串口接口芯片

1、 Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-5-10第8章 可編程接口芯片 1 / 60 Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-5-10第8章 可編程接口芯片 2 / 60為了降低通信線路的價(jià)格和簡(jiǎn)化通信設(shè)備，可以為了降低通信線路的價(jià)格和簡(jiǎn)化通信設(shè)備，可以利用現(xiàn)有的通信線路。利用現(xiàn)有的通信線路。v并行通信和串行通信并行通信和串行通信并行傳送并行傳送串行傳送串行傳送并行傳送與串行傳送的比較并行傳送與串行傳送的比較從距離上看：近距離和遠(yuǎn)距離；從距離上看：近距離和遠(yuǎn)距離；從速度上看：從速度上看：從設(shè)備、費(fèi)用上看：從設(shè)備、費(fèi)用上看

2、： Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-5-10第8章 可編程接口芯片 3 / 60 Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-5-10第8章 可編程接口芯片 4 / 60v同步通信與異步通信同步通信與異步通信兩種基本的通信方式：兩種基本的通信方式： 異步通信異步通信ASYNC（Asynchronous Data Communication） 同步通信同步通信SYNC（Synchronous Data Communication） Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-5-10第8章

3、 可編程接口芯片 5 / 60v異步通信異步通信字符格式：字符格式：1位起始位，低電平；位起始位，低電平；5-8個(gè)數(shù)據(jù)位，（如標(biāo)準(zhǔn)個(gè)數(shù)據(jù)位，（如標(biāo)準(zhǔn)ASCII碼。則為碼。則為7位）；位）；1個(gè)奇偶校驗(yàn)位（作為檢錯(cuò)用）；個(gè)奇偶校驗(yàn)位（作為檢錯(cuò)用）；1、1.5或或2個(gè)終止位（停止位），高電平。個(gè)終止位（停止位），高電平。起始位后面緊跟的是要傳送字符的最低位，每個(gè)字符的起始位后面緊跟的是要傳送字符的最低位，每個(gè)字符的結(jié)束是結(jié)束是1、1.5或或2個(gè)高電平的終止位，起始位至終止位構(gòu)成個(gè)高電平的終止位，起始位至終止位構(gòu)成一幀。相連兩個(gè)字符之間的間隔可以是任意長(zhǎng)度的，兩個(gè)一幀。相連兩個(gè)字符之間的間隔可以是任

4、意長(zhǎng)度的，兩個(gè)相鄰字符之間叫空閑位，為高電平。相鄰字符之間叫空閑位，為高電平。 Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-5-10第8章 可編程接口芯片 6 / 60波特率（波特率（Baud Rate）波特率是指單位時(shí)間內(nèi)傳送二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)，波特率是指單位時(shí)間內(nèi)傳送二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)，以位以位/秒為單位。每個(gè)數(shù)據(jù)位的傳送時(shí)間秒為單位。每個(gè)數(shù)據(jù)位的傳送時(shí)間Td即為即為波特率的倒數(shù)。波特率的倒數(shù)。 Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-5-10第8章 可編程接口芯片 7 / 60 Microcomputer Technolog

5、y cs.sjtu 2022-5-10第8章 可編程接口芯片 8 / 60v同步通信同步通信在數(shù)據(jù)塊開始處要用同步字符來(lái)指明，在數(shù)據(jù)塊開始處要用同步字符來(lái)指明，同步傳送速度高于異步傳送速度，同步傳送速度高于異步傳送速度，要求有時(shí)鐘來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)送端及接收端之間的同步，要求有時(shí)鐘來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)送端及接收端之間的同步，硬件電路比較復(fù)雜。硬件電路比較復(fù)雜。 Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-5-10第8章 可編程接口芯片 9 / 60v串行通信的傳送方向串行通信的傳送方向單工（單工（SimplexSimplex）僅能進(jìn)行一個(gè)方向的傳送。僅能進(jìn)行一個(gè)方向的傳送。半雙工（半

6、雙工（Half-DuplexHalf-Duplex）能交替地進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)傳送，但兩設(shè)備之間只用能交替地進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)傳送，但兩設(shè)備之間只用一根傳輸線，兩個(gè)方向的數(shù)據(jù)傳送不能同時(shí)進(jìn)行。一根傳輸線，兩個(gè)方向的數(shù)據(jù)傳送不能同時(shí)進(jìn)行。全雙工（全雙工（Full-DuplexFull-Duplex）A A、B B之間有兩條傳輸線，能在兩個(gè)方向上同時(shí)進(jìn)之間有兩條傳輸線，能在兩個(gè)方向上同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。行數(shù)據(jù)傳送。 Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-5-10第8章 可編程接口芯片 10 / 60 Microcomputer Technology cs.sjtu 2022

7、-5-10第8章 可編程接口芯片 11 / 60v信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)計(jì)算機(jī)通信傳送的是數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)直接進(jìn)計(jì)算機(jī)通信傳送的是數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)直接進(jìn)行通信，經(jīng)過(guò)傳輸線后必然會(huì)產(chǎn)生畸變。行通信，經(jīng)過(guò)傳輸線后必然會(huì)產(chǎn)生畸變。在發(fā)送端必需采用調(diào)制器把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬在發(fā)送端必需采用調(diào)制器把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，在接收端又必需用解調(diào)器檢出發(fā)送來(lái)的模擬信信號(hào)，在接收端又必需用解調(diào)器檢出發(fā)送來(lái)的模擬信號(hào)，恢復(fù)為原來(lái)的數(shù)字信號(hào)。號(hào)，恢復(fù)為原來(lái)的數(shù)字信號(hào)。 Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-5-10第8章 可編程接口芯片 12 / 60Modem

8、即調(diào)制即調(diào)制-解調(diào)器解調(diào)器(Modulator-Demoduiator)計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程通信中的一種輔助設(shè)備計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程通信中的一種輔助設(shè)備Modem分三類：調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相分三類：調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相 Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-5-10第8章 可編程接口芯片 13 / 60v頻移監(jiān)控頻移監(jiān)控FSK(Frequency Shift Keying) Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-5-10第8章 可編程接口芯片 14 / 60v異步通信規(guī)程異步通信規(guī)程微型計(jì)算機(jī)中主要使用三種通信控制規(guī)程：微型計(jì)算機(jī)中主要使用三種通

9、信控制規(guī)程：異步控制規(guī)程異步控制規(guī)程(ASYNC)，同步控制規(guī)程（同步控制規(guī)程（BISYNC ）高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程（高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程（HDLC）。）。對(duì)每一種通信控制規(guī)程，都有相應(yīng)的大規(guī)模集成對(duì)每一種通信控制規(guī)程，都有相應(yīng)的大規(guī)模集成電路的接口芯片去實(shí)現(xiàn)。電路的接口芯片去實(shí)現(xiàn)。 Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-5-10第8章 可編程接口芯片 15 / 60奇偶錯(cuò)溢出錯(cuò)幀格式錯(cuò)RxDRxCTxDTxC控制控制電路電路RESETWERDCSINTPEOEFEDB7 DB0Transmit Buf EmptyReceive Data ReadyRDR

10、TBE接接收收移移位位寄寄存存器器接接收收數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)緩緩沖沖器器發(fā)發(fā)送送數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)緩緩沖沖器器發(fā)發(fā)送送移移位位寄寄存存器器 Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-5-10第8章 可編程接口芯片 16 / 60v組成組成“接收器接收器”用來(lái)把串行碼轉(zhuǎn)換為并行碼；用來(lái)把串行碼轉(zhuǎn)換為并行碼；“發(fā)送器發(fā)送器”用來(lái)把并行碼轉(zhuǎn)換為串行碼；用來(lái)把并行碼轉(zhuǎn)換為串行碼；“控制器控制器”用來(lái)接收用來(lái)接收CPU的控制信號(hào)，的控制信號(hào)，執(zhí)行執(zhí)行CPU所要求的操作，并輸出狀態(tài)信息和所要求的操作，并輸出狀態(tài)信息和控制信息?？刂菩畔?。 Microcomputer Technology cs

11、.sjtu 2022-5-10第8章 可編程接口芯片 17 / 60v功能功能UART 異步收發(fā)器（異步收發(fā)器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）的功能是接收異步串行輸入）的功能是接收異步串行輸入碼并將其轉(zhuǎn)換為碼并將其轉(zhuǎn)換為CPU所需要的并行碼，并將所需要的并行碼，并將CPU內(nèi)部?jī)?nèi)部的并行碼轉(zhuǎn)換為串行碼輸出。的并行碼轉(zhuǎn)換為串行碼輸出。 UART是用外部時(shí)鐘來(lái)是用外部時(shí)鐘來(lái)和接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行同步的。外部時(shí)鐘的周期和接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行同步的。外部時(shí)鐘的周期Tc和每個(gè)和每個(gè)數(shù)據(jù)位的周期數(shù)據(jù)位的周期Td有以下關(guān)系：有以下關(guān)系：Tc=Td/KK=1、16或

12、或64（K為波特率因子）為波特率因子） Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-5-10第8章 可編程接口芯片 18 / 60外部時(shí)鐘和接收數(shù)據(jù)的同步如圖所示：外部時(shí)鐘和接收數(shù)據(jù)的同步如圖所示： Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-5-10第8章 可編程接口芯片 19 / 60為了檢測(cè)長(zhǎng)距離傳送中可能發(fā)生的錯(cuò)誤，通常為了檢測(cè)長(zhǎng)距離傳送中可能發(fā)生的錯(cuò)誤，通常增加一個(gè)奇偶校驗(yàn)位。增加一個(gè)奇偶校驗(yàn)位。 發(fā)送時(shí)，自動(dòng)在奇偶校驗(yàn)位上添上發(fā)送時(shí)，自動(dòng)在奇偶校驗(yàn)位上添上“1”或或“0”； 接收時(shí)，接收時(shí)，UART檢查字符的每一位以及

13、奇偶校檢查字符的每一位以及奇偶校驗(yàn)位的驗(yàn)位的“1”的個(gè)數(shù)，以確定是否發(fā)生傳送錯(cuò)誤。的個(gè)數(shù)，以確定是否發(fā)生傳送錯(cuò)誤。 Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-5-10第8章 可編程接口芯片 20 / 60 Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-5-10第8章 可編程接口芯片 21 / 60vUART中設(shè)立的各種出錯(cuò)標(biāo)志：中設(shè)立的各種出錯(cuò)標(biāo)志：奇偶錯(cuò)誤（奇偶錯(cuò)誤（Parity errorParity error）：）：在接收時(shí)。在接收時(shí)。UARTUART檢檢查接受到的每一個(gè)字符的查接受到的每一個(gè)字符的“1”1”的個(gè)數(shù)，若不符

14、的個(gè)數(shù)，若不符合要求，則置這個(gè)標(biāo)志，發(fā)出奇偶校驗(yàn)出錯(cuò)信息。合要求，則置這個(gè)標(biāo)志，發(fā)出奇偶校驗(yàn)出錯(cuò)信息。 幀錯(cuò)誤（幀錯(cuò)誤（Frame errorFrame error）：）：若接受的字格式不符若接受的字格式不符合規(guī)定合規(guī)定( (例如缺少停止位等例如缺少停止位等) )，則置位幀出錯(cuò)標(biāo)志，則置位幀出錯(cuò)標(biāo)志，發(fā)出幀錯(cuò)誤信息。發(fā)出幀錯(cuò)誤信息。 溢出（丟失）錯(cuò)誤（溢出（丟失）錯(cuò)誤（Overrun errorOverrun error） Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-5-10第8章 可編程接口芯片 22 / 60Intel 8251A USART是通用同步是通用

15、同步/異步接收發(fā)送器。異步接收發(fā)送器。USART即即Universal Synchronous/ Asynchronous Receiver/Transmitter。v8251A的基本性能的基本性能可用于同步和異步傳送?？捎糜谕胶彤惒絺魉汀２ㄌ芈剩翰ㄌ芈剩篋C-19.2KDC-19.2K（異步）；（異步）；DC-64KDC-64K（同步）。（同步）。完全雙工、雙緩沖器發(fā)送器接收器。完全雙工、雙緩沖器發(fā)送器接收器。誤差檢測(cè)。誤差檢測(cè)。 Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-5-10第8章 可編程接口芯片 23 / 60v概述概述v數(shù)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器模轉(zhuǎn)換器DA

16、C0832及其接口及其接口v模模/數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809及其接口及其接口 Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-5-10第8章 可編程接口芯片 24 / 60v控制系統(tǒng)中的模擬接口控制系統(tǒng)中的模擬接口傳感器是把非電量的模擬量（如溫度、壓力、流傳感器是把非電量的模擬量（如溫度、壓力、流量等）轉(zhuǎn)換成電壓或電流信號(hào)。量等）轉(zhuǎn)換成電壓或電流信號(hào)。量程放大器把微弱的傳感器信號(hào)（通常為毫伏或量程放大器把微弱的傳感器信號(hào)（通常為毫伏或微伏級(jí)）放大到微伏級(jí)）放大到A/DA/D轉(zhuǎn)換器所需的量程范圍。轉(zhuǎn)換器所需的量程范圍。低通濾波器用來(lái)降低噪聲，濾去不必要的干擾，低通

17、濾波器用來(lái)降低噪聲，濾去不必要的干擾，以增加信噪比。以增加信噪比。 Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-5-10第8章 可編程接口芯片 25 / 60多路開關(guān)可以使多個(gè)模擬信號(hào)共用一個(gè)多路開關(guān)可以使多個(gè)模擬信號(hào)共用一個(gè)A/DA/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器。器。采樣采樣- -保持電路（保持電路（Sample/hold circuitSample/hold circuit）把轉(zhuǎn)換）把轉(zhuǎn)換的信號(hào)采樣后還保持一段時(shí)間，以便給的信號(hào)采樣后還保持一段時(shí)間，以便給A/DA/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換。器轉(zhuǎn)換。A/DA/D轉(zhuǎn)換器和轉(zhuǎn)換器和D/AD/A轉(zhuǎn)換器則通過(guò)相應(yīng)的轉(zhuǎn)換器則通過(guò)相應(yīng)的A/DA

18、/D轉(zhuǎn)換和轉(zhuǎn)換和D/AD/A轉(zhuǎn)換把模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量和數(shù)字量轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換把模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量和數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量。模擬量。 Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-5-10第8章 可編程接口芯片 26 / 60v微型機(jī)與控制系統(tǒng)的接口微型機(jī)與控制系統(tǒng)的接口 Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-5-10第8章 可編程接口芯片 27 / 60v采樣采樣-保持電路保持電路采樣跟蹤狀態(tài)：在此期間應(yīng)盡可能快地接受輸入采樣跟蹤狀態(tài)：在此期間應(yīng)盡可能快地接受輸入信號(hào)，使輸出和輸入信號(hào)相一致。信號(hào)，使輸出和輸入信號(hào)相一致。保持狀態(tài)：把采

19、樣結(jié)束瞬間的輸入信號(hào)保持下來(lái)，保持狀態(tài)：把采樣結(jié)束瞬間的輸入信號(hào)保持下來(lái)，使輸出和保持的信號(hào)一致。當(dāng)輸入信號(hào)變化速率使輸出和保持的信號(hào)一致。當(dāng)輸入信號(hào)變化速率較快時(shí)，都應(yīng)采用采樣較快時(shí)，都應(yīng)采用采樣- -保持電路，如果輸入信保持電路，如果輸入信號(hào)變化緩慢，則可不用保持電路。號(hào)變化緩慢，則可不用保持電路。 Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-5-10第8章 可編程接口芯片 28 / 60 Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-5-10第8章 可編程接口芯片 29 / 60v量化和編碼量化和編碼量化量化 采樣后的信號(hào)經(jīng)量

20、化后才能輸入到計(jì)算機(jī)，采樣采樣后的信號(hào)經(jīng)量化后才能輸入到計(jì)算機(jī)，采樣信號(hào)經(jīng)量化后成為數(shù)字信號(hào)的過(guò)程稱為量化過(guò)程。信號(hào)經(jīng)量化后成為數(shù)字信號(hào)的過(guò)程稱為量化過(guò)程。 A/D轉(zhuǎn)換就是量化的轉(zhuǎn)換就是量化的過(guò)程，它把采樣后模擬過(guò)程，它把采樣后模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字量。信號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字量。 Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-5-10第8章 可編程接口芯片 30 / 60編碼編碼 在量化過(guò)程中，對(duì)雙極性（有正、負(fù)）信號(hào)通常在量化過(guò)程中，對(duì)雙極性（有正、負(fù)）信號(hào)通常有三種表示方法：有三種表示方法：（1）符號(hào)）符號(hào)-數(shù)值碼，類似于原碼表示法。數(shù)值碼，類似于原碼表示法。（2）偏移二

21、進(jìn)制碼，與移碼表示法相同。）偏移二進(jìn)制碼，與移碼表示法相同。（3）補(bǔ)碼表示法，與計(jì)算機(jī)的補(bǔ)碼表示方法相同。）補(bǔ)碼表示法，與計(jì)算機(jī)的補(bǔ)碼表示方法相同。 Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-5-10第8章 可編程接口芯片 31 / 60例：例： 被采樣的電壓值范圍被采樣的電壓值范圍-5V +5V 用用8位二進(jìn)制數(shù)表示位二進(jìn)制數(shù)表示 則：則： -5V +5V的電壓范圍將等分為的電壓范圍將等分為256個(gè)等級(jí)個(gè)等級(jí) 在此范圍內(nèi)的任一電壓值都將被量化為一個(gè)在此范圍內(nèi)的任一電壓值都將被量化為一個(gè)8位二進(jìn)制數(shù)位二進(jìn)制數(shù) 可把可把 -5V +5V比作比作 0V 10V，并

22、量化為，并量化為256個(gè)等級(jí)個(gè)等級(jí) 即：即： 00000000 11111111，10/256 = 0.039V為一個(gè)等級(jí)為一個(gè)等級(jí) 電壓模擬量電壓模擬量二進(jìn)制量化值二進(jìn)制量化值電壓模擬量電壓模擬量二進(jìn)制量化值二進(jìn)制量化值0V000000005V100000000.039V000000015.039V100000010.078V000000105.078V10000010 4.92V011111109.92V111111004.96V011111119.96V11111111 Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-5-10第8章 可編程接口芯片 32 /

23、60v模模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的性能指標(biāo)數(shù)轉(zhuǎn)換器的性能指標(biāo)分辨率分辨率 分辨率是指分辨率是指ADC對(duì)輸入電壓微小變化響應(yīng)能力的對(duì)輸入電壓微小變化響應(yīng)能力的度量。度量。絕對(duì)精度絕對(duì)精度絕對(duì)精度是指在輸出端產(chǎn)生給定的數(shù)字代碼，實(shí)絕對(duì)精度是指在輸出端產(chǎn)生給定的數(shù)字代碼，實(shí)際需要的模擬輸入值與理論上要求的模擬輸入值之差。際需要的模擬輸入值與理論上要求的模擬輸入值之差。 Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-5-10第8章 可編程接口芯片 33 / 60相對(duì)精度相對(duì)精度相對(duì)精度（又稱線性度）是指滿刻度值校準(zhǔn)后，相對(duì)精度（又稱線性度）是指滿刻度值校準(zhǔn)后，任意數(shù)字輸出所對(duì)應(yīng)的實(shí)際

24、模擬輸入值（中間值）與任意數(shù)字輸出所對(duì)應(yīng)的實(shí)際模擬輸入值（中間值）與理論值（中間值）之差。理論值（中間值）之差。轉(zhuǎn)換時(shí)間轉(zhuǎn)換時(shí)間轉(zhuǎn)換時(shí)間是指轉(zhuǎn)換時(shí)間是指ADCADC完成一次轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間，即從完成一次轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間，即從啟動(dòng)信號(hào)開始到轉(zhuǎn)換結(jié)束并得到穩(wěn)定的數(shù)字輸出量所啟動(dòng)信號(hào)開始到轉(zhuǎn)換結(jié)束并得到穩(wěn)定的數(shù)字輸出量所需的時(shí)間。通常為微秒級(jí)。需的時(shí)間。通常為微秒級(jí)。量程量程量程是指所能轉(zhuǎn)換的輸入電壓范圍量程是指所能轉(zhuǎn)換的輸入電壓范圍 Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-5-10第8章 可編程接口芯片 34 / 60v數(shù)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的性能指標(biāo)模轉(zhuǎn)換器的性能指標(biāo)分辨

25、率分辨率 分辨率是最低有效位（分辨率是最低有效位（LSB）所對(duì)應(yīng)的模擬量的大小。所對(duì)應(yīng)的模擬量的大小。精度精度 精度反映精度反映D/A轉(zhuǎn)換的精確度。轉(zhuǎn)換的精確度。建立時(shí)間建立時(shí)間 建立時(shí)間定義為：在數(shù)字輸入端輸入滿量程代碼建立時(shí)間定義為：在數(shù)字輸入端輸入滿量程代碼的變化后，的變化后，DAC的模擬輸出穩(wěn)定到最終值的模擬輸出穩(wěn)定到最終值1/2LSB時(shí)所需的時(shí)間。時(shí)所需的時(shí)間。 Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-5-10第8章 可編程接口芯片 35 / 60v芯片簡(jiǎn)介芯片簡(jiǎn)介 DAC0832采用了二次緩沖輸入數(shù)據(jù)方式（輸入寄采用了二次緩沖輸入數(shù)據(jù)方式（輸入寄

26、存器及存器及DAC寄存器）?？梢栽谳敵龅耐瑫r(shí)采集下一個(gè)寄存器）?？梢栽谳敵龅耐瑫r(shí)采集下一個(gè)數(shù)字量，以提高轉(zhuǎn)換速度。能夠用于需要同時(shí)輸出多數(shù)字量，以提高轉(zhuǎn)換速度。能夠用于需要同時(shí)輸出多個(gè)參數(shù)的模擬量系統(tǒng)。個(gè)參數(shù)的模擬量系統(tǒng)。 Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-5-10第8章 可編程接口芯片 36 / 60v二進(jìn)制加權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)二進(jìn)制加權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)-+OAVoutb3b2b1b0R8R4R2R四位四位DAC寄存器寄存器0 10 10 10 1S3S2S1S0AIout1Iout2VrefI0I1I2I3IRfRf Microcomputer Technolog

27、y cs.sjtu 2022-5-10第8章 可編程接口芯片 37 / 60vT型電阻網(wǎng)絡(luò)型電阻網(wǎng)絡(luò)-+OARRRRVrefVoutb3b2b1b02R2R2R2R四位四位DAC寄存器寄存器0 10 10 10 1S3S2S1S0IRfRfAIout1Iout2I0I1I2I3R Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-5-10第8章 可編程接口芯片 38 / 60vDAC 0832內(nèi)部結(jié)構(gòu)框內(nèi)部結(jié)構(gòu)框DI7DI6DI5DI4DI3DI2DI1DI0ILECSWR1WR2XFERM3M1LE2LE18位位輸入輸入寄存器寄存器8位位DAC寄存器寄存器8位位D/

28、A轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路VrefIout2Iout1RfbAGNDDGNDVcc1314151645671918171120101282139DAC0832M2 Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-5-10第8章 可編程接口芯片 39 / 60DAC0832的引腳圖的引腳圖1234567891020191817161514131211VCCILEWR2XFERDI4DI4DI6DI7Iout2Iout1CSWR1AGNDDI3DI2DI1DI0VrefRfbDGNDDAC0832v電源線（電源線（4條）條） Vcc 電源輸入線電源輸入線 +5V +15V Vr

29、ef 參考電壓參考電壓 -10V +10V DGND 數(shù)字量地?cái)?shù)字量地 AGND 模擬量地模擬量地 Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-5-10第8章 可編程接口芯片 40 / 60v數(shù)字量輸入線（數(shù)字量輸入線（8條）條）DI7 DI0：與：與CPU的數(shù)據(jù)總線相連的數(shù)據(jù)總線相連 v輸出線（輸出線（3條）條） Rfb 運(yùn)算放大器反饋線，接運(yùn)算放大器輸出端運(yùn)算放大器反饋線，接運(yùn)算放大器輸出端 Iout1、Iout2 模擬電流輸出線模擬電流輸出線 Iout1 + Iout2為一常數(shù)，通常接運(yùn)算放大器的輸入端為一常數(shù)，通常接運(yùn)算放大器的輸入端 v控制線（控制線（

30、5條）條） CS 片選，低電平有效片選，低電平有效 ILE 允許數(shù)字量輸入，當(dāng)允許數(shù)字量輸入，當(dāng)ILE高電平時(shí)，允許高電平時(shí)，允許8位輸入寄存位輸入寄存器輸入數(shù)字量器輸入數(shù)字量 XFER 傳輸控制輸入，低電平有效傳輸控制輸入，低電平有效 Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-5-10第8章 可編程接口芯片 41 / 60WR1、WR2 寫命令輸入寫命令輸入 WR1：控制數(shù)字量輸入到：控制數(shù)字量輸入到8位輸入寄存器位輸入寄存器 M1 = ILE * M2 = ILE * CS * WR1 當(dāng)當(dāng)ILE = 1、CS = 0、WR1 = 0 時(shí)時(shí)M1為為 1；

31、此時(shí)，即在寫脈沖有效期間，此時(shí)，即在寫脈沖有效期間，“直通直通” 當(dāng)上述條件有一個(gè)不滿足，則當(dāng)上述條件有一個(gè)不滿足，則M1為為 0; 此時(shí)，在此時(shí)，在0832 DI7 DI0上的數(shù)據(jù)被鎖存進(jìn)上的數(shù)據(jù)被鎖存進(jìn) 8位輸入寄存器位輸入寄存器 WR2：控制：控制D/A轉(zhuǎn)換時(shí)間轉(zhuǎn)換時(shí)間M3 = WR2 * XFER 當(dāng)當(dāng)WR2 = 0、XFER = 0時(shí)，時(shí)，M3為為 1； 此時(shí)此時(shí)8位位DAC寄存器的輸出跟隨輸入變化寄存器的輸出跟隨輸入變化 （D觸發(fā)器的觸發(fā)器的Q端跟隨端跟隨D端變化）；端變化）； 當(dāng)當(dāng)M3為為 0 時(shí)，時(shí)，8位輸入寄存器的內(nèi)容被鎖存進(jìn)位輸入寄存器的內(nèi)容被鎖存進(jìn)8位位DAC寄存器寄存器

32、 Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-5-10第8章 可編程接口芯片 42 / 60v數(shù)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器芯片的輸出電路模轉(zhuǎn)換器芯片的輸出電路電流輸出轉(zhuǎn)換為電壓輸出電流輸出轉(zhuǎn)換為電壓輸出iRvout)/1 (12RRiRvout反向電壓輸出反向電壓輸出同向電壓輸出同向電壓輸出 Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-5-10第8章 可編程接口芯片 43 / 60 Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-5-10第8章 可編程接口芯片 44 / 60v單極性輸出電路單極性輸出電路RfbVou

33、tRIout2Iout1111298Vref+5VRfbDAC08320 -5VOA256VrefBVout式中式中B為八位二進(jìn)制數(shù)，為八位二進(jìn)制數(shù)，0 B 255，Vref為參考電壓為參考電壓所以，當(dāng)所以，當(dāng)Vref為為+5V時(shí)，時(shí)，Vout為為 0 -5V單極性輸出單極性輸出 Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-5-10第8章 可編程接口芯片 45 / 60v雙極性輸出電路雙極性輸出電路DAC0832RfbVref98112R12Vout1Vout2RRGI1I2I3CPU來(lái)來(lái)OA1OA2Vout = ( B - 128 )Vref128 Micro

34、computer Technology cs.sjtu 2022-5-10第8章 可編程接口芯片 46 / 60v數(shù)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器與微處理器的接口模轉(zhuǎn)換器與微處理器的接口D/A轉(zhuǎn)換器只有數(shù)據(jù)輸入線，選片和寫入控制線與微處轉(zhuǎn)換器只有數(shù)據(jù)輸入線，選片和寫入控制線與微處理器有關(guān)。因此微處理器的接口比較簡(jiǎn)單，直接把數(shù)據(jù)輸理器有關(guān)。因此微處理器的接口比較簡(jiǎn)單，直接把數(shù)據(jù)輸出給出給D/A轉(zhuǎn)換器。若轉(zhuǎn)換器。若D/A轉(zhuǎn)換器芯片內(nèi)帶有鎖存寄存器，轉(zhuǎn)換器芯片內(nèi)帶有鎖存寄存器，微處理器就把微處理器就把D/A芯片當(dāng)作一個(gè)并行輸出端口；芯片當(dāng)作一個(gè)并行輸出端口；若若D/A轉(zhuǎn)換器芯片內(nèi)無(wú)鎖存寄存器，微處理器就把轉(zhuǎn)換器芯片內(nèi)

35、無(wú)鎖存寄存器，微處理器就把D/A芯片當(dāng)作一個(gè)并行輸出的外設(shè)，二者之間還需增加并行輸芯片當(dāng)作一個(gè)并行輸出的外設(shè)，二者之間還需增加并行輸出的接口。數(shù)出的接口。數(shù)/模轉(zhuǎn)換器接口是通過(guò)模轉(zhuǎn)換器接口是通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換器來(lái)實(shí)現(xiàn)模擬轉(zhuǎn)換器來(lái)實(shí)現(xiàn)模擬輸出，有時(shí)我們簡(jiǎn)稱為輸出，有時(shí)我們簡(jiǎn)稱為“模出模出”。 Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-5-10第8章 可編程接口芯片 47 / 60 Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-5-10第8章 可編程接口芯片 48 / 60v逐次逼近式逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換原理轉(zhuǎn)換原理數(shù)數(shù)/模轉(zhuǎn)換模轉(zhuǎn)換置數(shù)

36、選擇邏輯置數(shù)選擇邏輯逐次逼近寄存器逐次逼近寄存器輸入模擬電壓輸入模擬電壓比較器比較器參考電壓參考電壓二進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)字量輸出字量輸出時(shí)鐘時(shí)鐘 Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-5-10第8章 可編程接口芯片 49 / 60逐次逼近寄存器逐次逼近寄存器樹狀開關(guān)樹狀開關(guān)IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7ADDA ADDB ADDC ALESTARTCLOCK6 1011 13 12Vcc GND Vref(+)Vref(-)OEEOC(MSB)VinVst159726272812345三三態(tài)態(tài)輸輸出出鎖鎖存存器器212019188151417

37、2-12-22-32-42-52-62-72-825 24 23 22八八路路模模擬擬開開關(guān)關(guān)控制電路控制電路比較器比較器地址鎖存地址鎖存與譯碼器與譯碼器256電阻階梯電阻階梯 Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-5-10第8章 可編程接口芯片 50 / 60v芯片簡(jiǎn)介芯片簡(jiǎn)介ADC0809是是CMOS型的型的8位位A/D轉(zhuǎn)換器，采用逐次逼近轉(zhuǎn)換器，采用逐次逼近式進(jìn)行式進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換。ADC0809有八路模擬量輸入通道。通過(guò)對(duì)有八路模擬量輸入通道。通過(guò)對(duì)ADDC、ADDB、ADDA三端輸入的地址譯碼，選通八路模擬量輸三端輸入的地址譯碼，選通八路模擬

38、量輸入（入（IN0 IN7）的任意一路進(jìn)入片內(nèi)進(jìn)行）的任意一路進(jìn)入片內(nèi)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換。ALE為地址鎖存信號(hào)，高電平有效時(shí)，為地址鎖存信號(hào)，高電平有效時(shí)，ADDC ADDA被鎖存。被鎖存。 Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-5-10第8章 可編程接口芯片 51 / 60START是是A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)，高電平有效。轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)，高電平有效。EOC是轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，高電平有效，當(dāng)是轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，高電平有效，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換完畢完畢EOC的高電平可用作中斷請(qǐng)求信號(hào)。的高電平可用作中斷請(qǐng)求信號(hào)。轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量通過(guò)三態(tài)緩沖器輸出，當(dāng)輸出允轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量通過(guò)三態(tài)緩沖器輸出，當(dāng)輸出允許許OE= “1”時(shí)，打開三態(tài)輸出門輸出數(shù)字量。時(shí)，打開三態(tài)輸出門輸出數(shù)字量。輸入輸入ADC0809的模擬信號(hào)是單極性的（的模擬信號(hào)是單極性的（0 +5V）。）。 Microcomputer Technology cs.sjtu 202