《单片机原理及实用技术第4章spce061a硬件系统》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单片机原理及实用技术第4章spce061a硬件系统（140页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第4章 SPCE061A硬件系统,4.1 并行输入/输出端口 4.2 系统时钟与复位电路 4.3 定时器/计数器 4.4 A/D(模/数)转换器 4.5 DAC音频输出 4.6 串行设备输入/输出端口SIO 4.7 通用异步串行通信口UART 4.8 工作方式 思考题,4.1 并行输入/输出端口,4.1.1 I/O端口结构 SPCE061A提供了位控制结构的I/O端口，每一位都可以单独定义为输入或输出方式，通常对某一位的设定包括三个基本项：数据向量Data、属性向量Attribution和方向控制向量Direction，如图4.1所示。三个向量的每个对应位组合在一起形成一个控制字，用来定义相应
2、I/O口位的输入、输出状态和工作方式，如表4.1所示。,图4.1 并行I/O端口结构,表4.1 I/O端口控制器设置,4.1.2 端口设置寄存器 (1) P_IOA_Data(读/写)(7000H) A口数据单元：用于向A口写入或从A口读出数据。当A口处于输入状态时，读A口管脚电平状态，写入数据将写到A口的数据寄存器；当A口处于输出状态时，写入输出数据到A口的数据寄存器。 (2) P_IOA_Buffer (读/写) (7001H) A口数据向量单元：用于向数据向量寄存器写入或从该寄存器读出数据。当A口处于输入状态时，写入是将A口的数据向量写入A口的数据寄存器，读出是从A口数据寄存器内读数据；
3、当A口处于输出状态时，写入输出数据到A口的数据寄存器。,(3) P_IOA_Dir(读/写) (7002H) A口方向向量单元：用来设置A口是输入还是输出。该方向控制向量寄存器可以写入或从该寄存器内读出方向控制向量，Dir位决定了端口位的输入/输出方向，即0为输入，1为输出。 (4) P_IOA_Attrib(读/写)(7003H) A口属性向量单元：用于A口属性向量的设置。 (5) P_IOA_Latch(读)(7004H) A口数据锁存单元：读该单元以锁存A口上的输入数据，用于进入睡眠状态前，触键唤醒功能的启动(参见睡眠/唤醒部分)。,(6) P_IOB_Data(读/写)(7005H)
4、B口数据单元：用于向B口写入或从B口读出数据。当B口处于输入状态时，读的是B口管脚电平状态，写入是将数据写入B口的数据寄存器；当B口处于输出状态时，写入数据到B口的数据寄存器。 (7) P_IOB_Buffer(读/写)(7006H) B口数据向量单元：用于向数据寄存器写入或从该寄存器读出数据。当B口处于输入状态时，写入是将数据写入B口的数据寄存器，读出则是从B口数据寄存器里读数据；当B口处于输出状态时，写入数据到B口的数据寄存器。 (8) P_IOB_Dir(读/写)(7007H) B口方向向量单元：用于设置IOB口的状态，0为输入，1为输出。,(9) P_IOB_Attrib(读/写)(7
5、008H) B口属性向量单元：用于设置IOB口的属性。 例如：假设需要IOA0是下拉输入管脚，则相应的Data、Attribution和Direction对应位的值被置为000；如果需要IOA1是带唤醒功能的悬浮式输入管脚，则Attribution、Data和Direction的值被置为010，见表4.1。 与其它的单片机相比，除了每个I/O 端口可以单独定义其状态外，每个对应状态下的I/O 端口电路都是内置的，实际应用中不需要外接电阻(见图4.1)。例如，设A口为带下拉电阻的输入口，在连接硬件时不需在片外接下拉电阻，只需将三个向量的对应位设为000即可。,4.1.3 工作方式设置 1. 控制
6、组合 方向向量_Dir、属性向量_Attr和数据向量_Data分别代表三个控制口，这三个口中每个对应位组合在一起形成一个控制字，定义相应I/O口位的工作方式。 Dir位决定端口位的输入/输出方向，0为输入，1为输出。 Attr位决定在端口位的工作方式。在输入状态下是悬浮式输入还是非悬浮式输入，0为带上拉或下拉电阻式输入，1为悬浮式输入。在输出状态下，决定其输出是反相输出还是同相输出，0为反相输出，1为同相输出。, Data位在端口位的输入状态下被写入时，与Attr位组合在一起形成输入方式的控制字(Attr Data)00 01 10 11，以决定输入口是带唤醒功能的下拉电阻式、带唤醒功能的上拉
7、电阻式、带唤醒功能的悬浮式、不带唤醒功能的悬浮式输入等。Data位在端口位的输出状态下写入的是输出数据，不过数据是经过反相器输出还是经过同相缓存器输出，则由Attr位来决定。 例如：假设要把A口的b0位定义成下拉电阻式的输入口，则A口_Dir、_Attr 和_Data 向量的三个相应的b0位应组合为000。 如果要将A口的b1位定义成悬浮式并具有唤醒功能的输入口，则只需将_Dir、_Attr和_Data向量中相应的b1位组合设置为010 即可。,例1 设置IOA15IOA12为带数据缓存器的低电平输出口，IOA11IOA8为带数据缓存器的高电平输出口，IOA7IOA4为带上拉电阻的输入口，IO
8、A3IOA0为带下拉电阻的输入口。 解：设置端口功能只需对相关的寄存器进行相应的设置即可。 IOA15IOA12 IOA11IOA8 IOA7IOA4 IOA3IOA0 Dir: 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 FF00H Attr: 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 FF00H Data: 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0FF0H,编程： R1 = 0xFF00 P_IOA_Dir=R1 /设置A口的属性向量 P_IOA_Attrib=R1 /设置A口的属性向量 R1 = 0x0FF0 /设置A口
9、的数据向量 P_IOA_Data=R1 由此可见，SPCE061A端口设置是非常方便灵活的。,2. 睡眠与唤醒 A口的IOA0IOA7作为唤醒源常用于键盘输入，要激活IOA0IOA7唤醒功能，必须读P_IOA_Latch单元，以此来锁存IOA0IOA7管脚上的键状态，随后系统才可通过指令进入低功耗的睡眠状态。当有键按下时，IOA0IOA7的输入状态将不同于其在进入睡眠前被锁存的状态，从而唤醒系统。,3. 端口操作 当作为输入口时，所读的数值来自不同地方，读P_IOA_Data是A口的管脚上的当前状态，读P_IOA_Buffer是来自数据寄存器的值。 当A口作为输出口时，数据都是写到A口的数据寄
10、存器，这种读写方式可以节省许多用于存放端口数据的RAM空间。 注意：如果直接读引脚的数据，有时会发生错误。如用某端口驱动三极管的基极，当引脚输出为1时，三极管导通，引脚的电平比拉到低电平(0.7 V左右)，若从引脚直接读取数据，则读为0，发生了错误。此时，从Buffer读寄存器的状态就不会有错误。,例2 在单步运行程序期间将A口的任意管脚接VDD，通过观察寄存器表中的R2、R3的值可观察到P_IOA_Data、P_IOA_Buffer二者的不同。 程序： .include hadware.inc /包含头文件 .code .public _main /主程序 _main: R1=0x0000
11、/设置A口为带下拉电阻的输入口,P_IOA_Data=r1 /设置A口的数据向量 P_IOA_Attrib=r1 /设置A口的属性向量 P_IOA_Dir=r1 /设置A口的方向向量 /此时将A口的任一端口接高电平/ R3=P_IOA_Data /把P_IOA_Data中的值送到寄存器R3 R2=P_IOA_Buffer/把P_IOA_Buffer中的值送到寄存器R2 WAIT: NOP JMP WAIT /主程序循环,例3 读端口与读Buffer的区别。 _main: R1=0xFFFF /设置B口为带反向器的低电平输出 P_IOB_Dir=R1 P_IOB_Data=R1 R1=0x000
12、0 P_IOB_ Attrib=R1 R1=0x0000 /向寄存器写入0x0000 P_IOB_Data=R1 /此时检测B口的电平为高/ R3=P_IOB_Buffer /读回Buffer的值为0x0000 LOOP: NOP JMP LOOP /主程序循环,例4 设置A口低8位为带上拉电阻的输入口用来输入按键信号，B口低8位为带数据缓存器的高电平输出口，外接发光二极管。当有键按下时，对应的灯点亮，key1按下，B0口LED点亮依此类推。硬件电路如图4.2所示。,图4.2 例4硬件连接图,程序如下： R1=0x0000 P_IOA_Dir=R1 /设置A口的方向向量 P_IOA_Attr=
13、R1 /设置A口的属性向量 P_IOA_Data=R1 /设置A口为下拉输入 R2=0x00FF /R2的值为0x00FF P_IOB_Dir=R2 /设置B口的方向向量 P_IOB_Attr=R2 /设置B口的属性向量 P_IOB_Data=R2 /设置B口低8位为同相输出 /设已经取到键值在keycode单元，判断键值并输出显示的程序/,LOOP7： R2=P_IOA_Data /是第七键按下，IOB6口输出高电平 R2&=0x0040 /确保只有IOB6口输出高电平 P_IOB_Data=R2 JMP _MAIN,4.1.4 B口的特殊功能 1. 特殊功能,表4.2 B口的特殊功能,2.
14、 寄存器设置 (1) 单个IOB2或IOB3口可设置为外部中断输入口。 (2) 设置P_FeedBack单元，再将IOB2(IOB3)和IOB4(IOB5)之间接一个电阻和电容，电路连接如图4.3所示。形成反馈电路以产生振荡信号，此信号可作为外部中断源EXT1 或EXT2输入，当然此时所得到的中断频率为RC振荡器的频率。由于该频率较高，所以通常情况下都是通过(1)获得外部中断信号。此特殊功能仅运用于当外部电路需要用到一定频率的振荡信号时，可以在IOB2(IOB3)端获得。,当P_FeedBack(写)(7009H)单元的FBKEN2(FBKEN3)位被置为“1”时，IOB2、IOB4或IOB3
15、、IOB5之间的反馈结构如表4.3所示。,表4.3 P_FeedBack(7009H)设置,IOB8的控制向量TAON的设置如下： TAON为0：IOB8是普通I/O 端口。 TAON为1：IOB8是APWMO端口。 注意： (1) TAON TimerA脉宽调制输出APWMO的允许信号，详见4.3节。 (2) APWMO TimerA脉宽调制的输出信号，详见4.3节。,例5 以下程序说明如何编程使得通过在IOB2和IOB4之间连接一个RC电路形成反馈回路，以获得振荡源频率。 /将IOB4设置成悬浮式输入口，IOB2设置成反相输出口 R1=0x0004 /R1=0000 0000 0000 0
16、100B P_IOB_Dir=R1 R1=0x0010 P_IOB_Attrib=R1 P_IOB_Data=R1 R1=0x0004 /设定IOB2、IOB4为特殊功能 P_FeedBack=R1,4.2 系统时钟与复位电路,4.2.1 时钟电路 SPCE061A单片机的时钟电路采用外接时钟源方式，推荐使用晶体振荡器，频率采用32 768 Hz。电路如图4.3所示。,图4.3 SPCE061A 时钟电路,4.2.2 锁相环PLL(Phase Lock Loop)振荡器 PLL电路的作用是将系统提供的实时时钟基频(32 768Hz)进行倍频调整至49.152 MHz、40.960 MHz、32.
