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《嵌入式原理(5)嵌入式系統(tǒng)的外圍設(shè)備和io接口》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、第5章嵌入式系統(tǒng)的外圍設(shè)備和I/O接口5.1外圍設(shè)備5.2常見輸入輸出接口類型5.3I/O接口原理基礎(chǔ)5.4小結(jié)主要內(nèi)容基本輸入/輸出設(shè)備的結(jié)構(gòu)輸入設(shè)備:鍵盤、觸摸屏;輸出設(shè)備:LED、LCDI/O接口和總線的工作原理常見的輸入輸出接口類型總線接口:I2C、I2S、CAN、以太網(wǎng)并行接口串行接口:RS-232、IEEE1394、USB無線接口:紅外線、藍(lán)牙、IEEE802.11、GPRS、CDMAI/O接口的數(shù)據(jù)交換方式DMA、查詢、中斷使用芯片內(nèi)部總線把接口集成在嵌入式處理器內(nèi)部,或者應(yīng)用各種擴(kuò)展方法在處理器外部以接
2、口芯片的形式出現(xiàn)。5.1外圍設(shè)備5.1.1輸入設(shè)備:小型鍵盤、觸摸屏5.1.2輸出設(shè)備:LED、LCD5.1.3擴(kuò)充設(shè)備:PCMCIA、CF、SD、MS5.1.4便攜式嵌入式系統(tǒng)的電源智能型電源管理設(shè)備智能型電池輸入設(shè)備輸入設(shè)備用來將外部信息輸入主機(jī),一般是將用戶(或廣義的應(yīng)用環(huán)境)所提供的原始信息,轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)所能識(shí)別的二進(jìn)制代碼。符號(hào)信息,如字符、數(shù)字代碼等。非符號(hào)信息,如圖形、圖像、聲音、物理信號(hào)等。輸入設(shè)備往往需要具備信息轉(zhuǎn)換功能與數(shù)據(jù)傳送功能。常見的輸入設(shè)備鍵盤、穿孔輸入設(shè)備、數(shù)據(jù)錄入站、圖形數(shù)字化儀、字符輸
3、入與識(shí)別裝置、語音輸入與識(shí)別裝置、光筆、鼠標(biāo)、跟蹤球、操縱桿等。輸入設(shè)備(常見的輸入設(shè)備)鍵盤能將擊鍵動(dòng)作轉(zhuǎn)換成字符代碼,然后輸入計(jì)算機(jī)。穿孔輸入設(shè)備用有孔、無孔表示1、0。數(shù)字化儀能輸入像點(diǎn)的絕對(duì)坐標(biāo)值,從而將圖形轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制代碼。光筆、鼠標(biāo)、跟蹤球、操縱桿等輸入坐標(biāo)相對(duì)移動(dòng)值來操縱顯示器光標(biāo)移動(dòng)。掃描儀、攝像機(jī)等可將圖像信息轉(zhuǎn)換為像點(diǎn)代碼,從而輸入圖像。音頻信號(hào)采集裝置能將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào),再通過模擬量/數(shù)字量(A/D)轉(zhuǎn)換,輸入計(jì)算機(jī)。鍵帽恢復(fù)彈簧鍵桿鍵塊觸點(diǎn)磁鐵密封玻管薄膜襯墊基底直接作用式機(jī)械鍵干簧管間
4、接作用式薄膜式短行程觸摸鍵接觸式按鍵的基本結(jié)構(gòu)從結(jié)構(gòu)上可以分為兩類:接觸式、非接觸式。從按鍵操作方式上可以分為兩類:機(jī)械動(dòng)作式、觸摸式。閱讀:鍵的結(jié)構(gòu)閱讀:非接觸式鍵非接觸式鍵將擊鍵動(dòng)作引起的其他物理量變化間接轉(zhuǎn)換為電信號(hào),以避開接觸式鍵存在的觸點(diǎn)導(dǎo)通可靠性問題。常用的非接觸式鍵①電容式②感應(yīng)式感應(yīng)式鍵是真正的無行程觸摸鍵。常見的有靜電感應(yīng)式、壓感式、光遮斷式等。靜電感應(yīng)式鍵有一個(gè)裸露的金屬板,當(dāng)手指接觸它時(shí),人體所帶的靜電或感應(yīng)所產(chǎn)生的交流電信號(hào),通過它傳給放大器放大,產(chǎn)生按鍵信號(hào)。易受電磁場(chǎng)干擾。壓感式鍵一般由一塊
5、壓電陶瓷構(gòu)成,當(dāng)它受到外界壓力時(shí),會(huì)變形并產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。小型鍵盤鍵盤與鍵盤控制器電路工作原理示意16個(gè)按鍵輸入分別接到鍵盤控制器的4條行輸出X0~X3和4條列輸入Y0~Y3上,構(gòu)成矩陣鍵盤,以節(jié)省占用的控制器I/O端口資源。小型鍵盤的工作過程/原理當(dāng)鍵盤按鍵按下時(shí),某一行與某一列的輸入電路之間形成通路,因此可由輸入的引腳信號(hào)變化得知哪一個(gè)按鍵被按下,按鍵的值將存儲(chǔ)在鍵盤控制器的寄存器中。一般由鍵盤控制器內(nèi)部自動(dòng)完成按鍵的輸入掃描、譯碼和去抖動(dòng)處理功能。當(dāng)鍵盤控制器檢測(cè)到矩陣鍵盤中有按鍵被按下時(shí),鍵盤控制器的Key引腳將
6、由低電平變?yōu)楦唠娖?,并一直保持到按鍵值被讀取為止。嵌入式處理器從Key引腳得知目前有按鍵被按下時(shí),將鍵盤控制器的CS引腳設(shè)為低電平,存儲(chǔ)在鍵盤控制器的寄存器中的按鍵值將從鍵盤控制器的DIO引腳依次輸出給嵌入式處理器。當(dāng)所有按鍵數(shù)值傳送完畢后,Key重新變?yōu)榈碗娖?。鍵盤控制器的工作方式鍵盤控制器通知嵌入式處理器按鍵消息的工作方式輪詢(Polling)方式由處理器每隔一段時(shí)間檢測(cè)鍵盤控制器的Key引腳是否為高電平,若是高電平則表示有按鍵被按下。中斷(Interrupt)方式由Key引腳直接發(fā)出中斷請(qǐng)求信號(hào)給處理器,處理器因
7、為中斷信號(hào)觸發(fā)得知目前有按鍵被按下。矩陣掃描式鍵盤構(gòu)成行驅(qū)動(dòng)L0L1L2L3Vcc列輸入緩沖C0C1C2C3閱讀:掃描式鍵盤通過行驅(qū)動(dòng)電路,使各行線L0~Ln依次為0(每次一根行線為0)。每當(dāng)某行為0時(shí),就讀回各列線狀態(tài)C0~Cm,判斷出各鍵的通斷狀態(tài)。同時(shí)按下兩個(gè)以上的鍵時(shí),也能通過一遍掃描識(shí)別出來。當(dāng)Li=0,Cj=0時(shí),說明第i行、第j列的鍵被按下,此時(shí)可獲得該鍵的位置碼(i,j)。閱讀:非掃描式鍵盤當(dāng)無任何鍵按下時(shí),所有輸入線均為1;當(dāng)按下某個(gè)鍵時(shí),其對(duì)應(yīng)輸入線變?yōu)?,通過與非門產(chǎn)生中斷請(qǐng)求IRQ。CPU響應(yīng)后
8、,在中斷處理程序中將各個(gè)輸入寄存器的內(nèi)容取回,判斷是哪個(gè)鍵或哪幾個(gè)鍵被按下,其程序結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單。非掃描式鍵盤的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單,速度快,但當(dāng)鍵數(shù)較多時(shí),硬件代價(jià)高,因此適用于鍵數(shù)較少的場(chǎng)合。地址譯碼控制邏輯IRQ驅(qū)動(dòng)器輸入寄存器輸入寄存器系統(tǒng)總線????非掃描式鍵盤及其中斷接口結(jié)構(gòu)邏輯框圖直接連接式非掃描式鍵盤直接將各鍵的輸出送往鍵盤