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1、第3章 输入/输出设备接口技术,1、通用I/O端口结构（GPIO）,3.1 通用I/O端口,GPIO端口： PORT数据寄存器、DDR数据方向寄存器。,输出：置“1”，输出数据；,DDR方向寄存器：,输入：置“0”，输入数据。,117个GPIO端口： 1个23位的Port A； 2个11位的Port B、H； 3个16位的Port C、D、E、G； 1个 8位的Port F。,2、接口电路 通过端口D的GPD1、GPD0控制发光二极管轮流闪烁。,端口D控制寄存器,GPDCON= GPDCON,GPDDAT= GPDDAT,GPDCON= GPDCON,GPDDAT= GPDDAT,例题1，判断
2、D端口的输入/输出状态及高低电平,3.2 A/D转换器接口,S3C2410A包含 一个8通道的A/D转换器。 10位分辨率。 采样电压范围是03.3V。,讨论1 当参考电压为3.3V时，输入电压为2.0V，采集的数字量为多少？,1、ADC内部结构及ADC控制器相关寄存器,A/D转换器和触摸屏接口电路,（1）ADC控制寄存器（ADCCON）,A/D转换的转换时间计算。 例，PCLK为50MHz，PRESCALER=49； 所有10位转换时间为 50 MHz/(49+1)=1MHz 转换时间为1/(1M/5 cycles)=5us 注意： 完成一次A/D转换需要5个时钟周期。A/D转换器的最 大工
3、作时钟为2.5MHz，所以最大的采样率可以达到 500kbit/s。,1、要使A/D 转换器正常启动，预分频因子取50，应向ADCCON写入什么控制字？,2、要启动A/D 转换器读第2号通道数据启动（预分频因子取16），应向ADCCON写入什么控制字？,例题2,（2）ADC触摸屏控制寄存器（ADCTSC）,在正常A/D转换时，AUTO_PST和XY_PST都置成0即可，其他各位与触摸屏有关，不需要进行设置。,（3）ADC转换数据寄存器（ADCDAT0和ADCDAT1）,在触摸屏应用中，分别使用ADCDAT0和ADCDAT1保存X位置和Y位置的转换数据。对于正常的A/D转换，使用ADCDAT0来
4、保存转换后的数据。,（4）ADC启动延时寄存器（ADCDLY）,思考1 如何判断ADC转换完成？ 如何启动ADC转换？,A/D转换的数据可以通过中断或查询的方式来访问，如果是中断方式，则全部的转换时间（从A/D转换的开始到数据读出）要更长。 如果是查询方式，则要检测ADCCON15（转换结束标志位）来确定从ADCDAT寄存器读取的数据是否是最新的转换数据。 A/D转换开始的一种方式是将ADCCON0置为1， 另一种方式是将ADCCON1置为1，这时只要有读转换数据的信号，A/D转换就会同步开始。,A/D转换的流程图,2、ADC接口编程,例题3、ADC转换,定义与AD转换相关的寄存器 定义如下：
5、 #define rADCCON（*（volatile unsigned*）0 x58000000） /ADC控制寄存器 #define rADCTSC（*（volatile unsigned*）0 x58000004） /ADC触摸屏控制寄存器 #define rADCDLY（*（volatile unsigned*）0 x58000008） /ADC启动或间隔延时寄存器 #define rADCDAT0（*（volatile unsigned*）0 x5800000c）/ADC转换数据寄存器0 #define rADCDAT1（*（volati1e unsigned*）0 x5800001
6、0）/ADC转换数据寄存器 对A/D转换器进行初始化 程序中的参数ch表示所选择的通道号，程序如下： void AD_Init（unsigned char ch） rADCDLY=100; /ADC启动或间隔延时 rADCTSC=0; /选择ADC模式 rADCCON=（114）|（496）|（ch3）|（02）|（01）|（0）; /设置ADC控制寄存器 ,获取A/D的转换值 程序中的参数ch表示所选择的通道号，程序如下： int Get_AD（unsigned char ch） int i； int val= 0; i f （ch7） return 0; /通道不能大于7 for（i=0;
7、 i 4）; /为转换准确，除以16取均值 ,例题4、 预分频值为32，采集07个信道，进行ADC转换。,3.3 LCD显示接口,1、LCD基本结构,2、LCD显示原理,在LCD中，通过给不同的液晶单元供电，控制其光线的通过与否，达到显示的目的。 在LCD中，显示面板薄膜被分成很多小栅格， 每个栅格由一个电极控制， 通过改变栅格上电极的电压状态，来控制栅格内液晶分子的排列，从而控制光路的通断。,偏振片透光原理： 偏振片只允许偏振方向与它的偏振化方向平行的光透过，如果让两个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与第二个偏振片的偏振化方向垂直，光不能通过第二个偏振片。,如果有光线进
8、入,通过第一个偏振片后，将被液晶分子逐渐改变偏振方向，由于光线沿着液晶分子排列的方向传播，光线最终将从另一端射出。,彩色LCD利用三原色混合的原理显示不同的色彩。在彩色LCD中，每一个像素都是由3格液晶单元格构成的，其中每一个单元格前面都分别有红色、绿色或蓝色的过滤片，光线经过过滤片的处理变成红色、蓝色或者绿色，利用三原色的原理，组合出不同的色彩。,彩色显示原理,问题： LCD如何显示黄色、白色？,问题： 如何生成红光？,3、LCD类型,段式液晶,字符型液晶,图形点阵式液晶,根据液晶材料和液晶效应分为TN、STN、TFT 等几类。,STN-LCD(超扭曲向列型液晶显示器） Super Twis
9、tedNematic-LCD,TFT-LCD(薄膜型液晶显示器） Thin Film Transistor-LCD,4、 S3C2410A的LCD控制器,一块LCD屏显示图像，不但需要LCD驱动器，还需要有相应的LCD控制器。通常LCD驱动器会以COF/COG的形式与LCD玻璃基板制做在一起，而LCD控制器则由外部电路来实现。而S3C2410内部已经集成了LCD控制器，因此可以很方便地去控制各种类型的LCD屏。 S3C2410A的LCD控制器支持单色，4级、16级灰度LCD显示，以及8位彩色、12位彩色LCD显示，彩色显示采用RGB的格式，通过软件编程可以实现332的RGB调色格式。 可以通过
10、对LCD控制器中的各寄存器写入不同的值，来配置不同尺寸、不同的垂直和水平像素点、数据宽度、接口时间及刷新率的LCD。,LCD控制器的结构框图,S3C2410A的LCD控制器内部结构方框图如图所示，由REGBANK、LCDCDMA、VIDPRCS、TIMEGEN和LPC3600等模块组成。 REGBANK 是LCD控制器的寄存器组，具有17个用于配置LCD控制器的可编程寄存器和25616的调色存储器。用来对LCD控制器的各项参数进行设置。 LCDCDMA 则是LCD控制器专用的DMA信道，负责将视频资料从系统总线（System Bus）上取来，通过 VIDPRCS 从VD23:0发送给LCD屏。
11、 TIMEGEN 和 LPC3600 负责产生 LCD屏所需要的控制时序，例如VSYNC、HSYNC、VCLK、VDEN，然后从 VIDEO MUX 送给LCD屏。,S3C2410A LCD控制器的外部接口信号有33个，包括24个数据位和10个控制位： （1）VSYNC：垂直同步信号（TFT） LCD控制器和LCD驱动器之间的帧同步信号。该信号告诉LCD屏的新的一帧开始了，LCD控制器在一个完整帧显示完成后立即插入一个帧信号，开始新一帧的显示。 （2）HSYNC：水平同步信号（TFT） LCD控制器和LCD驱动器之间的水平同步脉冲信号。该信号用于用指示新的一行扫描信号的开始。 （3）VCLK：
12、像素时钟信号（TFT） LCD控制器和LCD驱动器之间的像素时钟信号，由LCD控制器送出的数据在VCLK的上升沿处送出，在VCLK的下降沿处被LCD驱动器采样。LCD屏的驱动IC是通过采集VCLK信号来接受RGB数据。,（4）VD23，0：LCD像素点数据输出端口（TFT）,R、G、B分别占用8位，顺序依次从高到低。 （5）VDEN：LCD驱动器的AC信号（TFT） VDEN信号被LCD驱动器用于改变行和列的电压极性，从而控制像素点的显示或熄灭。 （6）LEND:行结束信号（TFT），LCD驱动器在每扫描一行像素后给出该信号。 （7）LCD_PWREN：LCD面板电源使能控制信号，由LCDCO
13、N5的PWREN位控制。 （8）LCDVF0: SEC TFT信号 OE （9）LCDVF1: SEC TFT信号REV （10）LCDVF2: SEC TFT信号REVB,5、LCD显示数据格式,一个320240个像素，8bit的256色LCD，显示数据格式什么样？,每个像素占一个字节，每个字节中有RGB格式（332或者233）的区分，具体由硬件决定。例如332的RGB格式如图a所示，红、绿、蓝三个颜色分量分别占3位、3位、2位。 8位256彩色显示的显示缓存器与LCD屏上的像素点是对应的，每个字节对应LCD上的一个像素点，如图b所示。 在彩色图像显示时，要在显示缓存区SDRAM中存放显示数
14、据，缓存区的数据会直接显示到LCD屏上。改变该显示缓存区内数据，LCD显示屏上的图像随之变化。,图a,图b,讨论？ 为什么数据存放在显示缓存区SDRAM中，然后直接显示到LCD屏上？,6、LCD编程基本内容,1）设置LCD类型，例如，STN 8八位彩色模式,2）LCD像素，例如，320*240,3）设置控制信号VFRAME、VLINE、VCLK和数据信号VD0-VD23等， 分别在GPCCON，GPDCON中选择相应功能。,4）设置视频数据缓冲区的地址,详细内容，参照S3C2410A处理器和 LCD液晶屏说明书。,3.4 触摸屏接口,触摸屏的应用案例？,1、触摸屏的分类,电阻式触摸屏 1）四线
15、电阻式触摸屏 2）五线电阻式触摸屏 3）六线电阻式触摸屏 4）七线电阻式触摸屏 电容式触摸屏 1）单点触摸屏 2）多点触摸屏 红外线触摸屏 超声波触摸屏,（IPhone）,2、触摸屏的结构和工作原理,透明导电材料,ITO：ITO 是Indium Tin Oxides的缩写。 ITO 是一种N型氧化物半导体-氧化铟锡,ITO薄膜即铟锡氧化物半导体透明导电膜,通常有两个性能指标:电阻率和透光率。特性是当厚度降到1800个埃（埃10-10米）以下时会突然变得透明，透光率为80，再薄下去透光率反而下降，到300埃厚度时又上升到80。 一般是通过真空离子溅射工艺将ITO薄膜镀到塑料或者玻璃上。 ITO中
16、其透过率和阻值分别由In2O3与Sn2O3之比例来控制,通常Sn2O3:In2O3=1:9. 电阻式触摸屏和电容式触摸屏都用到ITO材料。,触摸屏为什么是透明的？,触摸屏和LCD屏，哪个放在上面？,1）电阻式触摸屏,结构,四线制的测量坐标位置原理,如何测量点坐标（x，y）？,测量X坐标： 1）在X+，X-两电极加上一个电压Vref，Y+接一个高阻抗的ADC。 2）两电极间的电场呈均匀分布，方向为X+到X-。 3）手触摸时，两个导电层在触摸点接触，触摸点X层的电位被导至Y层所接的ADC，得到电压Vx。 4）通过 Lx/L= Vx/Vref， 即可得到x点的坐标。,Y轴的坐标可同理将Y+，Y-接上电压Vref，然后X+电极接高阻抗ADC得到。,2）电容式触摸屏,当人手碰到感应电极时，电极和地之间的电容由原来的Cp变为Cp+2Cf，显然增大了。,当用户触摸电容屏时，由于人体电场，用户手指头和工作面形成一个耦合电容。 因为工作面上接有
