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1、第6讲 嵌入式系统的I/O模块6 61 1 复位电路复位电路复位电路复位电路6 62 2 时钟时钟时钟时钟6 63 I/O3 I/O模块模块模块模块6 64 4 译码器译码器译码器译码器6 65 5 定时器定时器定时器定时器/ /计数器计数器计数器计数器6 66 SPI6 SPI6 67 UART7 UART6 68 8 通用并行接口通用并行接口通用并行接口通用并行接口6 69 9 其它其它其它其它I/OI/O嵌入式系统的IO模块最新课件第6讲 嵌入式系统的I/O模块嵌嵌嵌嵌入入入入式式式式处处处处理理理理器器器器上上上上通通通通常常常常集集集集成成成成了了了了大大大大量量量量的的的的I/OI
2、/O电电电电路路路路。开开开开发发发发嵌嵌嵌嵌入入入入式式式式系系系系统统统统时时时时，可可可可根根根根据据据据系系系系统统统统需需需需求求求求选选选选择择择择嵌嵌嵌嵌入入入入式式式式处处处处理理理理器器器器，而而而而不不不不是是是是选选选选择择择择了了了了嵌嵌嵌嵌入入入入式式式式处处处处理理理理器器器器后后后后再再再再另另另另外外外外配配配配合合合合设设设设计计计计I/OI/O电电电电路路路路。目目目目前前前前，嵌嵌嵌嵌入入入入式式式式处处处处理理理理器器器器上上上上集集集集成成成成的的的的I/OI/O功功功功能能能能完全满足应用的需求，基本上无需扩展。完全满足应用的需求，基本上无需扩展。完
3、全满足应用的需求，基本上无需扩展。完全满足应用的需求，基本上无需扩展。嵌嵌嵌嵌入入入入式式式式处处处处理理理理器器器器种种种种类类类类很很很很多多多多，但但但但集集集集成成成成的的的的I/OI/O接接接接口口口口基基基基本本本本上上上上是是是是标标标标准准准准化化化化的的的的，只只只只是不同厂家的产品可能编程方法上有所差异。是不同厂家的产品可能编程方法上有所差异。是不同厂家的产品可能编程方法上有所差异。是不同厂家的产品可能编程方法上有所差异。嵌入式系统的IO模块最新课件第6讲 嵌入式系统的I/O模块6 61 1 复位电路复位电路复位电路复位电路 复复复复位位位位电电电电路路路路用用用用于于于于
4、完完完完成成成成硬硬硬硬件件件件的的的的初初初初始始始始化化化化，一一一一般般般般有有有有阻阻阻阻容容容容复复复复位位位位电电电电路路路路、专专专专用用用用复复复复位位位位电电电电路路路路、手手手手动动动动复复复复位位位位电路等。电路等。电路等。电路等。6 61 11 1 阻容（阻容（阻容（阻容（RCRC）复位电路）复位电路）复位电路）复位电路 VccVccRST/VRST/VPDPD(8051)(8051)VssVss8.2k8.2k10F10FVccVccqq最最最最简简简简单单单单的的的的复复复复位位位位电电电电路路路路。上上上上电电电电瞬瞬瞬瞬间间间间RST/VPDRST/VPD端端端
5、端的的的的电电电电位位位位与与与与VccVcc相相相相同同同同，随随随随着着着着充充充充电电电电电电电电流流流流的的的的减减减减少少少少，RST/VPDRST/VPD电电电电位位位位逐逐逐逐渐渐渐渐下下下下降降降降，按按按按 图图图图 中中中中 的的的的 电电电电 路路路路 参参参参 数数数数 ， 时时时时 间间间间 常常常常 数数数数 RC=1010-RC=1010-68.2103=82ms68.2103=82ms，只只只只要要要要VccVcc的的的的上上上上升升升升时时时时间间间间不不不不超超超超过过过过1ms1ms，振振振振荡荡荡荡器器器器建建建建立立立立时时时时间间间间不不不不超超超超
6、过过过过10ms10ms，该该该该时时时时间间间间常常常常数数数数足足足足以以以以保保保保证证证证完完完完成成成成复复复复位操作。位操作。位操作。位操作。qq其其其其它它它它嵌嵌嵌嵌入入入入式式式式处处处处理理理理器器器器可可可可以以以以根根根根据据据据各各各各自自自自的的的的复复复复位位位位时时时时间间间间要要要要求求求求，适适适适当当当当选选选选取电阻、电容的参数，设计相应的取电阻、电容的参数，设计相应的取电阻、电容的参数，设计相应的取电阻、电容的参数，设计相应的RCRC复位电路。复位电路。复位电路。复位电路。 嵌入式系统的IO模块最新课件第6讲 嵌入式系统的I/O模块6 61 12 2
7、手动复位电路手动复位电路手动复位电路手动复位电路 手手手手动动动动复复复复位位位位通通通通常常常常配配配配合合合合自自自自动动动动复复复复位位位位电电电电路路路路工工工工作作作作。通通通通常常常常的的的的设设设设计计计计是是是是手手手手动动动动复复复复位位位位开开开开关关关关产产产产生生生生的的的的复复复复位位位位信信信信号号号号接接接接在在在在复复复复位位位位电电电电路路路路上上上上，而而而而不不不不是是是是直直直直接接接接接接接接在在在在处处处处理理理理器器器器的的的的复复复复位位位位信信信信号号号号输输输输入入入入端端端端上上上上，防防防防止手动复位开关的抖动。止手动复位开关的抖动。止手
8、动复位开关的抖动。止手动复位开关的抖动。RST/VRST/VPDPD80518051C 10FC 10FR R1 1 10 10R R2 2 1k 1k+5V+5V嵌入式系统的IO模块最新课件第6讲 嵌入式系统的I/O模块6 61 13 3 看门狗复位看门狗复位看门狗复位看门狗复位 看看看看门门门门狗狗狗狗电电电电路路路路的的的的工工工工作作作作原原原原理理理理是是是是：正正正正常常常常工工工工作作作作的的的的嵌嵌嵌嵌入入入入式式式式系系系系统统统统的的的的程程程程序序序序，可可可可以以以以设设设设计计计计成成成成每每每每个个个个确确确确定定定定的的的的时时时时间间间间必必必必然然然然运运运运
9、行行行行其其其其中中中中的的的的某某某某一一一一部部部部分分分分代代代代码码码码，如如如如果果果果在在在在一一一一个个个个用用用用户户户户设设设设定定定定的的的的最最最最大大大大时时时时间间间间内内内内没没没没有有有有运运运运行行行行其其其其中中中中的的的的某某某某一一一一部部部部分分分分代代代代码码码码或或或或某某某某几几几几部部部部分分分分代代代代码码码码，则则则则认认认认为为为为系系系系统统统统出出出出了了了了问问问问题题题题，程程程程序序序序不不不不能能能能正正正正常常常常运运运运行行行行，于于于于是是是是看看看看门门门门狗狗狗狗电电电电路路路路产产产产生生生生复复复复位位位位信信信信
10、号号号号，使使使使处处处处理理理理器器器器强强强强制制制制复复复复位位位位，系系系系统从复位向量处重新运行。统从复位向量处重新运行。统从复位向量处重新运行。统从复位向量处重新运行。嵌入式系统的IO模块最新课件第6讲 嵌入式系统的I/O模块嵌入式系统应用软件的主框架如下：嵌入式系统应用软件的主框架如下：嵌入式系统应用软件的主框架如下：嵌入式系统应用软件的主框架如下：Main()Main() while(1) while(1)/(1)(1) /to do /to do ：软件代码：软件代码：软件代码：软件代码（2 2） reset_watchdog();reset_watchdog();/ / (
11、3)(3)/to do /to do ：软件代码：软件代码：软件代码：软件代码 （4 4） （1 1）是嵌入式）是嵌入式）是嵌入式）是嵌入式应应应应用程序的典型代用程序的典型代用程序的典型代用程序的典型代码码码码形式，一个无限循形式，一个无限循形式，一个无限循形式，一个无限循环环环环；（2 2）和和和和（4 4）表表表表示示示示实实实实际际际际执执执执行行行行的的的的代代代代码码码码段段段段，代代代代码码码码段段段段内内内内没没没没有有有有无无无无限限限限或或或或超超超超长长长长循循循循环环环环或或或或长长长长时时时时间间间间等等等等待待待待等等等等指指指指令令令令，使使使使（3 3）处处处处
12、的的的的代代代代码码码码reset_watchdog()reset_watchdog()每每每每隔隔隔隔一一一一定定定定时时时时间间间间就就就就会会会会执执执执行行行行一一一一次次次次（“ “喂喂喂喂狗狗狗狗” ”），其其其其功功功功能能能能是是是是复复复复位位位位看看看看门门门门狗狗狗狗定定定定时时时时器器器器的的的的计计计计数数数数初初初初值值值值，使使使使定定定定时时时时器器器器不不不不溢溢溢溢出出出出。如如如如果果果果程程程程序序序序出出出出了了了了问问问问题题题题，使使使使（3 3）处处处处的的的的代代代代码码码码未未未未能能能能执执执执行行行行，则则则则看看看看门门门门狗狗狗狗定定
13、定定时时时时器器器器就就就就会会会会溢溢溢溢出出出出，溢出脉冲接到溢出脉冲接到溢出脉冲接到溢出脉冲接到处处处处理器的复位信号上，使理器的复位信号上，使理器的复位信号上，使理器的复位信号上，使处处处处理器理器理器理器强强强强制复位，重新开始运行。制复位，重新开始运行。制复位，重新开始运行。制复位，重新开始运行。嵌入式系统的IO模块最新课件第6讲 嵌入式系统的I/O模块6 61 14 4 专用复位电路专用复位电路专用复位电路专用复位电路 RCRC复复复复位位位位电电电电路路路路成成成成本本本本低低低低，简简简简单单单单，但但但但功功功功能能能能较较较较差差差差。专专专专用用用用复复复复位位位位电电
14、电电路路路路是是是是一一一一种种种种专专专专用用用用ICIC，其其其其输输输输出出出出就就就就是是是是复复复复位位位位信信信信号号号号（高高高高电电电电平平平平复复复复位位位位信信信信号号号号、低低低低电电电电平平平平复复复复位位位位信信信信号号号号或或或或两两两两者者者者同同同同时时时时具具具具备备备备）。有的还将电压监视、电池电量监视等功能集成在一起成为处理器监视电路。有的还将电压监视、电池电量监视等功能集成在一起成为处理器监视电路。有的还将电压监视、电池电量监视等功能集成在一起成为处理器监视电路。有的还将电压监视、电池电量监视等功能集成在一起成为处理器监视电路。VccVccGNDGNDR
15、esetResetReset*Reset*电源检测输入电源检测输入电源检测输入电源检测输入手动复位输入手动复位输入手动复位输入手动复位输入嵌入式系统的IO模块最新课件第6讲 嵌入式系统的I/O模块6 61 15 5 软件复位软件复位软件复位软件复位 软软软软件件件件复复复复位位位位是是是是通通通通过过过过软软软软件件件件设设设设置置置置一一一一个个个个特特特特殊殊殊殊功功功功能能能能寄寄寄寄存存存存器器器器的的的的相相相相应应应应位位位位完完完完成成成成处处处处理理理理器器器器的的的的复复复复位位位位，其其其其复复复复位位位位结结结结果果果果同同同同硬硬硬硬件件件件复复复复位位位位的的的的效效
16、效效果果果果完完完完全全全全一一一一样样样样。软软软软件件件件复复复复位位位位后后后后，程程程程序序序序从从从从复复复复位位位位向向向向量量量量处处处处开开开开始运行。始运行。始运行。始运行。 注注注注意意意意：软软软软件件件件复复复复位位位位同同同同程程程程序序序序直直直直接接接接跳跳跳跳转转转转到到到到复复复复位位位位向向向向量量量量处处处处执执执执行行行行的的的的效效效效果果果果是是是是不不不不一一一一样样样样的的的的。软软软软件件件件复复复复位位位位后后后后，系系系系统统统统所所所所有有有有寄寄寄寄存存存存器器器器会会会会被被被被重重重重新新新新初初初初始始始始化化化化，而而而而直直直
17、直接接接接跳跳跳跳转转转转不不不不会会会会初初初初始始始始化化化化硬硬硬硬件件件件寄寄寄寄存器。存器。存器。存器。嵌入式系统的IO模块最新课件第6讲 嵌入式系统的I/O模块 时时时时钟钟钟钟电电电电路路路路用用用用于于于于产产产产生生生生处处处处理理理理器器器器工工工工作作作作的的的的时时时时钟钟钟钟信信信信号号号号。通通通通用用用用计计计计算算算算机机机机通通通通常常常常使使使使用用用用分分分分离离离离的的的的时时时时钟钟钟钟电电电电路路路路，如如如如82848284时时时时钟钟钟钟芯芯芯芯片片片片。嵌嵌嵌嵌入入入入式式式式系系系系统统统统为为为为了了了了节节节节省省省省电电电电路路路路，通
18、通通通常常常常把把把把时时时时钟钟钟钟电电电电路路路路集集集集成成成成在在在在处处处处理理理理器器器器内内内内部部部部，外外外外部部部部只只只只需需需需要要要要接接接接晶晶晶晶体体体体即即即即可可可可。嵌嵌嵌嵌入入入入式式式式系系系系统统统统的的的的时时时时钟钟钟钟电电电电路路路路有有有有RCRC时时时时钟钟钟钟、石英晶体、石英振荡器、锁相倍频时钟、多时钟源等几种形式。石英晶体、石英振荡器、锁相倍频时钟、多时钟源等几种形式。石英晶体、石英振荡器、锁相倍频时钟、多时钟源等几种形式。石英晶体、石英振荡器、锁相倍频时钟、多时钟源等几种形式。6 62 21 RC1 RC时钟时钟时钟时钟 RCRC时时时
19、时钟钟钟钟源源源源通通通通常常常常用用用用于于于于MCUMCU，其其其其振振振振荡荡荡荡频频频频率率率率的的的的稳稳稳稳定定定定性性性性较较较较低低低低，但但但但功功功功耗耗耗耗较较较较低低低低，在在在在家家家家用电路的控制方面用途较广。用电路的控制方面用途较广。用电路的控制方面用途较广。用电路的控制方面用途较广。6 62 2 时钟时钟时钟时钟嵌入式系统的IO模块最新课件第6讲 嵌入式系统的I/O模块6 62 22 2 石英晶体石英晶体石英晶体石英晶体 石石石石英英英英晶晶晶晶体体体体时时时时钟钟钟钟电电电电路路路路，其其其其振振振振荡荡荡荡电电电电路路路路集集集集成成成成在在在在处处处处理理
20、理理器器器器内内内内部部部部，处处处处理理理理器器器器外外外外部部部部引引引引出出出出2 2个个个个引引引引脚，分别是放大器的输入和输出，石英晶体接在脚，分别是放大器的输入和输出，石英晶体接在脚，分别是放大器的输入和输出，石英晶体接在脚，分别是放大器的输入和输出，石英晶体接在2 2个引脚上。个引脚上。个引脚上。个引脚上。处理器处理器处理器处理器嵌入式系统的IO模块最新课件第6讲 嵌入式系统的I/O模块6 62 23 3 石英振荡器石英振荡器石英振荡器石英振荡器 石石石石英英英英振振振振荡荡荡荡器器器器是是是是把把把把石石石石英英英英晶晶晶晶体体体体和和和和振振振振荡荡荡荡电电电电路路路路集集集
21、集成成成成在在在在一一一一起起起起，形形形形成成成成石石石石英英英英振振振振荡荡荡荡器器器器电电电电路路路路，直接输出时钟信号供给处理器，其输出的时钟信号接在处理器的输入引脚上。直接输出时钟信号供给处理器，其输出的时钟信号接在处理器的输入引脚上。直接输出时钟信号供给处理器，其输出的时钟信号接在处理器的输入引脚上。直接输出时钟信号供给处理器，其输出的时钟信号接在处理器的输入引脚上。石英振荡器石英振荡器石英振荡器石英振荡器相位相反的相位相反的相位相反的相位相反的两个输出端两个输出端两个输出端两个输出端嵌入式系统的IO模块最新课件第6讲 嵌入式系统的I/O模块6 62 24 4 锁相倍频时钟锁相倍频
22、时钟锁相倍频时钟锁相倍频时钟 MCUMCU可可可可采采采采用用用用上上上上述述述述时时时时钟钟钟钟电电电电路路路路，高高高高性性性性能能能能的的的的嵌嵌嵌嵌入入入入式式式式处处处处理理理理器器器器上上上上采采采采用用用用锁锁锁锁相相相相倍倍倍倍频频频频电电电电路路路路，防防防防止止止止高高高高频频频频工作时产生电磁干扰。工作时产生电磁干扰。工作时产生电磁干扰。工作时产生电磁干扰。MPUMPU接口接口接口接口晶振器晶振器晶振器晶振器锁相环锁相环锁相环锁相环倍频倍频倍频倍频预调器预调器预调器预调器分频器分频器分频器分频器分频器分频器分频器分频器相位锁住相位锁住相位锁住相位锁住MPUMPU总线总线总
23、线总线唤醒唤醒唤醒唤醒EXTALEXTALXTALXTALVCOVCODMACLKDMACLKSYSCLKSYSCLKLCDCLKLCDCLKCLK32CLK32图中：图中：图中：图中：CLK3232KHzCLK3232KHz时钟源，用于实时时钟，实现日历功能；时钟源，用于实时时钟，实现日历功能；时钟源，用于实时时钟，实现日历功能；时钟源，用于实时时钟，实现日历功能；LCDCLKLCDLCDCLKLCD控制器的时钟；控制器的时钟；控制器的时钟；控制器的时钟；DMACLKDMADMACLKDMA控制器的时钟；控制器的时钟；控制器的时钟；控制器的时钟；SYSCLKSYSCLK系统主时钟，送给系统主
24、时钟，送给系统主时钟，送给系统主时钟，送给CPUCPU内核。内核。内核。内核。 嵌入式系统的IO模块最新课件第6讲 嵌入式系统的I/O模块6 62 25 5 多时钟源多时钟源多时钟源多时钟源高高高高性性性性能能能能的的的的嵌嵌嵌嵌入入入入式式式式处处处处理理理理器器器器（如如如如3232位位位位）功功功功能能能能强强强强大大大大，芯芯芯芯片片片片上上上上集集集集成成成成了了了了众众众众多多多多的的的的智智智智能能能能电电电电路路路路，需需需需要要要要不不不不同同同同频频频频率率率率的的的的时时时时钟钟钟钟源源源源；并并并并且且且且，出出出出于于于于节节节节能能能能考考考考虑虑虑虑，不不不不同同
25、同同I/OI/O电电电电路路路路的的的的工工工工作作作作状状状状态态态态可可可可以以以以由由由由处处处处理理理理器器器器的的的的编编编编程程程程控控控控制制制制，因因因因此此此此需需需需要要要要多多多多种种种种时时时时钟钟钟钟源源源源，包包包包括括括括CPUCPU内核、实时时钟电路、各内核、实时时钟电路、各内核、实时时钟电路、各内核、实时时钟电路、各I/OI/O电路时钟等。电路时钟等。电路时钟等。电路时钟等。多多多多时时时时钟钟钟钟源源源源的的的的时时时时钟钟钟钟频频频频率率率率通通通通常常常常具具具具有有有有相相相相关关关关性性性性，是是是是由由由由处处处处理理理理器器器器的的的的时时时时钟
26、钟钟钟电电电电路路路路通通通通过过过过分分分分频和倍频得到的。频和倍频得到的。频和倍频得到的。频和倍频得到的。嵌入式系统的IO模块最新课件第6讲 嵌入式系统的I/O模块6 63 31 I/O1 I/O接口的基本结构接口的基本结构接口的基本结构接口的基本结构 嵌嵌嵌嵌入入入入式式式式处处处处理理理理器器器器通通通通常常常常集集集集成成成成了了了了大大大大量量量量I/OI/O模模模模块块块块，因因因因此此此此I/OI/O接接接接口口口口可可可可被被被被认认认认为为为为是是是是处处处处理理理理器器器器的的的的一一一一部部部部分分分分。I/OI/O接接接接口口口口电电电电路路路路与与与与嵌嵌嵌嵌入入入
27、入式式式式处处处处理理理理器器器器之之之之间间间间通通通通过过过过内内内内部部部部总总总总线线线线交交交交换换换换信信信信息息息息。从从从从编编编编程程程程结结结结构构构构看看看看，I/OI/O模模模模块块块块可可可可分分分分为为为为数数数数据据据据输输输输入入入入寄寄寄寄存存存存器器器器、数数数数据据据据输输输输出出出出寄寄寄寄存存存存器器器器、控控控控制制制制寄寄寄寄存存存存器器器器、状状状状态态态态寄寄寄寄存器、模式寄存器存器、模式寄存器存器、模式寄存器存器、模式寄存器等。等。等。等。6 63 I/O3 I/O模块模块模块模块嵌入式系统的IO模块最新课件第6讲 嵌入式系统的I/O模块模式
28、寄存器：只写，用于设置模式寄存器：只写，用于设置模式寄存器：只写，用于设置模式寄存器：只写，用于设置I/OI/O接口的工作方式；接口的工作方式；接口的工作方式；接口的工作方式；控制寄存器：只写，用于控制控制寄存器：只写，用于控制控制寄存器：只写，用于控制控制寄存器：只写，用于控制I/OI/O接口的工作；接口的工作；接口的工作；接口的工作；状态寄存器：只读，用于获取状态寄存器：只读，用于获取状态寄存器：只读，用于获取状态寄存器：只读，用于获取I/OI/O接口的工作状态；接口的工作状态；接口的工作状态；接口的工作状态；数据输入寄存器：只读，用于获取外设数据；数据输入寄存器：只读，用于获取外设数据；
29、数据输入寄存器：只读，用于获取外设数据；数据输入寄存器：只读，用于获取外设数据；数据输出寄存器：只写，用于向外设输出数据；数据输出寄存器：只写，用于向外设输出数据；数据输出寄存器：只写，用于向外设输出数据；数据输出寄存器：只写，用于向外设输出数据；不不不不同同同同I/OI/O接接接接口口口口，寄寄寄寄存存存存器器器器数数数数量量量量和和和和功功功功能能能能也也也也不不不不相相相相同同同同，复复复复杂杂杂杂的的的的接接接接口口口口可可可可能能能能具具具具有有有有更更更更多的寄存器。多的寄存器。多的寄存器。多的寄存器。嵌入式处理器内核嵌入式处理器内核嵌入式处理器内核嵌入式处理器内核模式寄存器模式寄
30、存器模式寄存器模式寄存器数据输入寄存器数据输入寄存器数据输入寄存器数据输入寄存器数据输出寄存器数据输出寄存器数据输出寄存器数据输出寄存器状态寄存器状态寄存器状态寄存器状态寄存器控制寄存器控制寄存器控制寄存器控制寄存器内内内内 部部部部 总总总总 线线线线嵌入式系统的IO模块最新课件第6讲 嵌入式系统的I/O模块6 63 33 I/O3 I/O接口寄存器的映射方式接口寄存器的映射方式接口寄存器的映射方式接口寄存器的映射方式 嵌嵌嵌嵌入入入入式式式式处处处处理理理理器器器器操操操操作作作作I/OI/O接接接接口口口口是是是是通通通通过过过过I/OI/O接接接接口口口口的的的的寄寄寄寄存存存存器器器
31、器来来来来实实实实现现现现的的的的，因因因因此此此此这这这这些些些些寄寄寄寄存存存存器器器器必必必必须须须须有有有有一一一一个个个个地地地地址址址址（I/OI/O地地地地址址址址）。不不不不同同同同处处处处理理理理器器器器有有有有不不不不同同同同的的的的编编编编址址址址方方方方式式式式，一一一一是是是是与与与与存存存存储储储储器统一编址，二是有独立的器统一编址，二是有独立的器统一编址，二是有独立的器统一编址，二是有独立的I/OI/O地址空间。地址空间。地址空间。地址空间。 （1 1）统统统统一一一一编编编编址址址址。指指指指I/OI/O地地地地址址址址与与与与内内内内存存存存储储储储器器器器统
32、统统统一一一一编编编编址址址址，位位位位于于于于内内内内存存存存地地地地址址址址空空空空间间间间内内内内，将将将将存存存存储储储储器器器器空空空空间间间间的的的的一一一一部部部部分分分分用用用用于于于于I/OI/O地地地地址址址址空空空空间间间间，访访访访问问问问寄寄寄寄存存存存器器器器与与与与访访访访问问问问存存存存储储储储器器器器使使使使用用用用相相相相同同同同的的的的指令。两种方案：指令。两种方案：指令。两种方案：指令。两种方案：嵌入式系统的IO模块最新课件第6讲 嵌入式系统的I/O模块I/OI/O地地地地址址址址空空空空间间间间与与与与存存存存储储储储器器器器空空空空间间间间重重重重叠
33、叠叠叠。如如如如MCS-51MCS-51系系系系列列列列MCUMCU。I/OI/O寄寄寄寄存存存存器器器器成成成成为为为为特特特特殊殊殊殊功功功功能能能能寄寄寄寄存存存存器器器器，其其其其地地地地址址址址映映映映射射射射到到到到片片片片上上上上存存存存储储储储器器器器空空空空间间间间，与与与与片片片片上上上上存存存存储储储储器器器器的的的的地地地地址址址址空空空空间间间间重合，访问重合，访问重合，访问重合，访问I/OI/O寄存器和访问片上存储器指令相同，但寻址方式不同。寄存器和访问片上存储器指令相同，但寻址方式不同。寄存器和访问片上存储器指令相同，但寻址方式不同。寄存器和访问片上存储器指令相同
34、，但寻址方式不同。I/OI/O地地地地址址址址空空空空间间间间与与与与存存存存储储储储器器器器空空空空间间间间不不不不重重重重叠叠叠叠。将将将将整整整整个个个个存存存存储储储储器器器器空空空空间间间间分分分分配配配配一一一一部部部部分分分分用用用用于于于于I/OI/O地地地地址址址址空空空空间间间间，访访访访问问问问存存存存储储储储器器器器和和和和访访访访问问问问I/OI/O寄寄寄寄存存存存器器器器的的的的地地地地址址址址空空空空间间间间不不不不同同同同。为为为为了了了了存存存存储储储储器器器器系系系系统统统统设设设设计计计计的的的的方方方方便便便便，嵌嵌嵌嵌入入入入式式式式处处处处理理理理器
35、器器器的的的的I/OI/O地地地地址址址址空空空空间间间间可可可可以以以以进进进进行行行行重重重重新新新新定定定定位位位位。设设设设计计计计一一一一个个个个重重重重定定定定位位位位寄寄寄寄存存存存器器器器，通通通通过过过过编编编编程程程程重重重重定定定定位位位位寄寄寄寄存存存存器器器器的的的的值值值值，可可可可以以以以使使使使I/OI/O地地地地址址址址空空空空间间间间在在在在整整整整个个个个存存存存储储储储器器器器地地地地址址址址空空空空间间间间内内内内浮浮浮浮动动动动，I/OI/O寄寄寄寄存存存存器器器器的的的的实实实实际际际际地地地地址址址址等等等等于于于于重重重重定定定定位位位位寄寄寄
36、寄存存存存器器器器的的的的基基基基地地地地址址址址加加加加上上上上各各各各I/OI/O寄寄寄寄存存存存器器器器地地地地址址址址的的的的偏偏偏偏移移移移量量量量。如如如如ARMARM处处处处理理理理器器器器，其其其其I/OI/O地地地地址址址址空空空空间间间间与与与与存存存存储器地址空间统一编址。储器地址空间统一编址。储器地址空间统一编址。储器地址空间统一编址。嵌入式系统的IO模块最新课件第6讲 嵌入式系统的I/O模块 （2 2）独独独独立立立立编编编编址址址址。独独独独立立立立编编编编址址址址方方方方式式式式设设设设计计计计了了了了存存存存储储储储器器器器地地地地址址址址空空空空间间间间和和和
37、和I/OI/O地地地地址址址址空空空空间间间间，它它它它们们们们之之之之间间间间相相相相互互互互独独独独立立立立，采采采采用用用用不不不不同同同同的的的的指指指指令令令令进进进进行行行行访访访访问问问问。I/OI/O寄寄寄寄存存存存器器器器的的的的实实实实际际际际地地地地址址址址也也也也是是是是基基基基地地地地址址址址加加加加上上上上偏偏偏偏移移移移量量量量。如如如如80X8680X86系系系系列列列列处处处处理理理理器器器器。存存存存储储储储器器器器访访访访问问问问采采采采用用用用类类类类似似似似MOVMOV这这这这样样样样的的的的指指指指令，令，令，令，I/OI/O接口访问采用接口访问采用
38、接口访问采用接口访问采用IN/OUTIN/OUT指令访问。指令访问。指令访问。指令访问。 有有有有的的的的处处处处理理理理器器器器既既既既能能能能进进进进行行行行统统统统一一一一编编编编址址址址，也也也也能能能能进进进进行行行行独独独独立立立立编编编编址址址址，这这这这可可可可通通通通过过过过其其其其模模模模式式式式寄寄寄寄存存存存器的编程进行设置，从而选择一种合适的编址方式。器的编程进行设置，从而选择一种合适的编址方式。器的编程进行设置，从而选择一种合适的编址方式。器的编程进行设置，从而选择一种合适的编址方式。嵌入式系统的IO模块最新课件第6讲 嵌入式系统的I/O模块 译译译译码码码码器器器
39、器用用用用于于于于对对对对MEMMEM和和和和I/OI/O接接接接口口口口分分分分配配配配地地地地址址址址空空空空间间间间，通通通通常常常常有有有有3 3种种种种方方方方案案案案：通通通通用用用用ICIC译译译译码码码码器器器器、可编程器件可编程器件可编程器件可编程器件和嵌入式处理器和嵌入式处理器和嵌入式处理器和嵌入式处理器集成译码器集成译码器集成译码器集成译码器。6 64 41 1 通用通用通用通用ICIC译码器译码器译码器译码器 常常常常见见见见的的的的ICIC译译译译码码码码器器器器如如如如74LS13874LS138（3-83-8线线线线译译译译码码码码器器器器）、74LS15474L
40、S154（4-164-16线线线线译译译译码码码码器器器器）等。等。等。等。6 64 4 译码器译码器译码器译码器嵌入式系统的IO模块最新课件第6讲 嵌入式系统的I/O模块6 64 42 2 可编程器件可编程器件可编程器件可编程器件 通通通通用用用用ICIC译译译译码码码码器器器器属属属属标标标标准准准准器器器器件件件件，使使使使用用用用不不不不太太太太灵灵灵灵活活活活，可可可可以以以以使使使使用用用用可可可可编编编编程程程程器器器器件件件件（PALPAL、GALGAL、CPLDCPLD等）设计定制的译码器，满足特殊设计的硬件电路的需要。等）设计定制的译码器，满足特殊设计的硬件电路的需要。等）
41、设计定制的译码器，满足特殊设计的硬件电路的需要。等）设计定制的译码器，满足特殊设计的硬件电路的需要。 可可可可编编编编程程程程器器器器件件件件的的的的功功功功能能能能很很很很强强强强，可可可可以以以以实实实实现现现现特特特特殊殊殊殊的的的的译译译译码码码码，其其其其I/OI/O引引引引脚脚脚脚可可可可以以以以配配配配置置置置，非非非非常常常常灵活。灵活。灵活。灵活。嵌入式系统的IO模块最新课件第6讲 嵌入式系统的I/O模块6 64 43 3 嵌入式处理器集成译码器嵌入式处理器集成译码器嵌入式处理器集成译码器嵌入式处理器集成译码器 嵌嵌嵌嵌入入入入式式式式处处处处理理理理器器器器通通通通常常常常
42、将将将将译译译译码码码码器器器器集集集集成成成成在在在在处处处处理理理理器器器器上上上上，为为为为了了了了使使使使地地地地址址址址空空空空间间间间可可可可灵灵灵灵活活活活配配配配置置置置，这这这这些些些些译译译译码码码码器器器器通通通通常常常常是是是是可可可可编编编编程程程程的的的的，对对对对应应应应于于于于每每每每一一一一个个个个译译译译码码码码器器器器的的的的输输输输出出出出，有有有有一一一一对对对对寄寄寄寄存存存存器器器器。处处处处理理理理器器器器访访访访问问问问存存存存储储储储器器器器或或或或I/OI/O端端端端口口口口的的的的时时时时候候候候，如如如如果果果果给给给给出出出出的的的的
43、地地地地址址址址空空空空间间间间在在在在该该该该对对对对寄寄寄寄存存存存器器器器组组组组合的地址范围之内，则译码输出信号有效，否则无效。其编程方式有两种：合的地址范围之内，则译码输出信号有效，否则无效。其编程方式有两种：合的地址范围之内，则译码输出信号有效，否则无效。其编程方式有两种：合的地址范围之内，则译码输出信号有效，否则无效。其编程方式有两种： （1 1）起起起起始始始始地地地地址址址址终终终终止止止止地地地地址址址址方方方方式式式式。一一一一个个个个寄寄寄寄存存存存器器器器存存存存放放放放起起起起始始始始地地地地址址址址，另另另另一一一一个个个个寄寄寄寄存存存存器存放终止地址。器存放终
44、止地址。器存放终止地址。器存放终止地址。 （2 2）起起起起始始始始地地地地址址址址长长长长度度度度方方方方式式式式。一一一一个个个个寄寄寄寄存存存存器器器器存存存存放放放放起起起起始始始始地地地地址址址址，另另另另一一一一个个个个寄寄寄寄存存存存器器器器存存存存放地址空间的长度，放地址空间的长度，放地址空间的长度，放地址空间的长度，终止地址终止地址终止地址终止地址 起始地址起始地址起始地址起始地址 长度长度长度长度。两种方式的本质是一样的。两种方式的本质是一样的。两种方式的本质是一样的。两种方式的本质是一样的。嵌入式系统的IO模块最新课件第6讲 嵌入式系统的I/O模块6 65 5 定时器定时
45、器定时器定时器/ /计数器计数器计数器计数器 所所所所有有有有的的的的嵌嵌嵌嵌入入入入式式式式处处处处理理理理器器器器都都都都集集集集成成成成了了了了定定定定时时时时器器器器/ /计计计计数数数数器器器器单单单单元元元元，其其其其工工工工作作作作完完完完全全全全独独独独立立立立于于于于CPUCPU内核内核内核内核。通常具有如下功能：。通常具有如下功能：。通常具有如下功能：。通常具有如下功能：EOSEOS任任任任务务务务调调调调度度度度，特特特特别别别别是是是是具具具具有有有有时时时时间间间间片片片片轮轮轮轮转转转转调调调调度度度度功功功功能能能能的的的的EOSEOS，必必必必须须须须使使使使用
46、用用用定定定定时时时时器器器器产产产产生时间片；生时间片；生时间片；生时间片；EOSEOS的软件时钟需要基于硬件定时器产生定时信号；的软件时钟需要基于硬件定时器产生定时信号；的软件时钟需要基于硬件定时器产生定时信号；的软件时钟需要基于硬件定时器产生定时信号；串行通信的波特率发生器；串行通信的波特率发生器；串行通信的波特率发生器；串行通信的波特率发生器；实时时钟电路；实时时钟电路；实时时钟电路；实时时钟电路；DMADMA控制器；控制器；控制器；控制器；LCDLCD控制器；控制器；控制器；控制器；WatchDogWatchDog电路；电路；电路；电路；A/DA/D、D/AD/A转换电路；转换电路；
47、转换电路；转换电路；DRAMDRAM控制器等。控制器等。控制器等。控制器等。嵌入式系统的IO模块最新课件第6讲 嵌入式系统的I/O模块6 65 51 1 基本结构基本结构基本结构基本结构 定定定定时时时时器器器器和和和和计计计计数数数数器器器器的的的的基基基基本本本本结结结结构构构构是是是是相相相相同同同同的的的的，通通通通常常常常设设设设计计计计在在在在一一一一起起起起，通通通通过过过过切切切切换换换换开开开开关关关关切切切切换换换换脉脉脉脉冲冲冲冲源源源源使使使使它它它它工工工工作作作作于于于于计计计计数数数数器器器器状状状状态态态态或或或或定定定定时时时时器器器器状状状状态态态态。差差差
48、差别别别别在在在在于于于于定定定定时时时时器器器器使使使使用用用用系系系系统统统统时时时时钟钟钟钟作作作作为为为为计计计计数数数数脉脉脉脉冲冲冲冲，而而而而计计计计数数数数器器器器使使使使用用用用外外外外部部部部事事事事件件件件脉脉脉脉冲冲冲冲作作作作为为为为计计计计数数数数脉脉脉脉冲冲冲冲，这这这这些些些些外外外外部部部部事事事事件件件件脉脉脉脉冲冲冲冲信信信信号号号号接接接接在处理器的某引脚上。在处理器的某引脚上。在处理器的某引脚上。在处理器的某引脚上。 定定定定时时时时器器器器/ /计计计计数数数数器器器器通通通通常常常常包包包包括括括括控控控控制制制制寄寄寄寄存存存存器器器器、计计计计
49、数数数数初初初初值值值值寄寄寄寄存存存存器器器器、计计计计数数数数器器器器、计计计计数数数数输输输输出出出出寄寄寄寄存存存存器器器器、状状状状态态态态寄存器寄存器寄存器寄存器等，如图所示。等，如图所示。等，如图所示。等，如图所示。控制寄存器控制寄存器控制寄存器控制寄存器计数初值寄存器计数初值寄存器计数初值寄存器计数初值寄存器计数输出寄存器计数输出寄存器计数输出寄存器计数输出寄存器状态寄存器状态寄存器状态寄存器状态寄存器计数器计数器计数器计数器数据数据数据数据译码译码译码译码地址地址地址地址RDRDWRWRRESETRESETREADYREADYCSCSA A0 0A A1 1OUTOUT往设备
50、去往设备去往设备去往设备去由设备来由设备来由设备来由设备来时钟时钟时钟时钟CLKCLKGATEGATE中断请求中断请求中断请求中断请求嵌入式系统的IO模块最新课件第6讲 嵌入式系统的I/O模块控制寄存器：只写，用于设置定时器控制寄存器：只写，用于设置定时器控制寄存器：只写，用于设置定时器控制寄存器：只写，用于设置定时器/ /计数器的工作方式；计数器的工作方式；计数器的工作方式；计数器的工作方式；计计计计数数数数初初初初值值值值寄寄寄寄存存存存器器器器：只只只只写写写写，大大大大多多多多数数数数是是是是减减减减法法法法计计计计数数数数器器器器，设设设设定定定定初初初初值值值值之之之之后后后后，进
51、进进进行行行行减减减减法法法法计数，减到计数，减到计数，减到计数，减到0 0之后产生溢出信号，以脉冲或中断的形式提供。之后产生溢出信号，以脉冲或中断的形式提供。之后产生溢出信号，以脉冲或中断的形式提供。之后产生溢出信号，以脉冲或中断的形式提供。计数器：计数部件；计数器：计数部件；计数器：计数部件；计数器：计数部件；计数输出寄存器：只读，存放计数器当前的数值，程序可以读取；计数输出寄存器：只读，存放计数器当前的数值，程序可以读取；计数输出寄存器：只读，存放计数器当前的数值，程序可以读取；计数输出寄存器：只读，存放计数器当前的数值，程序可以读取；状态寄存器：只读，存放计数器的状态。状态寄存器：只读
52、，存放计数器的状态。状态寄存器：只读，存放计数器的状态。状态寄存器：只读，存放计数器的状态。 嵌入式系统的IO模块最新课件第6讲 嵌入式系统的I/O模块6 65 52 2 工作模式工作模式工作模式工作模式（1 1）方式）方式）方式）方式00计数结束中断方式计数结束中断方式计数结束中断方式计数结束中断方式 uu一次写入计数值只有一次有效计数；一次写入计数值只有一次有效计数；一次写入计数值只有一次有效计数；一次写入计数值只有一次有效计数；uu计数过程中计数过程中计数过程中计数过程中GATE=0GATE=0，暂停计数，暂停计数，暂停计数，暂停计数，GATE=1GATE=1连续计数；连续计数；连续计数
53、；连续计数；uu计数过程中改变计数值，立刻按新的计数值计数；计数过程中改变计数值，立刻按新的计数值计数；计数过程中改变计数值，立刻按新的计数值计数；计数过程中改变计数值，立刻按新的计数值计数； uu计数值为计数值为计数值为计数值为N N，计数，计数，计数，计数N+1N+1次。次。次。次。（2 2）方式）方式）方式）方式11硬件可重触发单稳态方式硬件可重触发单稳态方式硬件可重触发单稳态方式硬件可重触发单稳态方式uu一次写入计数值多次计数。一次写入计数值多次计数。一次写入计数值多次计数。一次写入计数值多次计数。uuGATE=0GATE=01 1启动计数，重复启动重装计数。启动计数，重复启动重装计数
54、。启动计数，重复启动重装计数。启动计数，重复启动重装计数。uu计数过程中改变计数值，下次启动按新的计数值计数。计数过程中改变计数值，下次启动按新的计数值计数。计数过程中改变计数值，下次启动按新的计数值计数。计数过程中改变计数值，下次启动按新的计数值计数。 uu计数值为计数值为计数值为计数值为N N，计数，计数，计数，计数N N次。次。次。次。嵌入式系统的IO模块最新课件第6讲 嵌入式系统的I/O模块（3 3）方式）方式）方式）方式22速率波形发生器（速率波形发生器（速率波形发生器（速率波形发生器（N N分频方式或周期性定时器方式）分频方式或周期性定时器方式）分频方式或周期性定时器方式）分频方式
55、或周期性定时器方式） uu写入计数值开始计数。周期性计数。写入计数值开始计数。周期性计数。写入计数值开始计数。周期性计数。写入计数值开始计数。周期性计数。N=1N=1时时时时OUTOUT跳变；跳变；跳变；跳变；uu计数过程中计数过程中计数过程中计数过程中GATE=0GATE=0，暂停计数，暂停计数，暂停计数，暂停计数，GATE=1GATE=1重装入计数；重装入计数；重装入计数；重装入计数；uu计数过程中改变计数值，下一周期按新的计数值计数。计数过程中改变计数值，下一周期按新的计数值计数。计数过程中改变计数值，下一周期按新的计数值计数。计数过程中改变计数值，下一周期按新的计数值计数。（4 4）方
56、式）方式）方式）方式33方波方式（与方式方波方式（与方式方波方式（与方式方波方式（与方式2 2类似）或波特率发生器类似）或波特率发生器类似）或波特率发生器类似）或波特率发生器uu写入计数值开始计数。周期性计数，减写入计数值开始计数。周期性计数，减写入计数值开始计数。周期性计数，减写入计数值开始计数。周期性计数，减2 2操作；操作；操作；操作；uuN N偶偶偶偶数数数数，正正正正负负负负半半半半周周周周=N/2;N=N/2;N奇奇奇奇数数数数，先先先先减减减减1,1,正正正正半半半半周周周周=(N+1)/2=(N+1)/2，负负负负半半半半周周周周=(N-=(N-1)/21)/2；uu计数过程中
57、计数过程中计数过程中计数过程中GATE=0GATE=0，暂停计数，暂停计数，暂停计数，暂停计数，GATE=1GATE=1新装入计数；新装入计数；新装入计数；新装入计数；uu计数过程中改变计数值，下一周期按新的计数值计数计数过程中改变计数值，下一周期按新的计数值计数计数过程中改变计数值，下一周期按新的计数值计数计数过程中改变计数值，下一周期按新的计数值计数。嵌入式系统的IO模块最新课件第6讲 嵌入式系统的I/O模块（5 5）方式）方式）方式）方式44软件触发选通方式（类似方式软件触发选通方式（类似方式软件触发选通方式（类似方式软件触发选通方式（类似方式0 0） uu一次写入计数值只有一次有效计数
58、；一次写入计数值只有一次有效计数；一次写入计数值只有一次有效计数；一次写入计数值只有一次有效计数；uu计数过程中计数过程中计数过程中计数过程中GATE=0GATE=0，暂停计数，暂停计数，暂停计数，暂停计数，GATE=1GATE=1连续计数；连续计数；连续计数；连续计数；uu计数过程中改变计数值，立刻按新的计数值计数；计数过程中改变计数值，立刻按新的计数值计数；计数过程中改变计数值，立刻按新的计数值计数；计数过程中改变计数值，立刻按新的计数值计数； uu计数值为计数值为计数值为计数值为N N，计数，计数，计数，计数N+1N+1次。次。次。次。（6 6）方式）方式）方式）方式55硬件触发选通（类
59、似方式硬件触发选通（类似方式硬件触发选通（类似方式硬件触发选通（类似方式1 1） uu一次写入计数值多次计数；一次写入计数值多次计数；一次写入计数值多次计数；一次写入计数值多次计数；uuGATEGATE上升沿启动计数，重复启动重新计数；上升沿启动计数，重复启动重新计数；上升沿启动计数，重复启动重新计数；上升沿启动计数，重复启动重新计数；uu计数过程中改变计数值，下次启动按新的计数值计数。计数过程中改变计数值，下次启动按新的计数值计数。计数过程中改变计数值，下次启动按新的计数值计数。计数过程中改变计数值，下次启动按新的计数值计数。嵌入式系统的IO模块最新课件第6讲 嵌入式系统的I/O模块即即即即
60、串串串串行行行行外外外外部部部部设设设设备备备备接接接接口口口口（Serial Serial Peripheral Peripheral InterfaceInterface，SPISPI），利利利利用用用用3 3条条条条线线线线完完完完成成成成2 2个个个个芯片之间的双工高速通信。芯片之间的双工高速通信。芯片之间的双工高速通信。芯片之间的双工高速通信。3 3条线中条线中条线中条线中2 2条用于收发数据，条用于收发数据，条用于收发数据，条用于收发数据，1 1条用于时钟同步。条用于时钟同步。条用于时钟同步。条用于时钟同步。SPISPI的的的的通通通通信信信信方方方方式式式式属属属属于于于于主主主
61、主从从从从方方方方式式式式，主主主主设设设设备备备备通通通通常常常常是是是是CPUCPU。主主主主设设设设备备备备控控控控制制制制数数数数据据据据传传传传输输输输的的的的过过过过程程程程，通过对从设备的编程，控制从设备收发数据。通过对从设备的编程，控制从设备收发数据。通过对从设备的编程，控制从设备收发数据。通过对从设备的编程，控制从设备收发数据。SPISPI用用用用于于于于同同同同标标标标准准准准外外外外设设设设芯芯芯芯片片片片通通通通信信信信，种种种种类类类类繁繁繁繁多多多多。如如如如串串串串/ /并并并并、并并并并/ /串串串串移移移移位位位位寄寄寄寄存存存存器器器器、A/DA/D转转转转
62、换换换换器器器器、LCDLCD控控控控制制制制器器器器等等等等。CPUCPU还还还还可可可可以以以以通通通通过过过过SPISPI组组组组成成成成一一一一个个个个通通通通信信信信速速速速率率率率比比比比UARTUART高高高高的的的的同同同同步步步步网网网网络络络络，在一个小型系统中交换数据，完成较复杂的工作。在一个小型系统中交换数据，完成较复杂的工作。在一个小型系统中交换数据，完成较复杂的工作。在一个小型系统中交换数据，完成较复杂的工作。SPISPI的的的的工工工工作作作作原原原原理理理理类类类类似似似似一一一一个个个个分分分分布布布布式式式式1616位位位位移移移移位位位位寄寄寄寄存存存存器
63、器器器，一一一一半半半半在在在在CPUCPU里里里里（即即即即SPISPI），另另另另一一一一半半半半在在在在外外外外设设设设里里里里。当当当当CPUCPU准准准准备备备备发发发发送送送送数数数数据据据据时时时时，该该该该分分分分布布布布式式式式1616位位位位移移移移位位位位寄寄寄寄存存存存器器器器循循循循环环环环位位位位移移移移8 8位位位位，就就就就相当于在相当于在相当于在相当于在CPUCPU和外设间交换了数据。有时这种循环位移可能是单向的。和外设间交换了数据。有时这种循环位移可能是单向的。和外设间交换了数据。有时这种循环位移可能是单向的。和外设间交换了数据。有时这种循环位移可能是单向的
64、。一一一一个个个个典典典典型型型型的的的的SPISPI系系系系统统统统包包包包括括括括一一一一个个个个主主主主CPUCPU和和和和一一一一个个个个或或或或多多多多个个个个从从从从属属属属的的的的外外外外设设设设。为为为为使使使使不不不不同同同同厂厂厂厂商商商商生生生生产产产产的的的的同同同同步步步步串串串串行行行行外外外外设设设设能能能能够够够够相相相相互互互互通通通通信信信信，SPISPI系系系系统统统统可可可可以以以以选选选选择择择择移移移移位位位位率率率率、主主主主从从从从模模模模式式式式、时时时时钟钟钟钟极极极极性性性性、相位等。相位等。相位等。相位等。6 66 SPI6 SPI嵌入式
65、系统的IO模块最新课件第6讲 嵌入式系统的I/O模块6 66 61 SPI1 SPI的数据流动的数据流动的数据流动的数据流动 使使使使用用用用SPISPI时时时时，不不不不需需需需要要要要为为为为数数数数据据据据传传传传送送送送特特特特别别别别指指指指出出出出数数数数据据据据流流流流动动动动的的的的方方方方向向向向，主主主主机机机机用用用用两两两两根根根根分分分分离离离离的的的的引引引引脚脚脚脚来来来来同同同同时时时时接接接接收收收收和和和和发发发发送送送送数数数数据据据据，MOSIMOSI引引引引脚脚脚脚实实实实现现现现主主主主发发发发送送送送从从从从接接接接收收收收，MISOMISO引引引
66、引脚脚脚脚完完完完成成成成主主主主接接接接收收收收从从从从发发发发送送送送，其操作如下图。其操作如下图。其操作如下图。其操作如下图。 接收缓冲器接收缓冲器接收缓冲器接收缓冲器接收缓冲器接收缓冲器接收缓冲器接收缓冲器SPISPI移位寄存器移位寄存器移位寄存器移位寄存器SPISPI移位寄存器移位寄存器移位寄存器移位寄存器主机主机主机主机从机从机从机从机SPSCKSPSCKMOSIMOSIMISOMISOSSSS 在在在在一一一一次次次次SPISPI传传传传送送送送发发发发生生生生时时时时，一一一一个个个个8 8位位位位字字字字节节节节通通通通过过过过主主主主发发发发送送送送从从从从接接接接收收收收
67、MOSIMOSI引引引引脚脚脚脚移移移移位位位位输输输输出出出出，同同同同时时时时另另另另一一一一个个个个8 8位位位位字字字字节节节节从从从从主主主主接接接接收收收收从从从从发发发发送送送送MISOMISO引引引引脚脚脚脚输输输输入入入入。这这这这个个个个传传传传送送送送过过过过程程程程可可可可以以以以看看看看成成成成是是是是主主主主机机机机的的的的8 8位位位位移移移移位位位位寄寄寄寄存存存存器器器器和和和和从从从从机机机机电电电电路路路路联联联联合合合合组组组组成成成成了了了了一一一一个个个个1616位位位位循循循循环环环环移移移移位位位位寄寄寄寄存存存存器器器器。在在在在每每每每次次次
68、次传传传传送送送送发发发发生生生生时时时时，这这这这个个个个1616位分布式移位寄存器循环移动位分布式移位寄存器循环移动位分布式移位寄存器循环移动位分布式移位寄存器循环移动8 8位，即完成了主机和外设之间的数据交换。位，即完成了主机和外设之间的数据交换。位，即完成了主机和外设之间的数据交换。位，即完成了主机和外设之间的数据交换。嵌入式系统的IO模块最新课件第6讲 嵌入式系统的I/O模块6 66 62 SPI2 SPI的功能的功能的功能的功能 SPI SPI系统用系统用系统用系统用D D端口的端口的端口的端口的4 4根根根根I/OI/O引脚来实现数据传送：引脚来实现数据传送：引脚来实现数据传送：
69、引脚来实现数据传送：uu PD0PD0SSSS：低有效从机片选；：低有效从机片选；：低有效从机片选；：低有效从机片选；uu PD1MISOPD1MISO：主接收从发送；：主接收从发送；：主接收从发送；：主接收从发送；uu PD2MOSIPD2MOSI：主发送从接收；：主发送从接收；：主发送从接收；：主发送从接收；uu PD3SPSCKPD3SPSCK：串行时钟。：串行时钟。：串行时钟。：串行时钟。嵌入式系统的IO模块最新课件第6讲 嵌入式系统的I/O模块6 66 62 21 1 主机模式主机模式主机模式主机模式 主主主主机机机机启启启启动动动动逻逻逻逻辑辑辑辑从从从从CPUCPU接接接接收收收
70、收一一一一个个个个输输输输入入入入（CPUCPU写写写写到到到到SPISPI数数数数据据据据寄寄寄寄存存存存器器器器的的的的数数数数据据据据）并并并并发发发发出出出出基基基基于于于于内内内内部部部部处处处处理理理理器器器器时时时时钟钟钟钟的的的的SPSCKSPSCK，串串串串行行行行时时时时钟钟钟钟也也也也用用用用来来来来控控控控制制制制状状状状态态态态控控控控制制制制器器器器即即即即8 8位位位位移移移移位位位位寄寄寄寄存存存存器器器器。主主主主机机机机写写写写数数数数据据据据到到到到SPISPI数数数数据据据据寄寄寄寄存存存存器器器器SPDRSPDR，这这这这个个个个并并并并行行行行数数数
71、数据据据据立立立立刻刻刻刻被被被被装装装装入入入入8 8位位位位移移移移位位位位寄寄寄寄存存存存器器器器并并并并移移移移位位位位输输输输出出出出到到到到MOSIMOSI引引引引脚脚脚脚，通通通通过过过过从从从从设设设设备备备备的的的的输输输输入入入入线线线线到到到到从从从从机机机机。同同同同时时时时从从从从机机机机（外外外外设设设设）数数数数据据据据通通通通过过过过MISOMISO引引引引脚脚脚脚输输输输入入入入到到到到CPUCPU内内内内部部部部的的的的8 8位位位位移移移移位位位位寄寄寄寄存存存存器器器器，第第第第8 8个个个个移移移移位位位位传传传传送送送送后后后后，数数数数据据据据并并
72、并并行行行行传传传传送送送送到到到到了了了了接接接接收收收收数数数数据据据据寄寄寄寄存存存存器器器器，并并并并等等等等待待待待CPUCPU读读读读周周周周期期期期的的的的到到到到来来来来。一一一一个个个个传传传传送送送送结结结结束束束束后后后后，SPRFSPRF（接接接接收收收收结结结结束束束束中中中中断断断断标标标标志志志志）或或或或SPTESPTE（发发发发送送送送结结结结束束束束中中中中断断断断标志）状态标志被主机和外设置位。标志）状态标志被主机和外设置位。标志）状态标志被主机和外设置位。标志）状态标志被主机和外设置位。嵌入式系统的IO模块最新课件第6讲 嵌入式系统的I/O模块6 66
73、62 22 2 从机模式从机模式从机模式从机模式 从机的启动逻辑等待从机的启动逻辑等待从机的启动逻辑等待从机的启动逻辑等待SSSS引脚被拉低，然后通过引脚被拉低，然后通过引脚被拉低，然后通过引脚被拉低，然后通过SPSCKSPSCK与主机同步。与主机同步。与主机同步。与主机同步。 从从从从机机机机接接接接收收收收模模模模式式式式：从从从从机机机机通通通通过过过过串串串串行行行行移移移移位位位位寄寄寄寄存存存存器器器器从从从从MOSIMOSI线线线线接接接接收收收收数数数数据据据据并并并并传传传传送送送送到到到到SPISPI接接接接收收收收数数数数据据据据寄寄寄寄存存存存器器器器。当当当当读读读读
74、周周周周期期期期到到到到来来来来时时时时，读读读读取取取取接接接接收收收收数数数数据据据据寄寄寄寄存存存存器器器器中中中中的的的的数数数数据据据据到到到到从模块的内部总线。从模块的内部总线。从模块的内部总线。从模块的内部总线。 从从从从机机机机发发发发送送送送模模模模式式式式：当当当当写写写写周周周周期期期期到到到到来来来来时时时时，从从从从机机机机CPUCPU从从从从内内内内部部部部数数数数据据据据总总总总线线线线将将将将已已已已经经经经写写写写到到到到SPDRSPDR中中中中的的的的数数数数据据据据装装装装入入入入8 8位位位位移移移移位位位位寄寄寄寄存存存存器器器器，然然然然后后后后等等
75、等等待待待待从从从从主主主主机机机机来来来来的的的的时时时时钟钟钟钟把把把把数数数数据据据据移移移移位位位位送到送到送到送到MISOMISO引脚，随后发送到主机。引脚，随后发送到主机。引脚，随后发送到主机。引脚，随后发送到主机。嵌入式系统的IO模块最新课件第6讲 嵌入式系统的I/O模块6 67 UART7 UART 通通通通用用用用异异异异步步步步收收收收发发发发器器器器，遵遵遵遵守守守守工工工工业业业业异异异异步步步步通通通通信信信信标标标标准准准准，大大大大多多多多数数数数嵌嵌嵌嵌入入入入式式式式处处处处理理理理器器器器配配配配置置置置了了了了UARTUART，或或或或称称称称为为为为SC
76、ISCI（串串串串行行行行通通通通信信信信接接接接口口口口）。异异异异步步步步通通通通信信信信允允允允许许许许处处处处理理理理器器器器之之之之间间间间的的的的通通通通信信信信不不不不使使使使用用用用公公公公共共共共的的的的参参参参考考考考时时时时钟钟钟钟。通通通通信信信信双双双双方方方方需需需需使使使使用用用用相相相相同同同同的的的的波波波波特特特特率率率率和和和和通通通通信信信信格格格格式式式式，数数数数据据据据收收收收发发发发的的的的单位是帧单位是帧单位是帧单位是帧(frame)(frame)，帧是一系列的在通信线上传输的位流。，帧是一系列的在通信线上传输的位流。，帧是一系列的在通信线上传
77、输的位流。，帧是一系列的在通信线上传输的位流。 一一一一帧帧帧帧由由由由一一一一个个个个起起起起始始始始位位位位（0 0）、数数数数据据据据位位位位（5 58 8）、校校校校验验验验位位位位（奇奇奇奇、偶偶偶偶或或或或无无无无）、停停停停止位（止位（止位（止位（1 12 2）、空闲位等组成，下图为典型的帧格式。）、空闲位等组成，下图为典型的帧格式。）、空闲位等组成，下图为典型的帧格式。）、空闲位等组成，下图为典型的帧格式。位位位位0 0位位位位1 1位位位位2 2位位位位3 3位位位位4 4位位位位5 5位位位位6 6位位位位7 7校校校校验验验验停止停止停止停止起始起始起始起始空闲空闲空闲空
78、闲1 12 23 34 45 56 67 78 89 91010嵌入式系统的IO模块最新课件第6讲 嵌入式系统的I/O模块起始位：起始位：起始位：起始位：1 1位，低电平。位，低电平。位，低电平。位，低电平。数据位：数据位：数据位：数据位：5 5、6 6、7 7、8 8位数据，低位在前，高位在后。位数据，低位在前，高位在后。位数据，低位在前，高位在后。位数据，低位在前，高位在后。校验位：奇效验、偶校验、无校验，是可选项。校验位：奇效验、偶校验、无校验，是可选项。校验位：奇效验、偶校验、无校验，是可选项。校验位：奇效验、偶校验、无校验，是可选项。奇校验：数据位加上奇偶位，奇校验：数据位加上奇偶位
79、，奇校验：数据位加上奇偶位，奇校验：数据位加上奇偶位，1 1的个数为奇数。的个数为奇数。的个数为奇数。的个数为奇数。偶校验：数据位加上奇偶位，偶校验：数据位加上奇偶位，偶校验：数据位加上奇偶位，偶校验：数据位加上奇偶位，1 1的个数为偶数。的个数为偶数。的个数为偶数。的个数为偶数。停止位：停止位：停止位：停止位：1 1、1.51.5、2 2位构成。由双方约定选择位构成。由双方约定选择位构成。由双方约定选择位构成。由双方约定选择空闲位：非传送期间为一系列的高电平。空闲位：非传送期间为一系列的高电平。空闲位：非传送期间为一系列的高电平。空闲位：非传送期间为一系列的高电平。 UART UART的接收
80、与发送是相互独立的，可以同时进行，属于全双工通信。的接收与发送是相互独立的，可以同时进行，属于全双工通信。的接收与发送是相互独立的，可以同时进行，属于全双工通信。的接收与发送是相互独立的，可以同时进行，属于全双工通信。嵌入式系统的IO模块最新课件第6讲 嵌入式系统的I/O模块 EIA EIA RS232CRS232C是是是是最最最最常常常常见见见见的的的的串串串串行行行行通通通通信信信信标标标标准准准准。EIAEIA（Electronic Electronic Industries Industries AssociationAssociation）RS(Recommended RS(Reco
81、mmended Standard)-232CStandard)-232C，美美美美国国国国电电电电子子子子工工工工业业业业协协协协会会会会推推推推荐标准，荐标准，荐标准，荐标准，232232为代号，为代号，为代号，为代号，C C为最新版本。为最新版本。为最新版本。为最新版本。 嵌入式系统的IO模块最新课件第6讲 嵌入式系统的I/O模块 UART UART的基本特性：的基本特性：的基本特性：的基本特性：uu完全双工，双缓冲发送和接收。完全双工，双缓冲发送和接收。完全双工，双缓冲发送和接收。完全双工，双缓冲发送和接收。uu异异异异步步步步传传传传送送送送，58bit/58bit/字字字字，时时时时
82、钟钟钟钟频频频频率率率率为为为为通通通通信信信信波特率的波特率的波特率的波特率的1616。uu波波波波特特特特率率率率异异异异步步步步达达达达19.2K 19.2K （或或或或更更更更高高高高），同同同同步步步步达达达达64K64K。 uu可可可可产产产产生生生生中中中中止止止止字字字字符符符符；产产产产生生生生1 1、1.51.5、2 2位位位位停停停停止止止止位。位。位。位。uu出错检测：奇偶、溢出、帧错。出错检测：奇偶、溢出、帧错。出错检测：奇偶、溢出、帧错。出错检测：奇偶、溢出、帧错。 片片片片内内内内具具具具有有有有优优优优先先先先权权权权中中中中断断断断控控控控制制制制逻逻逻逻辑辑
83、辑辑，具具具具有有有有很很很很强强强强的的的的中断控制能力（发送中断、接收中断）。中断控制能力（发送中断、接收中断）。中断控制能力（发送中断、接收中断）。中断控制能力（发送中断、接收中断）。 嵌入式系统的IO模块最新课件第6讲 嵌入式系统的I/O模块6 68 8 通用并行接口（通用并行接口（通用并行接口（通用并行接口（GPIOGPIO） 即即即即通通通通用用用用I/OI/O端端端端口口口口，提提提提供供供供输输输输入入入入、输输输输出出出出、双双双双向向向向功功功功能能能能，大大大大多多多多数数数数嵌嵌嵌嵌入入入入式式式式处处处处理理理理器器器器的的的的通通通通用用用用I/OI/O口口口口与与
84、与与其其其其它它它它端端端端口口口口复复复复用用用用引引引引脚脚脚脚，以以以以节节节节省省省省引引引引脚脚脚脚、降降降降低低低低成成成成本本本本。通通通通常常常常，为为为为了了了了应应应应用用用用的的的的灵灵灵灵活活活活性，嵌入式处理器的性，嵌入式处理器的性，嵌入式处理器的性，嵌入式处理器的I/OI/O引脚大多设计成可编程的双向引脚。引脚大多设计成可编程的双向引脚。引脚大多设计成可编程的双向引脚。引脚大多设计成可编程的双向引脚。 通通通通用用用用I/OI/O端端端端口口口口的的的的编编编编程程程程结结结结构构构构由由由由4 4个个个个寄寄寄寄存存存存器器器器组组组组成成成成，分分分分别别别别为
85、为为为控控控控制制制制寄寄寄寄存存存存器器器器、方方方方向向向向寄寄寄寄存存存存器、数据锁存器和状态寄存器。器、数据锁存器和状态寄存器。器、数据锁存器和状态寄存器。器、数据锁存器和状态寄存器。uu控控控控制制制制寄寄寄寄存存存存器器器器：通通通通常常常常是是是是8 8位位位位，利利利利用用用用端端端端口口口口控控控控制制制制寄寄寄寄存存存存器器器器把把把把端端端端口口口口配配配配置置置置成成成成I/OI/O端端端端口口口口或或或或外设端口引脚，每一位控制一个引脚的功能；外设端口引脚，每一位控制一个引脚的功能；外设端口引脚，每一位控制一个引脚的功能；外设端口引脚，每一位控制一个引脚的功能；uu方
86、向寄存器方向寄存器方向寄存器方向寄存器：控制端口工作于输入还是输出方式，每一位对应一个引脚；：控制端口工作于输入还是输出方式，每一位对应一个引脚；：控制端口工作于输入还是输出方式，每一位对应一个引脚；：控制端口工作于输入还是输出方式，每一位对应一个引脚；uu数据锁存器数据锁存器数据锁存器数据锁存器：存放输出的数据，并直接输出到端口引脚上；：存放输出的数据，并直接输出到端口引脚上；：存放输出的数据，并直接输出到端口引脚上；：存放输出的数据，并直接输出到端口引脚上；uu状状状状态态态态寄寄寄寄存存存存器器器器：只只只只读读读读，用用用用于于于于确确确确定定定定端端端端口口口口引引引引脚脚脚脚的的的
87、的状状状状态态态态。读读读读操操操操作作作作时时时时，可可可可将将将将当当当当前前前前状状状状态传输到内部数据总线。态传输到内部数据总线。态传输到内部数据总线。态传输到内部数据总线。嵌入式系统的IO模块最新课件第6讲 嵌入式系统的I/O模块6 69 9 其它其它其它其它I/OI/O6 69 91 1 以太网模块以太网模块以太网模块以太网模块 常用于高速网络通信。常用于高速网络通信。常用于高速网络通信。常用于高速网络通信。6 69 92 CAN2 CAN总线模块总线模块总线模块总线模块 常用于中速数据、控制的通信。常用于中速数据、控制的通信。常用于中速数据、控制的通信。常用于中速数据、控制的通信
88、。6 69 93 LCD3 LCD控制器控制器控制器控制器 常用于常用于常用于常用于PDAPDA等设备。等设备。等设备。等设备。6 69 94 I4 I2 2C C总线总线总线总线 用于用于用于用于CPUCPU与外部智能接口部件的连接。与外部智能接口部件的连接。与外部智能接口部件的连接。与外部智能接口部件的连接。6 69 95 5 中断控制器中断控制器中断控制器中断控制器 通过中断控制器使产生中断的设备直接连接到通过中断控制器使产生中断的设备直接连接到通过中断控制器使产生中断的设备直接连接到通过中断控制器使产生中断的设备直接连接到CPUCPU上。上。上。上。嵌入式系统的IO模块最新课件第6讲
89、嵌入式系统的I/O模块6 69 96 DMA6 DMA控制器控制器控制器控制器 常常常常用用用用于于于于与与与与片片片片上上上上的的的的I/OI/O设设设设备备备备配配配配合合合合工工工工作作作作，如如如如CPUCPU与与与与以以以以太太太太网网网网控控控控制制制制器器器器通通通通过过过过片片片片上上上上DMADMA控控控控制制制制器器器器相相相相互通信。也有许多嵌入式互通信。也有许多嵌入式互通信。也有许多嵌入式互通信。也有许多嵌入式CPUCPU集成的集成的集成的集成的DMADMA控制器可与外接的高速控制器可与外接的高速控制器可与外接的高速控制器可与外接的高速I/OI/O进行数据交换。进行数据
90、交换。进行数据交换。进行数据交换。6 69 97 A/D7 A/D、D/AD/A转换器转换器转换器转换器 MCUMCU带带带带有有有有A/DA/D、D/AD/A接接接接口口口口的的的的比比比比较较较较多多多多，技技技技术术术术指指指指标标标标不不不不是是是是很很很很高高高高。如如如如果果果果需需需需要要要要高高高高指指指指标标标标（高高高高精精精精度度度度、高速度）的高速度）的高速度）的高速度）的A/DA/D、D/AD/A转换功能，需要外接专门的转换功能，需要外接专门的转换功能，需要外接专门的转换功能，需要外接专门的A/DA/D、D/AD/A转换器。转换器。转换器。转换器。6 69 98 8
91、脉宽调制器脉宽调制器脉宽调制器脉宽调制器PWMPWM 脉脉脉脉宽宽宽宽调调调调制制制制波波波波是是是是一一一一种种种种可可可可以以以以使使使使用用用用程程程程序序序序来来来来控控控控制制制制波波波波形形形形的的的的占占占占空空空空比比比比、周周周周期期期期、相相相相位位位位的的的的波波波波形形形形。广广广广泛泛泛泛用用用用于三相电机的驱动、于三相电机的驱动、于三相电机的驱动、于三相电机的驱动、D/AD/A转换等。转换等。转换等。转换等。6 69 99 9 语音输入输出接口语音输入输出接口语音输入输出接口语音输入输出接口 集成专用语音集成专用语音集成专用语音集成专用语音A/DA/D和和和和D/A
92、D/A转换器通道，完成语音的回放和录音，常用于移动设备。转换器通道，完成语音的回放和录音，常用于移动设备。转换器通道，完成语音的回放和录音，常用于移动设备。转换器通道，完成语音的回放和录音，常用于移动设备。嵌入式系统的IO模块最新课件第6讲 嵌入式系统的I/O模块6 69 910 10 视频输入输出接口视频输入输出接口视频输入输出接口视频输入输出接口 视频输入接口用于连接标准视频信号，视频输出接口用于连接标准视频显示器。视频输入接口用于连接标准视频信号，视频输出接口用于连接标准视频显示器。视频输入接口用于连接标准视频信号，视频输出接口用于连接标准视频显示器。视频输入接口用于连接标准视频信号，视
93、频输出接口用于连接标准视频显示器。6 69 911 USB11 USB接口接口接口接口 具具具具备备备备USBUSB接接接接口口口口的的的的嵌嵌嵌嵌入入入入式式式式处处处处理理理理器器器器提提提提供供供供了了了了主主主主设设设设备备备备功功功功能能能能的的的的USBUSB接接接接口口口口，用用用用于于于于连连连连接接接接具具具具有有有有USBUSB接接接接口的从设备。口的从设备。口的从设备。口的从设备。6 69 912 PCMCIA12 PCMCIA接口接口接口接口 适适适适用用用用于于于于高高高高端端端端的的的的PDAPDA，用用用用于于于于连连连连接接接接标标标标准准准准的的的的PCMCI
94、APCMCIA设设设设备备备备，如如如如MODEMMODEM、存存存存储储储储卡卡卡卡等等等等，集集集集成成成成了了了了PCMCIAPCMCIA接口和控制器。接口和控制器。接口和控制器。接口和控制器。6 69 913 DRAM13 DRAM控制器控制器控制器控制器 集成集成集成集成DRAMDRAM控制器后，控制器后，控制器后，控制器后，CPUCPU可与可与可与可与SDRAMSDRAM等等等等DRAMDRAM直接无缝连接。直接无缝连接。直接无缝连接。直接无缝连接。6 69 914 14 红外线通信接口红外线通信接口红外线通信接口红外线通信接口 嵌嵌嵌嵌入入入入式式式式处处处处理理理理器器器器集集集集成成成成的的的的IrDAIrDA接接接接口口口口通通通通常常常常完完完完成成成成链链链链路路路路层层层层功功功功能能能能和和和和部部部部分分分分物物物物理理理理层层层层功功功功能能能能（完完完完成成成成信信信信号号号号的的的的编码），而红外收发器则需要外接。编码），而红外收发器则需要外接。编码），而红外收发器则需要外接。编码），而红外收发器则需要外接。 嵌入式系统的IO模块最新课件第6讲 嵌入式系统的I/O模块思考题思考题 1 1、嵌入式系统的IO模块最新课件
