是一個(gè)單向的信號(hào)，它將數(shù)據(jù)從主機(jī)傳輸?shù)綇臋C(jī)。當(dāng)器件為主機(jī)時(shí)，串行數(shù)據(jù)從該端口輸出；當(dāng)器件為從機(jī)時(shí)，串行數(shù)據(jù)從該端口輸入。,引腳描述,SPI總線接口,發(fā)送與接收,將數(shù)據(jù)寫(xiě)到SPI發(fā)送緩沖區(qū)后，時(shí)鐘信號(hào)SCK的1次作用對(duì)應(yīng)一位數(shù)據(jù)的發(fā)送(MISO)和另一位數(shù)據(jù)的接收（MOSI）；在主機(jī)中數(shù)據(jù)從移位寄存器中自左向右發(fā)出送到從機(jī)（MOSI），同時(shí)從機(jī)中的數(shù)據(jù)自右向左發(fā)到主機(jī)（MISO），經(jīng)過(guò)8個(gè)時(shí)鐘周期完成1個(gè)字節(jié)的發(fā)送。輸入字節(jié)保留在移位寄存器中，然后從接收緩沖區(qū)中讀出一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。,SPI總線接口,總線連接,SPI總線可在軟件的控制下構(gòu)成各種簡(jiǎn)單的或復(fù)雜的系統(tǒng)，如：1個(gè)主

27、MCU和幾個(gè)從MCU；幾個(gè)從MCU相互連接構(gòu)成多主機(jī)系統(tǒng)（分布式系統(tǒng)）；1個(gè)主MCU和1個(gè)或幾個(gè)從I/O設(shè)備。 大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合中，使用1個(gè)MCU作為主機(jī)，它控制數(shù)據(jù)向1個(gè)或幾個(gè)從外圍器件的傳送。從器件只能在主機(jī)發(fā)命令時(shí)才能接收或向主機(jī)傳送數(shù)據(jù)。其數(shù)據(jù)的傳輸格式通常是高位（MSB）在前，低位（LSB）在后，在一些增強(qiáng)型的MCU中高位在前或低位在前都是可通過(guò)軟件設(shè)置的，如LPC2000系列微控制器。,SPI總線接口,總線連接,單主單從,互為主從,將對(duì)方SSEL引腳拉低后，迫使對(duì)方作為從機(jī),SPI總線接口,總線連接,單主多從,SPI總線接口,總線連接,多機(jī)互為主從,SPI總線接口,應(yīng)用示例,在把SP

28、I與幾種不同的串行I/O芯片相連時(shí)，應(yīng)特別注意這些串行I/O芯片的輸入輸出特性。 (1) 輸入芯片的串行數(shù)據(jù)輸出是否有三態(tài)控制端。平時(shí)未選中芯片的輸出端應(yīng)處于高阻態(tài)。若沒(méi)有三態(tài)控制端，應(yīng)外加三態(tài)門(mén)。否則MCU的MISO端只能連接1個(gè)輸入芯片。 (2) 輸出芯片的串行數(shù)據(jù)輸入是否有允許控制端。即應(yīng)該只有在這片芯片允許時(shí)，SCK脈沖才把串行數(shù)據(jù)移入該芯片；芯片禁止時(shí)，SCK對(duì)芯片無(wú)影響。若沒(méi)有允許控制端，應(yīng)在外部用門(mén)電路對(duì)SCK進(jìn)行控制后，再加到芯片的時(shí)鐘輸入端，或者SPI只連接1個(gè)芯片，不能再連接其它輸入或輸出芯片。,第6章 目錄,1.最小系統(tǒng) 2.片內(nèi)外設(shè) 3.總線接口 4.其它外設(shè),6.3

29、總線接口,簡(jiǎn)介,LPC2200系列具有開(kāi)放的外部總線，而LPC2100系列則總線不開(kāi)放，但是可以通過(guò)IO口模擬總線接口。在總線接口上可以掛接多種外部設(shè)備，包括：并行SRAM、并行Flash、USB接口、液晶模塊、網(wǎng)絡(luò)接口等設(shè)備，這里僅介紹其中部分常用的外部設(shè)備。,并行SRAM,SRAM為靜態(tài)RAM存儲(chǔ)器，具有極高的讀寫(xiě)速度，在嵌入式系統(tǒng)中常用來(lái)作變量/數(shù)據(jù)緩沖，或者將程序復(fù)制到SRAM上運(yùn)行，以提高系統(tǒng)的性能。注意，SRAM屬于易失性存儲(chǔ)器，電源掉電后SRAM中的數(shù)據(jù)將會(huì)丟失，所以不可能直接使用SRAM引導(dǎo)程序運(yùn)行。 DRAM為動(dòng)態(tài)RAM存儲(chǔ)器，具有存儲(chǔ)容量大和價(jià)格便宜的特點(diǎn)。DRAM是用MO

30、S電路和電容來(lái)作存儲(chǔ)元件，由于電容會(huì)放電，所以需要定時(shí)充電以維持存儲(chǔ)內(nèi)容的正確，例如每隔2ms刷新一次數(shù)據(jù)。 PSRAM（即Pseudo-SRAM）器件是異步SRAM接口技術(shù)和利用存儲(chǔ)陣列的高密度DRAM技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。實(shí)際上，這些器件實(shí)現(xiàn)了對(duì)主機(jī)系統(tǒng)透明地自刷新技術(shù)。通過(guò)擴(kuò)展包括刷新操作和讀出操作兩部分時(shí)間在內(nèi)的讀出周期的規(guī)定周期時(shí)間，使得透明的刷新成為可能。這種方法同樣也可用于寫(xiě)入周期。,概述,并行SRAM,SRAM器件種類(lèi)繁多，這里以IS61LV25616AL為例。該芯片是美國(guó)ISSI公司的高速SRAM器件，采用CMOS技術(shù)，存儲(chǔ)容量為512K字節(jié)，16位數(shù)據(jù)寬度，工作電源3.3V。管

31、腳分布如下圖所示。,SRAM,并行SRAM,SRAM器件種類(lèi)繁多，這里以IS61LV25616AL為例。該芯片是美國(guó)ISSI公司的高速SRAM器件，采用CMOS技術(shù)，存儲(chǔ)容量為512K字節(jié)，16位數(shù)據(jù)寬度，工作電源3.3V。管腳分布如下圖所示。,SRAM,并行SRAM,IS61LV25616AL工作模式,SRAM,并行SRAM,芯片IS61LV25616AL與LPC2200的連接如下圖所示。,SRAM,地址總線 A1A18,A0未使用,數(shù)據(jù)總線,使用Bank0，所以片選連接在CS0,并行SRAM,PSRAM以CellularRAM的MT45W4ML16PFA 為例。CellularRAM是一系

32、列PSRAM產(chǎn)品，是一種高速、CMOS動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，適用于低功耗的便攜式產(chǎn)品中。 CellularRAM技術(shù)有幾個(gè)特點(diǎn)： 它向后可兼容標(biāo)準(zhǔn)異步SRAM器件； 它是帶有SRAM接口的DRAM技術(shù)； 它的價(jià)格比目前使用的SRAM器件更低； 器件包含有頁(yè)面模式讀訪問(wèn)，可看作是異步讀協(xié)議的帶寬增加的擴(kuò)展特性。,PSRAM,為了能在異步存儲(chǔ)器總線上實(shí)現(xiàn)無(wú)縫操作，CellularRAM產(chǎn)品集成了一種透明的自刷新機(jī)制。隱藏刷新不需要系統(tǒng)存儲(chǔ)器控制器的額外支持，它對(duì)器件的讀/寫(xiě)性能沒(méi)有明顯影響。 MT45W4ML16PFA是CellularRAM的一種，是一個(gè)4Meg16位的64Mb器件。為了減少功耗，

33、內(nèi)核電壓被降低到1.8V，為了兼容各種不同存儲(chǔ)器總線的接口，I/O電壓為3.0V。,并行SRAM,功能框圖,PSRAM,并行SRAM,總線操作模式,PSRAM,并行SRAM,與LPC2000硬件連接圖,PSRAM,LPC2200在外部存儲(chǔ)器接口Bank0上使用MT45W4ML16PFA，所以將LPC2200的CS0與MT45W4ML16PFA的片選引腳連接。存儲(chǔ)器連接使用了16位總線方式。,并行Flash,FLASH存儲(chǔ)器又稱(chēng)閃存，是一種可在線多次擦除的非易失性存儲(chǔ)器，即掉電后數(shù)據(jù)不會(huì)丟失。FLASH存儲(chǔ)器還具有體積小、功耗低、抗振性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，是嵌入式系統(tǒng)的首選存儲(chǔ)設(shè)備。 FLASH存儲(chǔ)器主要

34、分為兩種，一種為NOR型FLASH，另一種為NAND型FLASH 。,概述,并行Flash,(1) 接口差別 NOR型FLASH采用的是SRAM接口，提供有足夠的地址引腳來(lái)尋址，可以很容易地存取其片內(nèi)的每一個(gè)字節(jié)； NAND型FLASH使用復(fù)雜的I/O口來(lái)串行地存取數(shù)據(jù)，各個(gè)產(chǎn)品或廠商的方法可能各不相同。通常是采用8個(gè)引腳來(lái)傳送控制、地址和數(shù)據(jù)信息。 (2) 讀寫(xiě)的基本單位 NOR型FLASH操作是以“字”為基本單位； NAND型FLASH操作是以“頁(yè)面”為基本單位，頁(yè)的大小一般為512字節(jié)。 (3) 性能比較 NOR型FLASH的地址線和數(shù)據(jù)線是分開(kāi)的，傳輸效率很高，程序可以在芯片內(nèi)執(zhí)行。N

35、OR型的讀速度比NAND型稍快一些； NAND型的寫(xiě)入速度比NOR型快很多(由于NAND型讀寫(xiě)的基本單位為“頁(yè)面”，所以對(duì)于小量數(shù)據(jù)的寫(xiě)入，總體速度要比NOR型慢)；,NOR型與NAND型FLASH的區(qū)別,并行Flash,(4) 容量和成本 NAND型FLASH具有極高的單元密度，容量可以做得比較大，加上其生產(chǎn)過(guò)程更為簡(jiǎn)單，價(jià)格也就相應(yīng)地降低了。 NOR型FLASH占據(jù)了容量為116MB閃存市場(chǎng)的大部分，而NAND型FLASH只是用在8128MB的產(chǎn)品當(dāng)中，這也說(shuō)明NOR主要應(yīng)用在代碼存儲(chǔ)介質(zhì)中，NAND適合于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，NAND在CompactFlash、Secure Digital、PC C

36、ards和MMC存儲(chǔ)卡市場(chǎng)上所占份額最大。 (5) 軟件支持 在NOR型FLASH上運(yùn)行代碼不需要任何的軟件支持，而在NAND型FLASH上進(jìn)行同樣操作時(shí)，通常需要驅(qū)動(dòng)程序，也就是內(nèi)存技術(shù)驅(qū)動(dòng)程序MTD (Memory Technology Drivers)。NAND型和NOR型FLASH在進(jìn)行寫(xiě)入和擦除操作時(shí)都需要MTD(說(shuō)明，MTD已集成在FLASH芯片內(nèi)部，它是對(duì)FLASH進(jìn)行操作的接口)。,NOR型與NAND型FLASH的區(qū)別,并行Flash,這里以SST39VF160為例，介紹NOR型FLASH存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)及操作。 SST39VF160是SST公司的CMOS多功能FLASH（MPF）

37、器件，存儲(chǔ)容量為2M字節(jié)，16位數(shù)據(jù)寬度(即一個(gè)字為2字節(jié))，工作電壓為2.73.6V。SST39VF160由SST特有的高性能SuperFlash技術(shù)制造而成，SuperFlash技術(shù)提供了固定的擦除和編程時(shí)間，與擦除/編程周期數(shù)無(wú)關(guān)。芯片管腳配置如下圖所示。,NOR型Flash存儲(chǔ)器,并行Flash,NOR型Flash存儲(chǔ)器,SST39VF160管腳描述,NOR型FLASH存儲(chǔ)器采用的是SRAM接口，其地址線和數(shù)據(jù)線是分開(kāi)的。,并行Flash,NOR型Flash存儲(chǔ)器,SST39VF160工作模式選擇,并行Flash,NOR型Flash存儲(chǔ)器,NOR型FLASH存儲(chǔ)器容量越來(lái)越大，為了方便

38、數(shù)據(jù)管理，將FLASH劃分為塊(Block)，每個(gè)塊又分成扇區(qū)(Sector)。 SST39VF160的塊大小為32K字，扇區(qū)大小為2K字。 讀操作，可以對(duì)任何地址的任何字節(jié)進(jìn)行，不受限制； 寫(xiě)操作，以字形式進(jìn)行編程。編程前包含字的扇區(qū)必須完全擦除； 擦除操作，以扇區(qū)(2K)、塊(32K)或全片為單位進(jìn)行擦除。 擦除后數(shù)據(jù)變?yōu)? xFF。,并行Flash,NOR型Flash存儲(chǔ)器,SST39VF160的存儲(chǔ)器操作由命令來(lái)啟動(dòng)。命令通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)微處理器寫(xiě)時(shí)序?qū)懭肫骷?。將WE#拉低、CE#保持低電平來(lái)寫(xiě)入命令。地址總線上的地址在WE#或CE#的下降沿（無(wú)論哪一個(gè)后產(chǎn)生下降沿）被鎖存。數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)在

39、WE#或CE#的上升沿（無(wú)論哪一個(gè)先產(chǎn)生上升沿）被鎖存。存儲(chǔ)器操作命令如下表所示。,并行Flash,NOR型Flash存儲(chǔ)器,SST39VF160與LPC2000連接圖,并行Flash,這里以K9F2808U0C為例，介紹NAND型FLASH存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)及操作。 K9F2808U0C是SAMSUNG公司生產(chǎn)的NAND型FLASH存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)容量為16M8Bit，工作電壓為2.73.6V。528字節(jié)的頁(yè)編程操作時(shí)間為200s，16K字節(jié)的塊擦除操作時(shí)間為2ms。頁(yè)面的數(shù)據(jù)以每個(gè)字50ns的速度被讀出。片內(nèi)寫(xiě)控制自動(dòng)實(shí)現(xiàn)所有編程和擦除功能，包括脈沖的周期、內(nèi)部校驗(yàn)和數(shù)據(jù)冗余。,NAND型Flash

40、存儲(chǔ)器,并行Flash,NAND型Flash存儲(chǔ)器,K9F2808U0C的存儲(chǔ)空間分為32K頁(yè)，每一頁(yè)有（512+16）字節(jié)。該寄存器被分為兩個(gè)區(qū)：數(shù)據(jù)區(qū)和空閑區(qū)。數(shù)據(jù)區(qū)又可分為上、下兩個(gè)區(qū)，每個(gè)區(qū)為256字節(jié)；空閑區(qū)可以用于存放ECC校驗(yàn)和其它校驗(yàn)信息。 K9F2808U0C芯片的存儲(chǔ)器陣列由16個(gè)單元組成，這16個(gè)單元串聯(lián)到一起形成一個(gè)NAND結(jié)構(gòu)。每個(gè)單元位于不同的頁(yè)面。一個(gè)塊由兩個(gè)NAND結(jié)構(gòu)的串組成。一個(gè)NAND結(jié)構(gòu)包含16個(gè)單元。全部135168個(gè)NAND單元位于一個(gè)塊中。,并行Flash,NAND型Flash存儲(chǔ)器,對(duì)K9F2808U0C的操作是通過(guò)將特定的指令數(shù)據(jù)寫(xiě)到芯片指令寄

41、存器中實(shí)現(xiàn)，指令與時(shí)序的定義如下表所示。,并行Flash,NAND型Flash存儲(chǔ)器,K9F2808U0C與LPC2000連接圖,6.3 總線接口,USB（D12）,USB總線主要用于USB設(shè)備與USB主機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信，特別為USB設(shè)備與USB主機(jī)之間大量數(shù)據(jù)的傳輸提供了高速、可靠的傳輸協(xié)議。例如：在嵌入式系統(tǒng)中，可以利用USB設(shè)備與微控制器構(gòu)成USB設(shè)備。USB設(shè)備與PC機(jī)USB主控器相連就可以實(shí)現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)與PC機(jī)之間的通信了，也就可以實(shí)現(xiàn)諸如U盤(pán)、移動(dòng)硬盤(pán)、USB接口打印機(jī)等功能。,概述,USB（D12）,PDIUSBD12是一款性?xún)r(jià)比很高的USB器件，完全符合USB1.1版規(guī)范。PD

42、IUSBD12管腳排列及內(nèi)部功能框圖如下圖所示。,USB（D12）,數(shù)據(jù)總線接口,地址鎖存,片選線,讀選通引腳,寫(xiě)選通引腳,總線接口,PDIUSBD12的硬件接口和外部存儲(chǔ)器接口類(lèi)似，可以當(dāng)作一片外部RAM芯片來(lái)進(jìn)行訪問(wèn)。 LPC2200微控制器的外部數(shù)據(jù)總線與地址總線是分開(kāi)的，所以PDIUSBD12的DATA0DATA7可以直接與LPC2200的數(shù)據(jù)總線的D0D7直接相連就可以構(gòu)成訪問(wèn)PDIUSBD12的數(shù)據(jù)總線了。 LPC2200微控制器訪問(wèn)PDIUSBD12的地址總線則必須由片選信號(hào)和地址信號(hào)構(gòu)成。舉個(gè)例子，PDIUSBD12的片選引腳CS_N與LPC2200的Bank2片選引腳相連，而

43、PDIUSBD12的A0則需要與LPC2200的地址線A0相連了。,USB（D12）,PDIUSBD12與LPC2200電路原理圖,USB（D12）,PDIUSBD12與LPC2100電路原理圖,8.3 總線接口,USB（D12）,（1）PDIUSBD12振蕩電路的電容C1與C2必須分別為68pF和22pF，否則可能會(huì)造成PDIUSBD12工作時(shí)鐘不正常。 （2）注意串聯(lián)在D+和D-上的磁珠的型號(hào)，如果型號(hào)選擇不當(dāng)會(huì)影響USB總線的穩(wěn)定性。磁珠元件內(nèi)部由電阻與電感組成，所以選型時(shí)必須綜合考慮USB總線頻率與磁珠的阻抗是否匹配。 （3）D+/ D 線上應(yīng)串接18歐的匹配電阻。,硬件電路設(shè)計(jì)要點(diǎn),

44、8.3 總線接口,液晶接口,液晶是一種在一定溫度范圍內(nèi)呈現(xiàn)既不同于固態(tài)、液態(tài)，又不同于氣態(tài)的特殊物質(zhì)態(tài)，它既具有各向異性的晶體所特有的雙折射性，又具有液體的流動(dòng)性。液晶顯示器件（英文的簡(jiǎn)寫(xiě)為L(zhǎng)CD）就是利用液晶態(tài)物質(zhì)的液晶分子排列狀態(tài)在電場(chǎng)中改變而調(diào)制外界光的被動(dòng)型顯示器件。 液晶顯示屏是平板顯示器件中的一種，具有低工作電壓、微功耗、無(wú)輻射、體積小等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各種各樣嵌入式產(chǎn)品中，如手機(jī)、PDA、數(shù)碼相機(jī)等。,概述,8.3 總線接口,液晶接口,按顯示原理分：TN（Twist Nematic）扭曲向列型、STN（Super Twist Nematic）超扭曲向列型、TFT（Thin Fi

45、lm Transistor）薄膜晶體管型等。 按顏色分：?jiǎn)紊痢?級(jí)灰度屏、8級(jí)灰度屏、16級(jí)灰度屏、64級(jí)灰度屏、256級(jí)灰度屏、16色屏、256色偽彩色屏、TFT真彩色屏等。 觸摸屏：電阻式觸摸屏（四線電阻式觸摸屏、五線電阻式觸摸屏）、表面聲波觸摸屏、電容式觸摸屏、紅外線觸摸屏等。,液晶屏分類(lèi),液晶接口,觸摸屏,四線電阻式觸摸屏（簡(jiǎn)稱(chēng)四線式觸摸屏）包含兩個(gè)透明的阻性層。其中一層在屏幕的左右邊緣各有一條垂直總線，另一層在屏幕的底部和頂部各有一條水平總線。四線式觸摸屏是最常用的觸摸屏之一，所以這里將對(duì)其作重點(diǎn)介紹。,液晶接口,觸摸屏,觸摸屏的兩個(gè)金屬導(dǎo)電層分別用來(lái)測(cè)量X軸和Y軸方向的坐標(biāo)。用于

46、X坐標(biāo)測(cè)量的導(dǎo)電層從左右兩端引出兩個(gè)電極，記為X+和X-。用于Y坐標(biāo)測(cè)量的導(dǎo)電層從上下兩端引出兩個(gè)電極，記為Y+和Y-。這就是四線電阻式觸摸屏的引線構(gòu)成。,液晶接口,觸摸屏,當(dāng)在一對(duì)電極上施加電壓時(shí)，在該導(dǎo)電層上就會(huì)形成均勻連續(xù)的電壓分布。若在X方向的電極對(duì)上施加一確定的電壓，而Y方向電極對(duì)上不加電壓時(shí)，在X平行電壓場(chǎng)中，觸點(diǎn)處的電壓值可以在Y+（或Y-）電極上反映出來(lái)，通過(guò)測(cè)量Y+電極對(duì)地的電壓大小，便可得知觸點(diǎn)的X坐標(biāo)值。同理，當(dāng)在Y電極對(duì)上加電壓，而X電極對(duì)上不加電壓時(shí)，通過(guò)測(cè)量X+（或X-）電極的電壓，便可得知觸點(diǎn)的Y坐標(biāo)值。,液晶接口,觸摸屏,在使用觸摸屏?xí)r，需要一個(gè)ADC轉(zhuǎn)換器將模

47、擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，通常直接使用觸摸屏控制器完成這一功能，也可以使用微處理器內(nèi)部的ADC轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)。觸摸屏控制器的主要功能是在微處理器的控制下向觸摸屏的兩個(gè)方向分時(shí)施加電壓，并將相應(yīng)的電壓信號(hào)傳送給自身A/D轉(zhuǎn)換器，在微處理器SPI口提供的同步時(shí)鐘作用下將數(shù)字信號(hào)輸出到微處理器。常見(jiàn)的觸摸屏控制器如：ADS7843/7846、MK715等等。,液晶接口,點(diǎn)陣式液晶模塊,在嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用中，如果微控制器本身帶有液晶驅(qū)動(dòng)控制功能，則可以直接對(duì)點(diǎn)陣式液晶顯示屏進(jìn)行連接控制；如果微控制器本身沒(méi)有液晶驅(qū)動(dòng)控制功能，則需要外擴(kuò)液晶驅(qū)動(dòng)板來(lái)連接液晶顯示屏，或者使用點(diǎn)陣式圖形液晶顯示模塊。 由于點(diǎn)陣式液晶顯

48、示屏的引腳較多，生產(chǎn)廠家通常會(huì)將液晶顯示屏和驅(qū)動(dòng)電路裝配在一起，形成液晶模塊，即LCM。液晶模塊在很大程度上方便了用戶的使用，用戶只要將其與微控制器連接，即可進(jìn)行圖形的顯示輸出控制。,液晶接口,點(diǎn)陣式液晶模塊,這里以SMG240128A點(diǎn)陣圖形液晶模塊為例，介紹如何與LPC2000系列微控制器連接使用。 SMG240128A點(diǎn)陣圖形液晶模塊的點(diǎn)像素為240128點(diǎn)，黑色字/白色底，STN液晶屏，視角為6:00，內(nèi)嵌控制器為東芝公司的T6963C，外部顯示存儲(chǔ)器為32K字節(jié)。液晶模塊采用8位總線接口與微控制器連接，內(nèi)部集成了負(fù)壓DC-DC電路（LCD驅(qū)動(dòng)電壓），使用時(shí)只需提供單5V電源即可。,液

49、晶接口,點(diǎn)陣式液晶模塊,SMG240128A點(diǎn)陣圖形液晶模塊引腳說(shuō)明,液晶接口,點(diǎn)陣式液晶模塊,T6963C是東芝公司的點(diǎn)陣式圖形液晶控制器，T6963C常用于中規(guī)模的單色點(diǎn)陣圖形液晶的顯示控制器，其最大特點(diǎn)是具有獨(dú)特的硬件初始化值設(shè)置功能，顯示驅(qū)動(dòng)所需的參數(shù)如占空比系數(shù)、驅(qū)動(dòng)傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)/行、字符的字體選擇等均由引腳電平設(shè)置。相關(guān)參數(shù)如下： 工作電壓：5.0V 最大驅(qū)動(dòng)液晶點(diǎn)陣：?jiǎn)紊?40128（單屏） 支持存儲(chǔ)器大?。?4K字節(jié)SRAM MCU接口：8位并行數(shù)據(jù)接口 顯示方式：圖形方式、文本方式、圖形文本混合方式 字符發(fā)生器：128種58、68、78、88字符（CGROM） 可管理外部2K

50、字節(jié)的CGRAM（88字符） 驅(qū)動(dòng)LCD占空比： 1/161/128 低功耗：顯示期間電流典型值3.3mA,液晶接口,點(diǎn)陣式液晶模塊,T6963C讀寫(xiě)操作時(shí)序圖,液晶接口,點(diǎn)陣式液晶模塊,SMG240128A液晶模塊與LPC2100 連接,使用8位數(shù)據(jù)總線,使用P0.0區(qū)別數(shù)據(jù)/命令,液晶接口,點(diǎn)陣式液晶模塊,SMG240128A液晶模塊與LPC2200 連接,使用8位數(shù)據(jù)總線,使用地址線A1區(qū)別數(shù)據(jù)/命令,數(shù)據(jù)操作地址：0 x83000000 命令操作地址：0 x83000002,8.3 總線接口,網(wǎng)絡(luò)接口,TCP/IP協(xié)議和以太網(wǎng)協(xié)議是使用最廣泛的通訊協(xié)議，如果一個(gè)嵌入式系統(tǒng)沒(méi)有以太網(wǎng)接口

51、，其價(jià)值將大打折扣。 以太網(wǎng)底層協(xié)議的實(shí)現(xiàn)由以太網(wǎng)控制器來(lái)負(fù)責(zé)，目前比較常用的10Mbps嵌入式以太網(wǎng)控制芯片有RTL8019AS、CS8900等，而100Mbps的有LAN91C111等，這里主要介紹RTL8019AS和LAN91C111。,概述,網(wǎng)絡(luò)接口,RTL8019簡(jiǎn)介,RTL8019AS是一種高度集成的以太網(wǎng)控制芯片，能簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)Plug and Play并兼容NE2000、掉電等特性。在全雙工模式下，如果是連接到一個(gè)同樣是全雙工的交換機(jī)或集線器，就可實(shí)現(xiàn)同時(shí)接收和發(fā)送。這個(gè)特性雖然不能把傳輸速率從10Mbps提高到20Mbps，但是在執(zhí)行以太網(wǎng)CSMA/CD協(xié)議時(shí)，可以避免更多的沖

52、突的發(fā)生。而Microsofts Plug and Play功能就可以為用戶減輕對(duì)資源配置的煩惱（如IRQ 、I/O address等）。,網(wǎng)絡(luò)接口,RTL8019簡(jiǎn)介,器件特性 支持PnP自動(dòng)檢測(cè)模式； 支持Ethernet II 和 IEEE802.3 10Base5, 10Base2, 10BaseT； 軟件兼容8位或16位的NE2000模式； 支持跳線和非跳線模式； 支持在非跳線模式下的Microsofts Plug and Play配置； 支持在全雙工模式下的雙倍信道帶寬； 支持UTP、AUI 、BNC的自動(dòng)檢測(cè)； 在10BaseT下支持自動(dòng)極性修正； 支持8路中斷請(qǐng)求（IRQ）；

53、支持16位I/O地址； 內(nèi)建16K SRAM； 支持四盞可編程診斷LED。,網(wǎng)絡(luò)接口,RTL8019簡(jiǎn)介,內(nèi)部功能框圖,網(wǎng)絡(luò)接口,RTL8019與LPC2000的硬件電路設(shè)計(jì),RTL8019AS與LPC2200一般通過(guò)外部總線進(jìn)行連接。我們假設(shè)RTL8019AS與LPC2200的連接關(guān)系如下表所示。,網(wǎng)絡(luò)接口,RTL8019與LPC2200的硬件電路設(shè)計(jì),網(wǎng)絡(luò)接口,RTL8019與LPC2100的硬件電路設(shè)計(jì),網(wǎng)絡(luò)接口,LAN91C111簡(jiǎn)介,器件特性 支持PnP自動(dòng)檢測(cè)模式； 支持10/100Mbps全雙工模式； 軟件兼容8位或16位、32位CPU訪問(wèn)模式； 芯片內(nèi)部32位數(shù)據(jù)總線； 支持?jǐn)?shù)

54、據(jù)突發(fā)傳輸； 支持多種嵌入式處理器外部總線； 內(nèi)建8KB FIFO緩存。,管腳排列圖,網(wǎng)絡(luò)接口,LAN91C111簡(jiǎn)介,管腳排列圖,內(nèi)部框圖,LAN91C111芯片內(nèi)部集成了MAC控制器、物理層控制器。MAC控制器可以把數(shù)據(jù)從FIFO中發(fā)送到物理層控制器中，再由物理層控制器發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)。而芯片與CPU的接口比較豐富。,網(wǎng)絡(luò)接口,LAN91C111與LPC2200的硬件電路設(shè)計(jì),網(wǎng)絡(luò)接口,LAN91C111與LPC2200的硬件電路設(shè)計(jì),第8章 目錄,1.最小系統(tǒng) 2.片內(nèi)外設(shè) 3.總線接口 4.其它外設(shè),8.4 其它外設(shè),概述,除了前面介紹的一些常用外設(shè)之外，在嵌入式系統(tǒng)中可能還要用到一些其它外部設(shè)備。如并行打印機(jī)、CF卡及IDE硬盤(pán)接口等。,并行打印機(jī),概述,打印機(jī)是重要的輸出設(shè)備，很多測(cè)控儀器都需要用它來(lái)長(zhǎng)久保存數(shù)據(jù)。在嵌入式系統(tǒng)中使用打印機(jī)一般有以下幾種方式： 1.直接使用微型打印機(jī)的機(jī)芯，微控制器直接控制機(jī)芯工作。采用這種方式可減少設(shè)備的體積，也可以降低成本，但開(kāi)