單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)第6章：接口技術(shù)與硬件設(shè)計(jì)

第6章接口技術(shù)與硬件設(shè)計(jì)《單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)》2024/1/52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)2024/1/536.1最小系統(tǒng)簡介一個(gè)嵌入式處理器自己是不能獨(dú)立工作的，必須給它提供電源，加上時(shí)鐘信號(hào)、提供復(fù)位信號(hào)，如果芯片沒有片內(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)。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@部分在開發(fā)時(shí)很重要，所以也把這部分也歸入最小系統(tǒng)中。2024/1/546.1最小系統(tǒng)簡介——最小系統(tǒng)框圖嵌入式控制器時(shí)鐘系統(tǒng)調(diào)試測試接口復(fù)位及其配置系統(tǒng)存儲(chǔ)器系統(tǒng)供電系統(tǒng)(電源)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)器可選，但是在樣品階段通常都會(huì)設(shè)計(jì)這部分電路2024/1/55嵌入式控制器時(shí)鐘系統(tǒng)調(diào)試測試接口復(fù)位及其配置系統(tǒng)存儲(chǔ)器系統(tǒng)供電系統(tǒng)(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。6.1最小系統(tǒng)各部件簡介——電源2024/1/566.1最小系統(tǒng)各部件簡介——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。2024/1/576.1最小系統(tǒng)各部件簡介——電源1.分析需求LPC2000系列微控制所需要的電源類型：電壓型號(hào)3.3V1.8VLPC210xV3.3V1.8LPC22xxV3.3D、V3.3AV1.8D、V1.8ALPC213xV3.3D、V3.3A無V3.3D表示數(shù)字電源，V3.3A表示模擬電源。LPC2104/05/06無模擬和數(shù)字之分。

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的電源。但如果沒有使用LPC2000內(nèi)部的AD功能，或?qū)D的要求不高，模擬電源和數(shù)字電源可以不分開供電。這樣LPC2200和LPC210x都只需要兩組電源。2024/1/586.1最小系統(tǒng)各部件簡介——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300mA。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。2024/1/596.1最小系統(tǒng)各部件簡介——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，它的性價(jià)比較好，且有一些產(chǎn)品可以與它直接替換，減少采購風(fēng)險(xiǎn)。2024/1/510SPX1117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； 過流及溫度保護(hù)； 多種封裝供選擇。 6.1最小系統(tǒng)各部件簡介——電源2024/1/5116.1最小系統(tǒng)各部件簡介——電源3.設(shè)計(jì)前級(jí)電源電路SPX1117最大允許輸入電壓20V，太高會(huì)影響性能。如果考慮交流和電池供電兼容，還需前級(jí)調(diào)整。一般選擇前級(jí)輸出為5V：這個(gè)電壓滿足SPX1117的要求；還有很多5V供電器件，因此5V可以兼做前級(jí)和末級(jí)。5V電源的產(chǎn)生可以采用開關(guān)電源或模擬電源：開關(guān)電源：效率較高，可以減少發(fā)熱量，功率較大時(shí)采用；模擬電源：電路簡單，輸出電壓紋波較小，并且干擾小。2024/1/512Vin1GND2Vout3U11SPX1117M3-1.8C2104C3220uF/35V+5VC4104C1220uF/35V123CZ1POWER(9V)D11N5819模擬電源123CZ1POWER(9V)C3220uF/35VL1330uH/1A14235VINGND/ONOFFFEEDBACKOUTPUTU4LM2575D21N5819D11N5819C1470uF/35VC2104C4104+5V開關(guān)電源6.1最小系統(tǒng)各部件簡介——電源2024/1/5136.1最小系統(tǒng)各部件簡介——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。簡單的方法是利用微控制器內(nèi)部的晶體振蕩器，但有些場合（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)。LPC2000X1X2CCXtalLPC2000X1X2CClock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。2024/1/56.1最小系統(tǒng)各部件簡介——復(fù)位及其芯片配置阻容復(fù)位2024/1/5156.1最小系統(tǒng)各部件簡介——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，因此需要一個(gè)復(fù)位邏輯為控制器提供穩(wěn)定唯一的初始狀態(tài)。復(fù)位信號(hào)由微控制器或外部專有電路提供，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)位電路可以使用簡單的阻容復(fù)位或?qū)ｉT的復(fù)位芯片。2024/1/5166.1最小系統(tǒng)各部件簡介——復(fù)位及其芯片配置常用復(fù)位專用芯片有CATALYST公司的CAT800系列：如不需要手動(dòng)復(fù)位功能的CAT809Sipex公司的SP700系列和SP800系列，需要手動(dòng)復(fù)位的SP705/706、SP708SCN等。注意：復(fù)位芯片的復(fù)位門檻的選擇至關(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：3.0V～3.6V，所以選擇復(fù)位門檻電壓為2.93V，即電源電壓低于2.93V時(shí)產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)。2024/1/5176.1最小系統(tǒng)各部件簡介——復(fù)位及其芯片配置CAT809——3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℃。2024/1/5186.1最小系統(tǒng)2024/1/5196.1最小系統(tǒng)各部件簡介——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。2024/1/5206.1最小系統(tǒng)2024/1/5216.1最小系統(tǒng)各部件簡介——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：160mV@100mA。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條件穩(wěn)定工作。（LDO：低壓差線性穩(wěn)壓器）2024/1/5226.1最小系統(tǒng)電壓輸出使能復(fù)位輸出2024/1/523各部件簡介——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)間長達(dá)100年；存儲(chǔ)器采用400KHz的I2C總線接口，16字節(jié)的頁寫緩沖區(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：2.7V～5.5V；手動(dòng)復(fù)位輸入。6.1最小系統(tǒng)2024/1/5246.1最小系統(tǒng)2024/1/525各部件簡介——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)，具體復(fù)位到哪種初始狀態(tài)是在復(fù)位的過程中決定的。復(fù)位邏輯可能通過片內(nèi)只讀存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)決定具體的初始狀態(tài)，通過復(fù)位期間的引腳狀態(tài)決定，通過上述兩者共同決定。用引腳狀態(tài)配置復(fù)位后的初始狀態(tài)沒有統(tǒng)一的方法，需要根據(jù)相關(guān)芯片的手冊(cè)決定。6.1最小系統(tǒng)2024/1/5266.1最小系統(tǒng)P2.26和P2.27決定復(fù)位后存儲(chǔ)器的來源以及存儲(chǔ)器的寬度P1.26決定復(fù)位后是否使用P1.31～P1.26作為調(diào)試端口P1.20決定復(fù)位后是否使用P1.25～P1.16作為跟蹤端口P0.14決定復(fù)位后是否進(jìn)入ISP狀態(tài)2024/1/5276.1最小系統(tǒng)各部件簡介——存儲(chǔ)器系統(tǒng)對(duì)于大部分微控制器來說，存儲(chǔ)器系統(tǒng)不是必需的，如果微控制器沒有片內(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)器系統(tǒng)，這一般通過微控制器的外部總線接口實(shí)現(xiàn)。嵌入式控制器時(shí)鐘系統(tǒng)調(diào)試測試接口復(fù)位及其配置系統(tǒng)存儲(chǔ)器系統(tǒng)供電系統(tǒng)(電源)存儲(chǔ)器系統(tǒng)2024/1/528各部件簡介——存儲(chǔ)器系統(tǒng)LPC2210存儲(chǔ)器系統(tǒng)LPC2210SRAMFLASH2024/1/5296.1最小系統(tǒng)各部件簡介——調(diào)試與測試接口調(diào)試與測試接口不是系統(tǒng)運(yùn)行必須的，但可以提供系統(tǒng)的可測性。LPC2000有一個(gè)內(nèi)置JTAG調(diào)試接口，通過這個(gè)接口可以控制芯片的運(yùn)行并獲取內(nèi)部信息。嵌入式控制器時(shí)鐘系統(tǒng)調(diào)試測試接口復(fù)位及其配置系統(tǒng)存儲(chǔ)器系統(tǒng)供電系統(tǒng)(電源)調(diào)試測試接口2024/1/530調(diào)試接口電路一在該電路中，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74HC125。使用三態(tài)門主要是為了復(fù)位芯片和JTAG（ETM）仿真器都可以復(fù)位芯片。如果沒有74HC125，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。各部件簡介——調(diào)試與測試接口2024/1/531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，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。各部件簡介——調(diào)試與測試接口2024/1/532調(diào)試接口電路一ETM功能僅在高級(jí)仿真器中具有，用戶如果沒有使用，可以將其省略，同時(shí)把TRACESYNC信號(hào)上的電阻也去掉。各部件簡介——調(diào)試與測試接口2024/1/533調(diào)試接口電路二各部件簡介——調(diào)試與測試接口2024/1/5346.1最小系統(tǒng)完整的最小系統(tǒng)LPC2000系列微控制器具有4種類型的最小系統(tǒng)。LPC2100系列沒有外部總線接口的最小系統(tǒng)；LPC2130系列沒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)。2024/1/535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2024/1/536完整的最小系統(tǒng)——LPC2130系列只需要3.3V單電源2024/1/537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2024/1/538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2024/1/539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)2024/1/5406.2片內(nèi)外設(shè)簡介本節(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、MODEMI2CSPI2024/1/5416.2片內(nèi)外設(shè)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，輸出為推挽輸出，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。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PC2000系列的GPIO有以上特性，所以可以用它們（通過程序）模擬很多器件的時(shí)序達(dá)到控制相應(yīng)器件的目的。2024/1/542GPIO外設(shè)接口設(shè)計(jì)——按鍵獨(dú)立式按鍵輸入原理：根據(jù)IO口狀態(tài)了解按鍵按下；優(yōu)點(diǎn)：編程簡單；缺點(diǎn)：口線利用率不高。行列式按鍵輸入原理：行線逐個(gè)輸出，列線讀入，循環(huán)一次可以了解外部按鍵狀態(tài)；優(yōu)點(diǎn)：可以連接較多按鍵；缺點(diǎn)：編程較復(fù)雜。2024/1/543GPIO直接驅(qū)動(dòng)LED原理：當(dāng)IO口輸出高時(shí)LED熄滅，輸出低時(shí)LED點(diǎn)亮。使用時(shí)要注意IO口驅(qū)動(dòng)能力（灌、拉電流均為4mA）；優(yōu)點(diǎn)：編程簡單；缺點(diǎn)：信息簡單。使用三極管驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管原理：每個(gè)IO口驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的一段，不同組合可以構(gòu)成不同的數(shù)字或部分字母；優(yōu)點(diǎn)：可以表示更豐富的信息；缺點(diǎn)：成本較高。GPIO外設(shè)接口設(shè)計(jì)——LED控制2024/1/544原理：如果為直流蜂鳴器，那么只需提供額定電壓就可以鳴叫。如果為交流蜂鳴器，那么需要提供一定頻率的交流信號(hào)，蜂鳴器才能鳴叫。通過IO口控制蜂鳴器的供電。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)——蜂鳴器2024/1/5456.2片內(nèi)外設(shè)GPIO外設(shè)接口設(shè)計(jì)——模擬總線LPC2000系列部分芯片沒有外部總線，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。2024/1/5468位地址的模擬總線GPIO外設(shè)接口設(shè)計(jì)——模擬總線2024/1/54716位地址的模擬總線GPIO外設(shè)接口設(shè)計(jì)——模擬總線2024/1/54824位地址的模擬總線GPIO外設(shè)接口設(shè)計(jì)——模擬總線2024/1/5496.2片內(nèi)外設(shè)UART、MODEM外設(shè)接口設(shè)計(jì)UART簡介：通用異步收發(fā)器UART(即UniversalAsynchronousReceiverandTransmitter)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)。2024/1/5506.2片內(nèi)外設(shè)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，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TTL電平。一般來說，全雙工UART定義了一個(gè)串行發(fā)送引腳(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)誤檢測電路等等，并具有完全的MODEM控制能力。RS232：是美國電子工業(yè)協(xié)會(huì)(EIA)制定的串行通訊標(biāo)準(zhǔn)，又稱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。2024/1/5516.2片內(nèi)外設(shè)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。2024/1/5526.2片內(nèi)外設(shè)UART、MODEM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。2024/1/5536.2片內(nèi)外設(shè)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。2024/1/5546.2片內(nèi)外設(shè)I2C總線接口I2CBUS（InterICBUS）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，通過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)具有最簡單而靈活的擴(kuò)展方法。2024/1/555數(shù)據(jù)的有效位起始信號(hào)和停止信號(hào)SDASCKSDASCK起始信號(hào)通常由主機(jī)發(fā)出，它作為一次傳輸?shù)拈_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——總線信號(hào)2024/1/5566.2片內(nèi)外設(shè)I2C總線接口——常用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、型號(hào)及尋址字節(jié)。2024/1/5576.2片內(nèi)外設(shè)I2C總線接口——常用I2C器件器件地址及尋址字節(jié)型號(hào)種類010A2A1A0R/W010A2A1A0R/W010A2A1A0R/WCAT24WC01CAT24WC02CAT24WC04128BE2RPM256BE2RPM512BE2RPM讀：0A3H寫：0A2HPCF8563實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷時(shí)鐘從地址：070HZLG7290鍵盤及LED驅(qū)動(dòng)器只寫：011100SA0R/W（SA0為該器件的引腳）PCF8562帶32×4位RAM低復(fù)用率的通用LCD驅(qū)動(dòng)器只寫：011100SA0R/W（SA0為該器件的引腳）PCF8576通用低復(fù)用率LCD驅(qū)動(dòng)器1010a10a9a8R/WCAT1161/2內(nèi)嵌I2C總線、E2PROM、RESET、WDT功能的電源監(jiān)控器件2024/1/5586.2片內(nèi)外設(shè)I2C總線接口——ZLG7290ZLG7290為鍵盤和LED驅(qū)動(dòng)器，它提供了I2C串行接口和鍵盤中斷信號(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可驅(qū)動(dòng)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)功能鍵可檢測任一鍵的連擊次數(shù)，無需外接元件即可直接驅(qū)動(dòng)LED。2024/1/5596.2片內(nèi)外設(shè)I2C總線接口——CAT24WC02CAT24WC02是一款I(lǐng)2C總線接口的E2PROM器件，其引腳如下圖所示。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。器件地址選擇2024/1/5606.2片內(nèi)外設(shè)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和鍵盤和LED驅(qū)動(dòng)器ZLG7290。R46和R48即為I2C總線上的兩個(gè)上拉電阻。2024/1/561總線上拉電阻I2C總線接口——I2C應(yīng)用示例2024/1/5626.2片內(nèi)外設(shè)

SPI總線接口SPI（SerialPeripheralInterface——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接口芯片沒有主機(jī)輸出/從機(jī)輸入數(shù)據(jù)線MOSI）。2024/1/5636.2片內(nèi)外設(shè)SPI總線接口——引腳描述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?024/1/5646.2片內(nèi)外設(shè)SPI總線接口——引腳描述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)沒有被選擇時(shí)，將該信號(hào)驅(qū)動(dòng)為高阻態(tài)；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。2024/1/5656.2片內(nèi)外設(shè)

SPI總線接口——發(fā)送與接收

2024/1/5666.2片內(nèi)外設(shè)

SPI總線接口——發(fā)送與接收將數(shù)據(jù)寫到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)。2024/1/5676.2片內(nèi)外設(shè)SPI總線接口——總線連接SPI總線可在軟件的控制下構(gòu)成各種簡單的或復(fù)雜的系統(tǒng)，如：1個(gè)主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LPC2000系列微控制器中高位在前或低位在前是可通過軟件設(shè)置的。2024/1/568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2024/1/569單主多從SPI總線接口——總線連接2024/1/570多機(jī)互為主從SPI總線接口——總線連接2024/1/5716.2片內(nèi)外設(shè)SPI總線接口——應(yīng)用示例2024/1/5726.2片內(nèi)外設(shè)SPI總線接口——應(yīng)用示例SPI連接時(shí)，應(yīng)特別注意串行I/O芯片的輸入輸出特性。輸入芯片串行數(shù)據(jù)輸出應(yīng)有三態(tài)控制端。未選中的輸出端處于高阻態(tài)。否則應(yīng)外加三態(tài)門。MCU連接1個(gè)輸入芯片時(shí)無此要求。輸出芯片的串行數(shù)據(jù)輸入應(yīng)有允許控制端。只有在芯片允許時(shí)，SCK脈沖才把串行數(shù)據(jù)移入該芯片。若沒有允許控制端，應(yīng)增加外部門電路。2024/1/573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)2024/1/5746.3總線接口簡介LPC2200系列具有開放的外部總線，而LPC2100系列則總線不開放，但是可以通過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：并行SRAM并行FlashUSB接口液晶模塊網(wǎng)絡(luò)接口等設(shè)備2024/1/5756.3總線接口并行SRAM——概述SRAM為靜態(tài)RAM存儲(chǔ)器，讀寫速度極高，常用來作變量/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。不能直接使用SRAM引導(dǎo)程序運(yùn)行。DRAM為動(dòng)態(tài)RAM存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)容量大價(jià)格便宜。采用MOS電路和電容作為存儲(chǔ)元件，需要定時(shí)刷新。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。2024/1/5766.3總線接口并行SRAM——SRAMSRAM器件種類繁多，這里以IS61LV25616AL為例。該芯片是美國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。地GND電源VDD空NC高字節(jié)選擇低字節(jié)選擇寫使能輸出使能芯片使能數(shù)據(jù)輸入/出I/O0～I(xiàn)/O15地址輸入A0～A17管腳描述管腳名2024/1/577IS61LV25616AL工作模式6.3總線接口并行SRAM——SRAM2024/1/5786.3總線接口并行SRAM——SRAM

芯片IS61LV25616AL與LPC2200的連接如下圖所示。地址總線A1~A18,A0未使用數(shù)據(jù)總線使用Bank0，所以片選連接在CS02024/1/5796.3總線接口并行SRAM——PSRAMPSRAM以CellularRAM的MT45W4ML16PFA為例。CellularRAM是一系列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；器件包含頁面模式讀訪問，可看作是異步讀協(xié)議的帶寬增加的擴(kuò)展特性。為了能在異步存儲(chǔ)器總線上實(shí)現(xiàn)無縫操作，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/寫性能沒有明顯影響。MT45W4ML16PFA是CellularRAM的一種，是一個(gè)4Meg×16位的64Mb器件。為了減少功耗，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。2024/1/580并行SRAM——PSRAM功能框圖2024/1/5816.3總線接口并行SRAM——PSRAM總線操作模式2024/1/582并行SRAM——PSRAM與LPC2000硬件連接圖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。2024/1/5836.3總線接口并行Flash——概述FLASH存儲(chǔ)器又稱閃存，是一種在線多次擦除的非易失性存儲(chǔ)器。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)器主要分為兩種一種為NOR型FLASH，一種為NAND型FLASH。2024/1/5846.3總線接口并行Flash——NOR型與NAND型FLASH的區(qū)別接口差別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口來串行存取數(shù)據(jù)，各產(chǎn)品操作方法可能不相同。通常是采用8個(gè)引腳來傳送控制、地址和數(shù)據(jù)信息。讀寫的基本單位NOR型FLASH操作是以“字”為基本單位；NAND型FLASH操作是以“頁面”為基本單位，頁大小一般為512字節(jié)。性能比較NOR型FLASH的地址線和數(shù)據(jù)線是分開的，傳輸效率很高，程序可以在芯片內(nèi)執(zhí)行。NOR型的讀速度比NAND型稍快一些；NAND型的寫入速度比NOR型快很多(由于NAND型讀寫的基本單位為“頁面”，所以對(duì)于小量數(shù)據(jù)的寫入，總體速度要比NOR型慢)；2024/1/5856.3總線接口并行Flash——NOR型與NAND型的區(qū)別容量和成本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)過程更為簡單，價(jià)格也就相應(yīng)地降低了。NOR型FLASH占據(jù)了容量為1～16MB閃存市場的大部分，而NAND型FLASH只是用在8～128MB的產(chǎn)品當(dāng)中，這也說明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、SecureDigital、PCCards和MMC存儲(chǔ)卡市場上所占份額最大。2024/1/5866.3總線接口并行Flash——NOR型與NAND型的區(qū)別軟件支持在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(MemoryTechnologyDrivers)。NAND型和NOR型FLASH在進(jìn)行寫入和擦除操作時(shí)都需要MTD(說明，MTD已集成在FLASH芯片內(nèi)部，它是對(duì)FLASH進(jìn)行操作的接口)。2024/1/5876.3總線接口并行Flash——NOR型Flash存儲(chǔ)器以SST39VF160為例，介紹NOR型FLASH結(jié)構(gòu)及操作。SST39VF160是SST公司的CMOS多功能FLASH（MPF）器件，容量為2M字節(jié)，16位數(shù)據(jù)寬度(2字節(jié))，工作電壓2.7～3.6V。由SST高性能SuperFlash技術(shù)制造，提供了固定的擦除和編程時(shí)間，與擦除/編程周期數(shù)無關(guān)。芯片管腳配置如下圖。2024/1/588并行Flash——NOR型Flash存儲(chǔ)器符號(hào)管腳名稱功能A19～A0地址輸入存儲(chǔ)器地址。扇區(qū)擦除時(shí)，A19～A11用來選擇扇區(qū)。塊擦除時(shí)，A19～A15用來選擇塊。DQ15～DQ0數(shù)據(jù)輸入/輸出讀周期內(nèi)輸出數(shù)據(jù)，寫周期內(nèi)輸入數(shù)據(jù)。寫周期內(nèi)數(shù)據(jù)內(nèi)部鎖存。OE#或CE#為高時(shí)輸出為三態(tài)。CE#芯片使能CE#為低時(shí)啟動(dòng)器件開始工作。OE#輸出使能數(shù)據(jù)輸出緩沖器的門控信號(hào)。WE#寫使能控制寫操作。VDD電源供給電源電壓：2.7～3.6VVss地NC不連接懸空管腳SST39VF160管腳描述NOR型FLASH存儲(chǔ)器采用SRAM接口，地址線和數(shù)據(jù)線是分開的。2024/1/589并行Flash——NOR型Flash存儲(chǔ)器模式CE#OE#WE#DQ地址讀VILVILVIHDOUTAIN編程VILVIHVILDINAIN擦除VILVIHVILX扇區(qū)或塊地址，芯片擦除時(shí)為XXH等待VIHXX高阻X寫禁止XVILX高阻/DOUTXXXVIH高阻/DOUTX器件標(biāo)識(shí)符軟件模式VILVILVIHSST39VF160工作模式選擇2024/1/5906.3總線接口并行Flash——NOR型Flash存儲(chǔ)器NOR型FLASH存儲(chǔ)器容量越來越大，為了方便數(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)為2K字。讀操作，可對(duì)任何地址的任何字節(jié)進(jìn)行，不受限制；寫操作，以字進(jìn)行編程。編程前扇區(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。2024/1/5916.3總線接口并行Flash——NOR型Flash存儲(chǔ)器SST39VF160的存儲(chǔ)器操作由命令來啟動(dòng)。命令通過標(biāo)準(zhǔn)微處理器寫時(shí)序?qū)懭肫骷?。將WE#拉低、CE#保持低電平來寫入命令。地址總線上的地址在WE#或CE#的下降沿（無論哪一個(gè)后產(chǎn)生下降沿）被鎖存。數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)在WE#或CE#的上升沿（無論哪一個(gè)先產(chǎn)生上升沿）被鎖存。存儲(chǔ)器操作命令如下表所示。2024/1/5926.3總線接口并行Flash——NOR型Flash存儲(chǔ)器命令時(shí)序第1個(gè)總線寫周期第2個(gè)總線寫周期第3個(gè)總線寫周期第4個(gè)總線寫周期第5個(gè)總線寫周期第6個(gè)總線寫周期地址數(shù)據(jù)地址數(shù)據(jù)地址數(shù)據(jù)地址數(shù)據(jù)地址數(shù)據(jù)地址數(shù)據(jù)字編程5555HAAH2AAAH55H5555HA0HWA3數(shù)據(jù)扇區(qū)擦除5555HAAH2AAAH55H5555H80H5555HAAH2AAAH55HSax30H塊擦除5555HAAH2AAAH55H5555H80H5555HAAH2AAAH55HBax50H芯片擦除5555HAAH2AAAH55H5555H80H5555HAAH2AAAH55H5555H10H軟件ID入口5555HAAH2AAAH55H5555H90HCFI查詢?nèi)肟?555HAAH2AAAH55H5555H98H軟件ID退出/CFI退出XXHF0H軟件ID退出/CFI退出5555HAAH2AAAH55H5555HF0H2024/1/593SST39VF160與LPC2000連接圖并行Flash——NOR型Flash存儲(chǔ)器2024/1/5946.3總線接口并行Flash——NAND型Flash存儲(chǔ)器以K9F2808U0C為例，介紹NAND型結(jié)構(gòu)及操作SAMSUNG公司生產(chǎn)的NAND型FLASH存儲(chǔ)器存儲(chǔ)容量為16M×8Bit工作電壓為2.7～3.6V。528字節(jié)的頁編程操作時(shí)間為200μs16K字節(jié)的塊擦除操作時(shí)間為2ms。頁面的數(shù)據(jù)以每個(gè)字50ns的速度被讀出。片內(nèi)寫控制自動(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。2024/1/595256字節(jié)256字節(jié)16字節(jié)

頁面寄存器1DEVICE=32K頁=1024塊1塊=32頁8bit1DEVICE=32K頁=1024塊

=(256+256+16)

32K=(29+24)

215=224+219

=16M+0.5M字節(jié)=128M+4Mbit

=132Mbit

（16M*8的Flash）K9F2898U0C芯片存儲(chǔ)陣列2024/1/5966.3總線接口并行Flash——NAND型Flash存儲(chǔ)器對(duì)K9F2808U0C的操作是通過將特定的指令數(shù)據(jù)寫到芯片指令寄存器中實(shí)現(xiàn)，指令與時(shí)序的定義如下表所示。功能第一個(gè)周期第二個(gè)周期忙時(shí)可接受的命令讀數(shù)據(jù)寄存器(數(shù)據(jù)區(qū))00h/01h-讀數(shù)據(jù)寄存器(空閑區(qū))50h-讀器件ID90h-復(fù)位FFh-O頁編程80h10h塊擦除60hD0h讀狀態(tài)70h-O2024/1/597并行Flash——NAND型Flash存儲(chǔ)器K9F2808U0C與LPC2000連接圖2024/1/5986.3總線接口USB（D12）——概述USB總線主要用于USB設(shè)備與USB主機(jī)間通信，特別為USB設(shè)備與主機(jī)間大量數(shù)據(jù)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、移動(dòng)硬盤、USB接口打印機(jī)等功能。2024/1/599USB（D12）6.3總線接口管腳排列內(nèi)部框圖2024/1/5100USB（D12）PDIUSBD12是一款性價(jià)比很高的USB器件，完全符合USB1.1版規(guī)范。PDIUSBD12管腳排列及內(nèi)部功能框圖如下圖所示。6.3總線接口管腳排列內(nèi)部框圖2024/1/51016.3總線接口USB（D12）——總線接口PDIUSBD12的硬件接口和外部存儲(chǔ)器接口類似，可以當(dāng)作一片外部RAM芯片來進(jìn)行訪問。LPC2200微控制器的外部數(shù)據(jù)總線與地址總線是分開的，所以PDIUSBD12的DATA0~DATA7可以直接與LPC2200的數(shù)據(jù)總線的D0~D7直接相連就可以構(gòu)成訪問PDIUSBD12的數(shù)據(jù)總線了。LPC2200微控制器訪問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PDIUSBD12的A0則需要與LPC2200的地址線A0相連了。管腳排列數(shù)據(jù)總線接口地址鎖存片選線讀選通引腳寫選通引腳2024/1/5102PDIUSBD12與LPC2200電路原理圖6.3總線接口USB（D12）2024/1/51036.3總線接口USB（D12）PDIUSBD12與LPC2100電路原理圖2024/1/51046.3總線接口USB（D12）——硬件電路設(shè)計(jì)要點(diǎn)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。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。D+/D–線上應(yīng)串接18歐的匹配電阻。2024/1/51056.3總線接口液晶接口——概述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（英文的簡寫為LCD）就是利用液晶態(tài)物質(zhì)的液晶分子排列狀態(tài)在電場中改變而調(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。2024/1/51066.3總線接口液晶接口——液晶屏分類按顯示原理分：TN（TwistNematic）扭曲向列型、STN（SuperTwistNematic）超扭曲向列型、TFT（ThinFilmTransistor）薄膜晶體管型等。按顏色分：單色屏、4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。2024/1/51076.3總線接口液晶接口——觸摸屏四線電阻式觸摸屏（簡稱四線式觸摸屏）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。觸摸屏的兩個(gè)金屬導(dǎo)電層分別用來測量X軸和Y軸方向的坐標(biāo)。用于X坐標(biāo)測量的導(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。2024/1/51086.3總線接口液晶接口——觸摸屏2024/1/51096.3總線接口液晶接口——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平行電壓場中，觸點(diǎn)處的電壓值可以在Y+（或Y-）電極上反映出來，通過測量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)，通過測量X+（或X-）電極的電壓，便可得知觸點(diǎn)Y坐標(biāo)。在使用觸摸屏?xí)r，需要一個(gè)ADC轉(zhuǎn)換器將模擬信號(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。常見的觸摸屏控制器如：ADS7843/7846、MK715等等。2024/1/51106.3總線接口液晶接口——觸摸屏2024/1/51116.3總線接口液晶接口——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使用，用戶只要將其與微控制器連接，即可進(jìn)行圖形顯示輸出控制。2024/1/51126.3總線接口液晶接口——點(diǎn)陣式液晶模塊2024/1/51136.3總線接口液晶接口——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240×128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。2024/1/5114液晶接口——點(diǎn)陣式液晶模塊引腳符號(hào)說明備注1FG顯示屏框架外殼地接地2Vss電源地3Vdd電源（+5V）4VoLCD驅(qū)動(dòng)電壓（對(duì)比度調(diào)節(jié)負(fù)電壓輸入）5Wr寫操作信號(hào)，低電平有效6Rd讀操作信號(hào)，低電平有效7CE片選信號(hào)，低電平有效8C/DC/D=H時(shí)，Wr=L：寫命令；Rd=L：讀狀態(tài)C/D=L時(shí)，Wr=L：寫數(shù)據(jù)；Rd=L：讀數(shù)據(jù)9Reset復(fù)位，低電平有效10-17DB0-7數(shù)據(jù)總線位0-718FS字體選擇，為高時(shí)6*8字體，為低時(shí)8*8字體19VoutDC-DC負(fù)電源輸出20、21LED+/-背光燈電源正/負(fù)端SMG240128A點(diǎn)陣圖形液晶模塊引腳說明2024/1/51156.3總線接口液晶接口——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)傳輸字節(jié)數(shù)/行、字符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：5.0VMCU接口：8位并行數(shù)據(jù)接口最大驅(qū)動(dòng)液晶點(diǎn)陣：單色640×128（單屏）支持存儲(chǔ)器大?。?4K字節(jié)SRAM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5×8、6×8、7×8、8×8字符（CGROM）可管理外部2K字節(jié)的CGRAM（8×8字符）驅(qū)動(dòng)LCD占空比：1/16～1/128低功耗：顯示期間電流典型值3.3mA2024/1/5116T6963C讀寫操作時(shí)序圖液晶接口——點(diǎn)陣式液晶模塊2024/1/5117SMG240128A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2024/1/5118SMG240128A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：0x83000000命令操作地址：0x83000002液晶接口——點(diǎn)陣式液晶模塊2024/1/51196.3總線接口網(wǎng)絡(luò)接口——概述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)沒有以太網(wǎng)接口，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，100Mbps的有LAN91C111等，這里主要介紹RTL8019AS和LAN91C111。2024/1/51206.3總線接口網(wǎng)絡(luò)接口——RTL8019簡介RTL8019AS是一種高度集成的以太網(wǎng)控制芯片，能簡單地實(shí)現(xiàn)PlugandPlay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)，可以避免更多的沖突的發(fā)生。而Microsoft'sPlugandPlay功能就可以為用戶減輕對(duì)資源配置的煩惱（如IRQ、I/Oaddress等）。2024/1/51216.3總線接口網(wǎng)絡(luò)接口——RTL8019簡介2024/1/51226.3總線接口網(wǎng)絡(luò)接口——RTL8019簡介器件特性支持PnP自動(dòng)檢測模式；支持EthernetII和IEEE802.310Base5,10Base2,10BaseT；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Microsoft’sPlugandPlay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；在10BaseT下支持自動(dòng)極性修正；支持8路中斷請(qǐng)求（IRQ）；支持16位I/O地址；內(nèi)建16KSRAM；支持四盞可編程診斷LED。2024/1/5123管腳排列內(nèi)部功能框圖網(wǎng)絡(luò)接口——RTL8019簡介2024/1/51246.3總線接口網(wǎng)絡(luò)接口——與LPC2000的硬件電路設(shè)計(jì)

RTL8019AS與LPC2200一般通過外部總線進(jìn)行連接。假設(shè)連接關(guān)系如下表所示。RTL8019AS功能LPC2200SD0~SD15RTL8019AS數(shù)據(jù)總線D0~D15SA0~SA4RTL8019AS地址總線A1~A5SA8RTL8019AS地址總線A22SA5RTL8019AS地址總線nCS3IORBRTL8019AS讀使能（低電平有效）nOEIOWBRTL8019AS寫使能（低電平有效）nWEINT0RTL8019AS中斷輸出信號(hào)INT_N（P0.7）RSTDRVRTL8019AS復(fù)位輸入信號(hào)NET_RST（P0.6）2024/1/5125網(wǎng)絡(luò)接口——與LPC2200的硬件電路設(shè)計(jì)2024/1/5126網(wǎng)絡(luò)接口——與LPC2100的硬件電路設(shè)計(jì)2024/1/51276.3總線接口網(wǎng)絡(luò)接口——LAN91C111簡介器件特性支持PnP自動(dòng)檢測模式；支持10/100Mbps全雙工模式；軟件兼容8位或16位、32位CPU訪問模式；芯片內(nèi)部32位數(shù)據(jù)總線；支持?jǐn)?shù)據(jù)突發(fā)傳輸；支持多種嵌入式處理器外部總線；內(nèi)建8KBFIFO緩存。2024/1/51286.3總線接口網(wǎng)絡(luò)接口——LAN91C111簡介管腳排列圖2024/1/5129管腳排列圖內(nèi)部框圖6.3總線接口網(wǎng)絡(luò)接口——LAN91C111簡介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。2024/1/51306.3總線接口網(wǎng)絡(luò)接口——

與LPC2200的硬件電路設(shè)計(jì)LAN91C111功能LPC2200D0～D15LAN91C111數(shù)據(jù)總線D0～D15A1～A3LAN91C111地址總線A1～A3A8LAN91C111地址總線A22A5LAN91C111地址總線nCS2IORBLAN91C111讀使能（低電平有效）nOEIOWBLAN91C111寫使能（低電平有效）nWEnBE2～nBE3LAN91C111高16位數(shù)據(jù)選通VCCnBE0～nBE1LAN91C111低16位數(shù)據(jù)選通BLE0～BLE12024/1/51316.3總線接口網(wǎng)絡(luò)接口——

與LPC2200的硬件電路設(shè)計(jì)LAN91C111功能LPC2200AENLAN91C111總線控制nCS2nADSLAN91C111總線控制GNDLCLKLAN91C111總線控制GNDnCYCLELAN91C111總線控制VCCW/nRLAN91C111總線控制VCCnRDYRTNLAN91C111總線控制VCCnLDEVLAN91C111總線控制懸空nVLBUSLAN91C111總線控制VCCARDYLAN91C111總線控制管腳懸空INT0LAN91C111中斷輸出信號(hào)INT_N（P0.7）RESETLAN91C111復(fù)位輸入信號(hào)NET_RST（P0.6）2024/1/5132網(wǎng)絡(luò)接口——

與LPC2200的硬件電路設(shè)計(jì)2024/1/5133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)2024/1/51346.4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硬盤接口等。2024/1/51356.4其它外設(shè)并行打印機(jī)——概述打印機(jī)是重要的輸出設(shè)備，很多測控儀器都需要用它來長久保存數(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：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體積，降低成本，但開發(fā)難度很大。使用成品微型打印機(jī)，這是常用的方式。采用這種方式可減少設(shè)備的體積，微型打印機(jī)的可選范圍也比較大，而且很多微型打印機(jī)的接口也比較統(tǒng)一。缺點(diǎn)是成本比較高。使用普通打印機(jī)。采用這種方式成本最低，且接口統(tǒng)一，可選的范圍廣，開發(fā)難度最低。不過，其體積龐大，工作環(huán)境要求高，不能在工業(yè)環(huán)境下使用。2024/1/51366.4其它外設(shè)并行打印機(jī)——概述從接口方面來說，打印機(jī)分為標(biāo)準(zhǔn)并行打印機(jī)、標(biāo)準(zhǔn)串行打印機(jī)、USB接口打印機(jī)、專用接口打印機(jī)及它們的組合。因?yàn)閁SB接口在微型打印機(jī)中還不普及，所以不作更多的介紹，下面介紹并行打印機(jī)和串行打印機(jī)的接口。2024/1/5137并行打印機(jī)—打印機(jī)接口信號(hào)（打印機(jī)端）引腳信號(hào)名稱方向描述1/STROBEI數(shù)據(jù)選通觸發(fā)脈沖，上升沿時(shí)讀入數(shù)據(jù)2～9D0～D7I/O并行數(shù)據(jù)的第0至第7位，高電平為“1”10/ACKO低電平表示數(shù)據(jù)已被接受而且打印機(jī)準(zhǔn)備好接收下一數(shù)據(jù)11BUSYO高電平表示打印機(jī)正忙，不能接收數(shù)據(jù)12POUTO高電平表示打印機(jī)無紙13SELO高電平表示打印機(jī)在線14/AUTOFEEDI低電平使打印機(jī)自動(dòng)換行15n/c-沒有使用160V——邏輯地17CHASSISGND——屏蔽地18+5VPULLUPO+5VDC（50mAmax）19～29GND——信號(hào)地30/GNDRESET——/RESET的信號(hào)地31/RESETI低電平復(fù)位打印機(jī)32/FAULTO故障（低電平表示打印機(jī)沒有聯(lián)機(jī)）330V——信號(hào)地34n/c-沒有使用35+5VO+5VDC36/SLCTINI選擇輸入（低電平請(qǐng)求打印機(jī)聯(lián)機(jī)，高電平迫使打印機(jī)停止聯(lián)機(jī)）2024/1/5138引腳信號(hào)名稱方向描述1/STROBEO數(shù)據(jù)選通觸發(fā)脈沖，上升沿時(shí)數(shù)據(jù)有效2～9D0～D7O并行數(shù)據(jù)的第0至第7位，高電平為“1”10/ACKI低電平表示打印機(jī)已接受數(shù)據(jù)而且準(zhǔn)備好接收下一數(shù)據(jù)11BUSYI高電平表示打印機(jī)正忙，不能接收數(shù)據(jù)12PEI高電平表示打印機(jī)無紙13SELI高電平表示打印機(jī)在線14/AUTOFDO低電平使打印機(jī)自動(dòng)換行15/ERRORI高電平表示打印機(jī)無故障16/INITO低電平使打印機(jī)初始化17/SELINO選擇輸入（低電平請(qǐng)求打印機(jī)聯(lián)機(jī)，高電平迫使打印機(jī)停止聯(lián)機(jī)）18～25GND—信號(hào)地并行打印機(jī)—打印機(jī)接口信號(hào)（CPU端）2024/1/5139并行打印機(jī)——接口實(shí)例不是必須的，使用可以增加LPC2000的安全性。選擇50～500歐姆為保證輸出的驅(qū)動(dòng)能力，數(shù)據(jù)口必須增加長線驅(qū)動(dòng)器2024/1/51406.4其它外設(shè)并行打印機(jī)——煒煌熱敏打印機(jī)煒煌熱敏打印機(jī)能在安靜的打印環(huán)境里保持最小的噪聲，廣泛應(yīng)用于醫(yī)療儀器或其它需要安靜打印的儀器上。高速打印、高分辨率的圖象效果還能打印出優(yōu)美鮮明的輪廓甚至是清晰的品牌標(biāo)志和條碼，具有較高的性價(jià)比。WH153具有面板式和平臺(tái)式兩種基本形式，接口有并行和串行兩種方式。2024/1/51416.4其它外設(shè)型號(hào)打印頭紙寬/mm每行點(diǎn)數(shù)打印速度每行字符數(shù)（5×7）/漢字?jǐn)?shù)（16×16）接口WH153PAM-15357.5±0.538430mm/秒24-48/9-19并口WH153PTM-15357.5±0.538430mm/秒24-48/9-19并口WH153SAM-15357.5±0.538430mm/秒24-48/9-19串口WH153STM-15357.5±0.538430mm/秒24-48/9-19串口注：“A”表示面板式；“T”表示平臺(tái)式。面板式微打平臺(tái)式微打煒煌微型打印機(jī)產(chǎn)品列表2024/1/51426.4其它外設(shè)并行打印機(jī)——煒煌熱敏打印機(jī)WH系列打印機(jī)的并行接口與標(biāo)準(zhǔn)并行接口CENTRONICS兼容，并行連接方式的面板式和平臺(tái)式插座引腳序號(hào)如下圖所示。2024/1/5143面板式引腳平臺(tái)式引腳信號(hào)方向說明11-STB入數(shù)據(jù)選通觸發(fā)脈沖，上升沿時(shí)讀入數(shù)據(jù)。32DATA1入并行數(shù)據(jù)第1位，當(dāng)其邏輯為“1”時(shí)為“高”電平。1910-ACK出回答脈沖，“低”電平表示數(shù)據(jù)已被接受而且打印機(jī)準(zhǔn)備好接收下一數(shù)據(jù)。2111BUSY出“高”電平表示打印機(jī)正“忙”，不能接收數(shù)據(jù)。23PE—接地。2513SEL出打印機(jī)內(nèi)部經(jīng)電阻上拉“高”電平，表示打印機(jī)在線。415-ERR出打印機(jī)內(nèi)部經(jīng)電阻上拉“高”電平，表示無故障。2,6,8,2614,16,17空腳。10－2425－18GND—接地，邏輯“0”電平。并行打印機(jī)——煒煌熱敏打印機(jī)2024/1/51446.4其它外設(shè)串行打印機(jī)——煒煌熱敏打印機(jī)WHxxxSx型打印機(jī)的串行接口與RS-232C標(biāo)準(zhǔn)兼容，因此可直接將打印機(jī)與IBMPC相接。串行接口方式的面板式和平臺(tái)式插座引腳序號(hào)如下圖所示。

可以利用LPC2000的UART1與該打印機(jī)接口，WH系列打印機(jī)的串行接口所需要的信號(hào)在UART1上均存在，只要把這些信號(hào)通過232電平轉(zhuǎn)換后一一對(duì)應(yīng)地連接到串行打印機(jī)上即可。2024/1/5145串行打印機(jī)——煒煌熱敏打印機(jī)10針面板式9孔面板式平臺(tái)式信號(hào)方向說明532TxD入打印機(jī)從主計(jì)算機(jī)接收數(shù)據(jù)685CTS出該信號(hào)高電平時(shí)，表示打印機(jī)正“忙”不能接受數(shù)據(jù)，而當(dāng)該信號(hào)低電平時(shí)，表示打印機(jī)“準(zhǔn)備好”，可以接收數(shù)據(jù)266DSR出該信號(hào)為“SPACE”狀態(tài)表示打印機(jī)“在線”957GND—信號(hào)地118DCD出信號(hào)CTS10--+5V出直流+5V3A電源輸入端2024/1/51466.4其它外設(shè)CF卡及IDE硬盤接口——概述CF卡是一種大容量存儲(chǔ)設(shè)備，目前已廣泛應(yīng)用在數(shù)碼相機(jī)、PDA、MP3、工控機(jī)等嵌入式系統(tǒng)中。CF卡有PC卡I/O、MEMORY及TrueIDE等3種模式，而TrueIDE模式兼容IDE硬盤，該模式比其它的兩種模式更實(shí)用，是3種模式中使用較多的一種。所以只介紹CF卡在TrueIDE模式下的接口。256MBCF卡5GB硬盤CF卡2024/1/5147I-IORD34IA03217GND50O-VS133IA04216I/OD10149I-CS1132IA05215I/OD09148I/OD15131IA06214I/OD08147I/OD14130VCC13O-PDIAG46I/OD13129IA07212O-DASP45I/OD12128IA08211IRFU444I/OD11127IA09210ORFU43O-CD126I-ATASEL9OIORDY42O-CD225IA1028I-RESET41