輸入與輸出設(shè)備接口技術(shù)概論

輸入與輸出設(shè)備接口技術(shù)概論1、通用I/O端口結(jié)構(gòu)（GPIO）3.1I/OGPIO端口：

PORT數(shù)據(jù)寄存器、DDR數(shù)據(jù)方向寄存器。輸出：置“1”，輸出數(shù)據(jù)；DDR方向寄存器：輸入：置“0”，輸入數(shù)據(jù)。117個GPIO端口：

1個23位的PortA；

2個11位的PortB、H；

3個16位的PortC、D、E、G；

1個8位的PortF。2、接口電路通過端口D的GPD1、GPD0控制發(fā)光二極管輪流閃爍。端口D控制寄存器寄存器地址描述GPDCON0x56000030使用位[31:0]，分別對端口D的16個引腳進(jìn)行配置。00：輸入；01：輸出GPDDAT0x56000034數(shù)據(jù)寄存器，使用位[15:0]GPDUP0x56000038配置上拉電阻1：禁止0：使能GPDCON=GPDCON&0xfffffff0|0x00000005;GPDDAT=GPDDAT&0xfffffffC|0x00000002;GPDCON=GPDCON&0xfff0ffff|0x00050000;GPDDAT=GPDDAT&0xeff|0x200;例題1，判斷D端口的輸入/輸出狀態(tài)及高低電平3.2A/D轉(zhuǎn)換器接口S3C2410A包含一個8通道的A/D轉(zhuǎn)換器。10位分辨率。采樣電壓范圍是0～3.3V。討論1當(dāng)參考電壓為3.3V時，輸入電壓為2.0V，采集的數(shù)字量為多少？1、ADC內(nèi)部結(jié)構(gòu)及ADC控制器相關(guān)寄存器A/D轉(zhuǎn)換器和觸摸屏接口電路（1）ADC控制寄存器（ADCCON）A/D轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換時間計算。例，PCLK為50MHz，PRESCALER

=

49；所有10位轉(zhuǎn)換時間為

50MHz

/

(49

+

1)

=

1MHz

轉(zhuǎn)換時間為1/(1M/5cycles)

=

5us注意：完成一次A/D轉(zhuǎn)換需要5個時鐘周期。A/D轉(zhuǎn)換器的最大工作時鐘為2.5MHz，所以最大的采樣率可以達(dá)到500kbit/s。1、要使A/D轉(zhuǎn)換器正常啟動，預(yù)分頻因子取50，應(yīng)向ADCCON寫入什么控制字？01001100010000012、要啟動A/D轉(zhuǎn)換器讀第2號通道數(shù)據(jù)啟動（預(yù)分頻因子取16），應(yīng)向ADCCON寫入什么控制字？0100001111010011例題2（2）ADC觸摸屏控制寄存器（ADCTSC）在正常A/D轉(zhuǎn)換時，AUTO_PST和XY_PST都置成0即可，其他各位與觸摸屏有關(guān)，不需要進(jìn)行設(shè)置。（3）ADC轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)寄存器（ADCDAT0和ADCDAT1）在觸摸屏應(yīng)用中，分別使用ADCDAT0和ADCDAT1保存X位置和Y位置的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。對于正常的A/D轉(zhuǎn)換，使用ADCDAT0來保存轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)。（4）ADC啟動延時寄存器（ADCDLY）思考1如何判斷ADC轉(zhuǎn)換完成？如何啟動ADC轉(zhuǎn)換？A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)可以通過中斷或查詢的方式來訪問，如果是中斷方式，則全部的轉(zhuǎn)換時間（從A/D轉(zhuǎn)換的開始到數(shù)據(jù)讀出）要更長。如果是查詢方式，則要檢測ADCCON[15]（轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志位）來確定從ADCDAT寄存器讀取的數(shù)據(jù)是否是最新的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。A/D轉(zhuǎn)換開始的一種方式是將ADCCON[0]置為1，另一種方式是將ADCCON[1]置為1，這時只要有讀轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的信號，A/D轉(zhuǎn)換就會同步開始。A/D轉(zhuǎn)換的流程圖2、ADC接口編程例題3、ADC轉(zhuǎn)換定義與A／D轉(zhuǎn)換相關(guān)的寄存器定義如下：#definerADCCON（*（volatileunsigned*）0x58000000）//ADC控制寄存器#definerADCTSC（*（volatileunsigned*）0x58000004）//ADC觸摸屏控制寄存器#definerADCDLY（*（volatileunsigned*）0x58000008）//ADC啟動或間隔延時寄存器#definerADCDAT0（*（volatileunsigned*）0x5800000c）//ADC轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)寄存器0#definerADCDAT1（*（volati1eunsigned*）0x58000010）//ADC轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)寄存器對A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行初始化程序中的參數(shù)ch表示所選擇的通道號，程序如下：voidAD_Init（unsignedcharch）｛rADCDLY=100;//ADC啟動或間隔延時rADCTSC=0;//選擇ADC模式rADCCON=（1<<14）|（49<<6）|（ch<<3）|（0<<2）|（0<<1）|（0）;//設(shè)置ADC控制寄存器｝獲取A/D的轉(zhuǎn)換值程序中的參數(shù)ch表示所選擇的通道號，程序如下：intGet_AD（unsignedcharch）｛inti；intval=0;if（ch>7）return0;//通道不能大于7for（i=0;i<16;i++）//為轉(zhuǎn)換準(zhǔn)確，轉(zhuǎn)換16次｛rADCCON|=0x1;//啟動A/D轉(zhuǎn)換rADCCON=rADCCON＆0xffc7|（ch<<3）;while（rADCCON＆0x1）;//避免第一個標(biāo)志出錯while（?。╮ADCCON＆0x8000））;//避免第二個標(biāo)志出錯val+=（rADCDAT0＆0x03ff）;Delay（10）;}return（val>>4）;//為轉(zhuǎn)換準(zhǔn)確，除以16取均值}例題4、預(yù)分頻值為32，采集0—7個信道，進(jìn)行ADC轉(zhuǎn)換。3.3LCD顯示接口1、LCD基本結(jié)構(gòu)2、LCD顯示原理在LCD中，通過給不同的液晶單元供電，控制其光線的通過與否，達(dá)到顯示的目的。在LCD中，顯示面板薄膜被分成很多小柵格，每個柵格由一個電極控制，通過改變柵格上電極的電壓狀態(tài)，來控制柵格內(nèi)液晶分子的排列，從而控制光路的通斷。偏振片透光原理：偏振片只允許偏振方向與它的偏振化方向平行的光透過，如果讓兩個偏振片的偏振化方向相互垂直，由于第一次出射光的偏振方向與第二個偏振片的偏振化方向垂直，光不能通過第二個偏振片。如果有光線進(jìn)入,通過第一個偏振片后，將被液晶分子逐漸改變偏振方向，由于光線沿著液晶分子排列的方向傳播，光線最終將從另一端射出。彩色LCD利用三原色混合的原理顯示不同的色彩。在彩色LCD中，每一個像素都是由3格液晶單元格構(gòu)成的，其中每一個單元格前面都分別有紅色、綠色或藍(lán)色的過濾片，光線經(jīng)過過濾片的處理變成紅色、藍(lán)色或者綠色，利用三原色的原理，組合出不同的色彩。彩色顯示原理問題：LCD如何顯示黃色、白色？問題：如何生成紅光？3、LCD類型①段式液晶②字符型液晶③圖形點陣式液晶根據(jù)液晶材料和液晶效應(yīng)分為TN、STN、TFT等幾類。STN-LCD(超扭曲向列型液晶顯示器）SuperTwistedNematic-LCDTFT-LCD(薄膜型液晶顯示器）ThinFilmTransistor-LCD4、S3C2410A的LCD控制器一塊LCD屏顯示圖像，不但需要LCD驅(qū)動器，還需要有相應(yīng)的LCD控制器。通常LCD驅(qū)動器會以COF/COG的形式與LCD玻璃基板制做在一起，而LCD控制器則由外部電路來實現(xiàn)。而S3C2410內(nèi)部已經(jīng)集成了LCD控制器，因此可以很方便地去控制各種類型的LCD屏。S3C2410A的LCD控制器支持單色，4級、16級灰度LCD顯示，以及8位彩色、12位彩色LCD顯示，彩色顯示采用RGB的格式，通過軟件編程可以實現(xiàn)332的RGB調(diào)色格式。

可以通過對LCD控制器中的各寄存器寫入不同的值，來配置不同尺寸、不同的垂直和水平像素點、數(shù)據(jù)寬度、接口時間及刷新率的LCD。LCD控制器的結(jié)構(gòu)框圖S3C2410A的LCD控制器內(nèi)部結(jié)構(gòu)方框圖如圖所示，由REGBANK、LCDCDMA、VIDPRCS、TIMEGEN和LPC3600等模塊組成。

REGBANK是LCD控制器的寄存器組，具有17個用于配置LCD控制器的可編程寄存器和256×16的調(diào)色存儲器。用來對LCD控制器的各項參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。

LCDCDMA

則是LCD控制器專用的DMA信道，負(fù)責(zé)將視頻資料從系統(tǒng)總線（SystemBus）上取來，通過VIDPRCS從VD[23:0]發(fā)送給LCD屏。

TIMEGEN和LPC3600

負(fù)責(zé)產(chǎn)生LCD屏所需要的控制時序，例如VSYNC、HSYNC、VCLK、VDEN，然后從VIDEOMUX送給LCD屏。S3C2410ALCD控制器的外部接口信號有33個，包括24個數(shù)據(jù)位和10個控制位：（1）VSYNC：垂直同步信號（TFT）LCD控制器和LCD驅(qū)動器之間的幀同步信號。該信號告訴LCD屏的新的一幀開始了，LCD控制器在一個完整幀顯示完成后立即插入一個幀信號，開始新一幀的顯示。

（2）HSYNC：水平同步信號（TFT）LCD控制器和LCD驅(qū)動器之間的水平同步脈沖信號。該信號用于用指示新的一行掃描信號的開始。（3）VCLK：像素時鐘信號（TFT）LCD控制器和LCD驅(qū)動器之間的像素時鐘信號，由LCD控制器送出的數(shù)據(jù)在VCLK的上升沿處送出，在VCLK的下降沿處被LCD驅(qū)動器采樣。LCD屏的驅(qū)動IC是通過采集VCLK信號來接受RGB數(shù)據(jù)。（4）VD[23，0]：LCD像素點數(shù)據(jù)輸出端口（TFT）,R、G、B分別占用8位，順序依次從高到低。（5）VDEN：LCD驅(qū)動器的AC信號（TFT）VDEN信號被LCD驅(qū)動器用于改變行和列的電壓極性，從而控制像素點的顯示或熄滅。（6）LEND:行結(jié)束信號（TFT），LCD驅(qū)動器在每掃描一行像素后給出該信號。（7）LCD_PWREN：LCD面板電源使能控制信號，由LCDCON5的PWREN位控制。（8）LCDVF0:SECTFT信號OE（9）LCDVF1:SECTFT信號REV（10）LCDVF2:SECTFT信號REVB5、LCD顯示數(shù)據(jù)格式一個320×240個像素，8bit的256色LCD，顯示數(shù)據(jù)格式什么樣？每個像素占一個字節(jié)，每個字節(jié)中有RGB格式（332或者233）的區(qū)分，具體由硬件決定。例如332的RGB格式如圖a所示，紅、綠、藍(lán)三個顏色分量分別占3位、3位、2位。8位256彩色顯示的顯示緩存器與LCD屏上的像素點是對應(yīng)的，每個字節(jié)對應(yīng)LCD上的一個像素點，如圖b所示。在彩色圖像顯示時，要在顯示緩存區(qū)SDRAM中存放顯示數(shù)據(jù)，緩存區(qū)的數(shù)據(jù)會直接顯示到LCD屏上。改變該顯示緩存區(qū)內(nèi)數(shù)據(jù)，LCD顯示屏上的圖像隨之變化。圖a圖b討論？為什么數(shù)據(jù)存放在顯示緩存區(qū)SDRAM中，然后直接顯示到LCD屏上？6、LCD編程基本內(nèi)容1）設(shè)置LCD類型，例如，STN8八位彩色模式

2）LCD像素，例如，320*2403）設(shè)置控制信號VFRAME、VLINE、VCLK和數(shù)據(jù)信號VD0-VD23等，分別在GPCCON，GPDCON中選擇相應(yīng)功能。4）設(shè)置視頻數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的地址詳細(xì)內(nèi)容，參照S3C2410A處理器和LCD液晶屏說明書。3.4觸摸屏接口觸摸屏的應(yīng)用案例？？1、觸摸屏的分類電阻式觸摸屏

1）四線電阻式觸摸屏

2）五線電阻式觸摸屏

3）六線電阻式觸摸屏

4）七線電阻式觸摸屏電容式觸摸屏

1）單點觸摸屏

2）多點觸摸屏紅外線觸摸屏超聲波觸摸屏（IPhone）2、觸摸屏的結(jié)構(gòu)和工作原理透明導(dǎo)電材料ITO：ITO是IndiumTinOxides的縮寫。

ITO是一種N型氧化物半導(dǎo)體-氧化銦錫,ITO薄膜即銦錫氧化物半導(dǎo)體透明導(dǎo)電膜,通常有兩個性能指標(biāo):電阻率和透光率。特性是當(dāng)厚度降到1800個埃（埃＝10-10米）以下時會突然變得透明，透光率為80％，再薄下去透光率反而下降，到300埃厚度時又上升到80％。一般是通過真空離子濺射工藝將ITO薄膜鍍到塑料或者玻璃上。ITO中其透過率和阻值分別由In2O3與Sn2O3之比例來控制,通常Sn2O3:In2O3=1:9.電阻式觸摸屏和電容式觸摸屏都用到ITO材料。觸摸屏為什么是透明的？觸摸屏和LCD屏，哪個放在上面？1）電阻式觸摸屏結(jié)構(gòu)四線制的測量坐標(biāo)位置原理如何測量點坐標(biāo)（x，y）？測量X坐標(biāo)：1）在X+，X-兩電極加上一個電壓Vref，Y+接一個高阻抗的ADC。2）兩電極間的電場呈均勻分布，方向為X+到X-。3）手觸摸時，兩個導(dǎo)電層在觸摸點接觸，觸摸點X層的電位被導(dǎo)至Y層所接的ADC，得到電壓Vx。4）通過Lx/L=Vx/Vref，即可得到x點的坐標(biāo)。Y軸的坐標(biāo)可同理將Y+，Y-接上電壓Vref，然后X+電極接高阻抗ADC得到。2）電容式觸摸屏當(dāng)人手碰到感應(yīng)電極時，電極和地之間的電容由原來的Cp變?yōu)镃p+2Cf，顯然增大了。①當(dāng)用戶觸摸電容屏?xí)r，由于人體電場，用戶手指頭和工作面形成一個耦合電容。②因為工作面上接有高頻信號，于是手指頭吸收走很小的電流。③這個電流分別從觸摸屏四個角上的電極中流出，并且理論上流經(jīng)這四個電極的電流與手指到四角的距離成比例。④控制器通過對這四個電流比例的精密計算，得出觸摸點的位置。測量坐標(biāo)位置原理3、S3C2410觸摸屏控制器觸摸屏接口電路S3C2410A內(nèi)部具有觸摸屏接口，觸摸屏接口包含1個外部晶體管控制邏輯和1個帶有中斷產(chǎn)生邏輯的ADC接口邏輯，它使用控制信號nYPON、YMON、nXPON和XMON控制并選擇觸摸屏面板，使用模擬信號AIN[7]和AIN[5]分別連接X方向和Y方向的外部晶體管，與觸摸屏相連。模式XPXMYPYMX位置轉(zhuǎn)換外部電壓GND（地）AIN[5]Hi-Z(高阻狀態(tài))Y位置轉(zhuǎn)換AIN[7]Hi-Z(高阻狀態(tài))外部電壓GND(地)X方向坐標(biāo)和Y方向坐標(biāo)控制方法從觸摸屏控制器獲得X與Y值僅是對當(dāng)前觸摸點的電壓值的A/D轉(zhuǎn)換值，它不具有直接利用價值。因為，LCD分辨率與觸摸屏分辨率通常是不一樣的，坐標(biāo)也不一樣，因此，如果想得到體現(xiàn)LCD坐標(biāo)的觸摸屏位置，還需要在程序中進(jìn)行轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換公式如下：X，=(x-TchScr_Xmin)*LCDWIDTH/(TchScr_Xmax-TchScr_Xmin)Y，=(y-TchScr_Ymin)*LCDHEIGHT/(TchScr_Ymax-TchScr_Ymin)

其中，TchScr_Xmax、TchScr_Xmin、TchScr_Ymax和TchScr_Ymin是觸摸屏x、y軸的范圍，LCDWIDTH、LCDHEIGHT是液晶屏的寬度和高度。坐標(biāo)轉(zhuǎn)換4、觸摸屏接口編程在S3C2410A構(gòu)成的嵌入式系統(tǒng)中使用觸摸屏，配置過程如下：（1）通過外部晶體管將觸摸屏引腳連接到S3C2410A上；（2）選擇分開的X/Y位置轉(zhuǎn)換模式或者自動（順序）X/Y位置轉(zhuǎn)換模式，來獲取X/Y位置；（3）設(shè)置觸摸屏接口為等待中斷模式；（4）如果中斷發(fā)生，將激活相應(yīng)的轉(zhuǎn)換過程（X/Y位置分開轉(zhuǎn)換模式或者X/Y位置自動（順序）轉(zhuǎn)換模式）；（5）得到X/Y位置的正確值以后，返回等待中斷模式。voidTchScr_init(){rGPGCON|=(3<<30)|(3<<28)|(3<<26)|(3<<24);/*[31:30]用來設(shè)置GPG15端口，設(shè)置為11表示將GPG15用作觸摸屏的輸入端nYPON；[29:28]用來設(shè)置GPG14端口，設(shè)置為11表示將GPG14用作觸摸屏的輸入端YMON；[27:26]位用來設(shè)置GPG13端口，設(shè)置為11表示將GPG13用作觸摸屏的輸入端nXPON;[25:24]位用來設(shè)置GPG12端口，設(shè)置為11表示將GPG12用作觸摸屏的輸入端XMON*/rADCCON=(1<<14)|(49<<6)|(7<<3);//設(shè)置ADC轉(zhuǎn)換控制器

rADCDLY=0xff;//設(shè)置啟動或間隔延時寄存器

rADCTSC=(1<<7)|(1<<6)|(0<<5)|(1<<4)|(0<<3)|(0<<2)|(3);}

//等待中斷模式下的轉(zhuǎn)換條件

觸摸屏的初始化函數(shù)voidTchScr_GetScrXY(int*x,int*y){inttmp;tmp=rADCTSC;//把觸摸屏控制寄存器值保存起來

rADCTSC|=(1<<3)|(1<<2)|(0);//停止上拉；X/Y位置連續(xù)轉(zhuǎn)換模式_無操作模式

rADCCON|=1;//開始轉(zhuǎn)換

while(!(rSUBSRCPND&(1<<10)));//等待轉(zhuǎn)