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1、嵌入式系统原理与接口技术,NEUSOFT Institute of information Technology .ChengDu 成都东软信息技术学院计算机系 杨宗德 028-82878167 Y,第 5 章 ARM接口设计技术,本章主要内容： 键盘接口 LED显示器接口 LCD显示器接口 触摸屏接口 通讯接口 中断接口 A/D和D/A转换器接口 ARM的JTAG接口,芯片S3C44B0X,本章主要基于芯片S3C44B0X，介绍其多个接口。S3C44B0X是基于ARM7TDMI的体系结构,是ARM公司最早为业界普遍认可并且赢得最广泛应用的处理核。芯片S3C44B0X具有71个通用多功能输入输
2、出引脚，这些I/O口的应用是S3C44BOX处理器的基础应用，分别包含在如下7组端口中： 1个10位输出端口端口A； 1个11位输出端口（端口B）； 1个16位输入输出端口（端口C）； 2个8位输入输出端口（端口D和G）； 2个9位输入输出端口（端口E和F）。,键盘概述,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： 机械式按键 电容式按键 薄膜式按键 霍耳效应按键,LED显示器接口概述,LED(Light Emitting Diode)常称为七段发光二极管, 在专用的微型计算机系统中,特别是在嵌入式控制系统中, 应用非常普遍。它价格低廉、体积小、功耗低，而可靠
3、性又很好，因此，从单板微型机、袖珍计算机到许多微型机控制系统及数字化仪器都用LED作为输出显示。,用ARM芯片实现LED显示接口,1接口电路,用ARM芯片实现LED显示接口,2.初始化程序如下。 （1）设置PCONF、PCONG寄存器,由于需要设定端口F、G为输出口，因此，在端口工作之前设置: rPCONF 001 001 001 01 01 01 01 01 B0 x12555； rPCONG 01 01 01 01 01 01 01 01 B0 x5555; （2）设置PUPF、PUPG寄存器,设置内部上拉电阻的语句为: rPUPF=0 x00; /使能PF0-7的内部上拉电阻 rPUPG
4、=0 x00; /使能PG0-7的内部上拉电阻,LCD显示器接口概述,液晶显示是一种被动的显示，它不能发光，只能使用周围环境的光。 基本原理是通过给不同的液晶单元供电，控制其光线的通过与否，从而达到显示的目的。 LCD有三种显示方式：反射型，透射型和透反射型。 市面上出售的LCD有两种类型： 一种是带有驱动电路的LCD显示模块，这种LCD可以方便地与各种低档单片机进行接口； 另一种是LCD显示屏，没有驱动电路，需要与驱动电路配合使用,LCD控制器,LCD 控制器用来把定位在系统存储器中的视频缓冲区的LCD图象数据传输到LCD驱动器，并产生必须的LCD控制信号 。,REGBANK具有18个可编程
5、寄存器，用于配置LCD控制器 LCDCDMA为专用DMA VIDPRCS 从LCDCDMA 接收数据，将相应格式的数据通TIMEGEN包含可编程的逻辑 TIMEGEN部分产生VFRAME, VLINE, VCLK, VM等信号。,触摸屏的接口设计,1 .触摸屏的驱动芯片ADS7843典型接口 触摸屏的控制采用专用芯片，专门处理是否有笔或手指按下触摸屏，并在按下时分别给两组电极通电，然后将其对应位置的模拟电压信号经过A/D转换送回处理器。S3C44B0选取PG口与ADS7843接口，共使用PG2 - PG7的6条口线,也可以选择其他的I/O口，但注意不要与I/O口上已经设定的功能相冲突其中，X+
6、、Y+、X-、Y-引脚直接与触摸屏的相应管脚相连。,触摸屏的接口设计,2 编程实现 利用连接好的电路设置PCONG寄存器如下： rPCONG = Ox015f； 其中，PENIRQ最好加上内部上拉，设置为: rPUPGOx80。 （1）读取触摸点坐标程序: 编程采用固定参考电压模式，因此SER/DFR=1。首先检测PENIRQ是否为低电平，如果为低电平，则认为有接触；否则认为触摸屏没有接触。利用软件模拟DIN, DOUT和DCLK上的3线串行传输时序，将读取的x或Y坐标数值的控制字串行送入ADS7843,然后再串行读出坐标值。最后将X和Y轴坐标值送串口显示即可。 （2）送控制字并读取结果子程序
7、。,串行通信概述,串行数据传送模式： 单工 半双工 全双工 串行通信方式： 同步通信 异步通信,S3C44BOX内部集成的UART,S3C44B0X UART单元提供了两个异步串口（SIO），每个SIO可以操作在中断模式或DMA模式，支持波特率最大为115.2kbps, 每个SIO通道包含都有一个16字节的接收与发送FIFO缓冲区。 每个UART模块包含以下几个部件：波特率发生器，发送器，接收器和控制单元。,UART操作,数据发送 数据接收 动流控制（AFC） 非自动流控制（通过软件控制nRTS和nCTS） 调制解调器接口,中断DMA请求产生器,S3C44BOX的每个UART都有7个状态信号：
8、接收FIFO/缓冲区数据准备好、发送FIFO缓冲区空、发送移位寄存器空、溢出错误、奇偶校验错误、帧错误和中止，所有这些状态都由对应的UART状态寄存器(UTRSTATn/UERSTATn)中的相应位来表现。 当接收器要将接收移位寄存器的数据送到接收FIFO,它会激活接收FIFO满状态信号，如果控制寄存器中的接收模式选为中断模式，就会引发接收中断。 当发送器从发送FIFO中取出数据送到发送移位寄存器，那么FIFO空状态信号将会被激活。如果控制寄存器中的发送模式选为中断模式，就会引发发送中断。,与FIFO有关的中断,波特率发生器,波特率发生器以MCLK作为时钟源 每个UART的波特率发生器为传输提
9、供了串行移位时钟。波特率时钟由通过时钟源的16分频及一个由UART波特率除数寄存器(UBRDIVn)指定的16位除数决定。 UBRDIVn（取整）（MCLK（波特率16）-1,回送模式与红外通信模式,回送模式:S3C44BOX的UART提供的一个测试模式。在这种模式下，发送出的数据会立即被接收。这一特性用于校验运行处理器内部发送和接收通道的功能，这种模式可以通过设置UART控制寄存器(UCONn)中的回送位来实现。 红外通信模式：S3C44BOX的UART模块支持红外线（IR)发送和接收。可以通过设置UART控制寄存器(UCONn)中的红外模式位来选择这一模式。,S3C44BOX的UART 的
10、应用,1.电路接口和I/O口设置 S3C44BOX的串行应用接口电路中的PC12,PC13,PE1,PE2是多功能I/O口，因此，在编写串口数据收发程序之前，首先需要对PC口和PE口的工作模式进行设置。 Rpconc = Ox0f000000|rPCONC; rPUPC = 0 x3000; /设置内部上拉 rPCONE = (rPCONE ,S3C44BOX的UART 的应用,2.UART初始化 对UART口的可配置参数进行初始化，使其能够按照所要求的通讯方式进行通讯。对UART口进行初始化的设置程序见课本P*。 3.字符发送程序Uart_SendByte()见课本P* 。 4.字符接收程序
11、Uart_GetByte()见课本P*。,USB接口概述,USB(通用串行总线)接口正在被用于多种嵌入式系统设备的数据通信中，如移动硬盘、数码相机、PDA、高速数据采集设备等。它是由Compaq、HP、Intel、Lucent、Microsoft、NEC和Philips七家公司联合推出的新一代标准接口总线。是一种连接外围设备的机外总线。 其主要性能特点如下： 提供机箱外的热即插即用功能 ； 每个USB系统中有个主机，采用“级联”方式USB总线可连接多个外部设备； 适用于带宽范围在几千位秒（Kb/s)一几百兆位l秒(Mb/s）的设备； 低成本的电缆和连接器； 具有错误检测和处理机制； 较低的协议
12、开销带来了高的总线性能； 支持主机与设备之间的多数据流和多消息流传输 。,USB系统组成,一个USB系统由三部分来描述： USB主机：在任一USB系统中只有一个主机，到主计算机系统的USB接口被称作主控制器。 USB设备：分为Hub（集线器）和Function（功能）两大类。Hub提供到USB的附加连接点，功能为主机系统提供附加的性能。 USB互连：USB互连指的是USB设备与主机的连接和通信方式，它包括总线拓扑结构、内层关系、数据流模型和USB调度表。 USB总线用来连接各USB设备和USB主机 。,USB的物理接口,USB总线的电缆有4根导线：一对标准尺寸的双绞信号线和一对标准尺寸的电源线
13、。 USB总线支持的数据传输率有三种：高速信令位传输率为480Mbs；全速信令位传输率为12Mbs;低速信令位传输率为1.5Mb/s。 USB2.0支持在主控制器与Hub之间用高速传输全速和低速数据，而Hub与设备之间以全速或低速传输数据，这种支持能力可以将全速设备和低速设备对高速设备可用带宽的影响减到最小。,USB的总线协议,USB是一种查询(Polling）总线，由主控制器启动所有的数据传输。USB上所挂连的外设通过由主机调度的( Host-Scheduled）、基于令牌的（Token-Based）协议来共享USB带宽。 大部分总线事务涉及3个包的传输 ： 令牌包 (Token Packe
14、t) 数据包（Data Packet） 握手包（Handshake Packet） 主控制器和Hub之间的某些总线事务涉及4个包的传输，这些类型的事务用来管理主机与全/低速设备之间的数据传输。 主机与设备端点之间的USB数据传输模型被称作管道，管道有两种类型：流和消息。,USB接口工作原理,USB设备最大的特点就是即插即用，之所以能够这样，是因为USB协议规定在主机启动或USB设备插入系统时都要对设备进行配置。就是按照USB协议，在USB主机与USB设备之间进行的一系列“问答”过程 。从而主机知道了设备的情况以及该如何与设备通讯，并为设备设置一个唯一的地址 。 在配置阶段主机也了解了设备端点的
15、使用情况，便可以通过这些端点来进行特定传输方式的通讯。对于标准USB设备，操作系统带有它的驱动，而不需要编写专门的主机驱动程序。但这样就必须为它选择一种标准命令集；但对于非标准设备，则可以自定义一套请求指令集，并需要编写专门的主机驱动程序来实现对USB设备的操作。,以太网接口概述,以太网以其高度灵活、相对简单、易于实现的特点，成为当今最重要的一种局域网建网技术。通常所说的以太网主要是指以下3种不同的局域网技术: 以太网/IEEE 802.3 采用同轴电缆作为网络介质，传输速率达到10 Mbps。 100 Mbps以太网 又称为快速以太网，采用双纹线作为网络介质，传输速率达到100 Mbps。
16、1000 Mbps以太网 又称为千兆以太网，采用光缆或双纹线作为网络介质，传输速率达到1000 Mbps(1 Gbps)。,以太网工作原理,以太网最早是由Xeros公司开发的一种基带局域网技术； 使用同轴电缆作为网络介质； 以太网采用广播机制； 采用载波多路访问和碰撞检测(CSMA/CD)机制； 数据传输速率达到10 Mbps； 以太网IEEE 8023通常使用专门的网络接口卡或通过系统主电路板上的电路实现。,以太网的传输编码,曼彻斯特编码 差分曼彻斯特编码,以太网帧格式,在以太网帧中，同步位、分隔位、填充位和校验位这几个字段都是由以太网控制器自动产生的； 人们所关心的只是目的地址、源地址、类型和数据这4个字段的内容； 所有数据位的传输由低位开始(传输的位流使用曼彻斯特编码)； 以太网的冲突退避算法是由硬件自动执行的;,以太网控制器RTL8019,RTL8019是高度集成的以太网控制器，为即插即用式NE2000兼容网络适配器提供了简易的解决方案。RTL8019共有32个输入输出地址，对应地址偏移量为00hlFh。RTL8019的内部寄存器是分
