嵌入式系統(tǒng)原理與接口技術(shù)課件

1、第五章 ARM接口設(shè)計技術(shù)山東大學精品課程嵌入式系統(tǒng)原理與接口技術(shù)主編：賈智平張瑞華清華大學出版社2內(nèi)容提要A/D和D/A轉(zhuǎn)換器接口通訊與中斷接口LCD顯示器與觸摸屏接口（了解）LED顯示器鍵盤接口ARM的JTAG接口模/數(shù)轉(zhuǎn)換概述模數(shù)轉(zhuǎn)換器就是把電模擬量轉(zhuǎn)換成為數(shù)字量的電路3現(xiàn)場信號1現(xiàn)場信號2現(xiàn)場信號n.傳感器1傳感器2傳感器n放大放大放大低通濾波低通濾波低通濾波多路開關(guān)采樣保持A/D微型機模擬控制D/A模數(shù)轉(zhuǎn)換的方法和原理4計數(shù)式A/D轉(zhuǎn)換法雙積分式A/D轉(zhuǎn)換法逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換法1.計數(shù)式A/D轉(zhuǎn)換法5Vi模擬輸入電壓V0：D/A轉(zhuǎn)換器輸出電壓C是控制計數(shù)端C=1：計數(shù)器開始計數(shù)，C

2、=0：停止計數(shù)D7D0是數(shù)字量輸出，數(shù)字輸出量又同時驅(qū)動一個D/A轉(zhuǎn)換器2.雙積分式A/D轉(zhuǎn)換法雙積分式A/D轉(zhuǎn)換的基本原理對輸入模擬電壓和參考電壓進行兩次積分，變換成與輸入電壓均值成正比的時間間隔，利用時鐘脈沖和計數(shù)器測出其時間間隔此類A/D轉(zhuǎn)換器具有很強的抗工頻干擾能力，轉(zhuǎn)換精度高，但速度較慢主要用于數(shù)字式測試儀表，溫度測量方面6雙積分式A/D轉(zhuǎn)換法原理圖73.逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換法由D/A轉(zhuǎn)換器的從高位到低位逐位增加轉(zhuǎn)換位數(shù)，產(chǎn)生不同的輸出電壓，把輸入電壓與輸出電壓進行比較而實現(xiàn)用一個逐次逼近寄存器存放轉(zhuǎn)換出來的數(shù)字量轉(zhuǎn)換結(jié)束時，將最終的數(shù)字量送到緩沖寄存器中8逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換法原理

3、圖9A/D轉(zhuǎn)換的重要指標1.分辨率(Resolution)：反映A/D轉(zhuǎn)換器對輸入微小變化響應(yīng)的能力，通常用數(shù)字輸出最低位(LSB)所對應(yīng)的摸擬輸入的電平值表示2.精度(Accuracy):絕對精度(Absolute Accuracy)相對精度(Relative Accuracy)103. 轉(zhuǎn)換時間(Conversion Time):指完成一次A/D轉(zhuǎn)換所需的時間，即由發(fā)出啟動轉(zhuǎn)換命令信號到轉(zhuǎn)換結(jié)束信號開始有效的時間間隔。轉(zhuǎn)換時間的倒數(shù)稱為轉(zhuǎn)換速率4. 量程:量程是指所能轉(zhuǎn)換的摸擬輸入電壓范圍，分單極性、雙極性兩種類型例如，單極性 量程為0+5V，0+10V；雙極性 量程為-5+5V，-10+

4、10V。 11S3C440BX自帶的十位A/D轉(zhuǎn)換器ARM S3C440BX芯片自帶一個路10位A/D轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器可以通過軟件設(shè)置為Sleep摸式，可以節(jié)電減少功率損失，最大轉(zhuǎn)換率為100K，非線性度為正負。128路摸擬采集通道,ADC的模擬輸入ADC的相關(guān)寄存器13A/D轉(zhuǎn)換控制寄存器(ADCCON)A/D轉(zhuǎn)換預(yù)分頻寄存器A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)寄存器1.A/D轉(zhuǎn)換控制寄存器(ADCCON)地址為0 x01D40000在小模式下，以字、半字、字符單位存取0 x01D40002在大模式下，以半字單位存取0 x01D40003在大模式下，以字符單位存取可讀寫，初始值為0 x20142.A/D轉(zhuǎn)換預(yù)分頻

5、寄存器地址為0 x01D40004在小模式下，以字、半字、字符單位存取0 x01D40006在大模式下，以半字單位存取0 x01D40007在大模式下，以字符單位存取可讀寫，初始值為0 x00。15ADCPSR位描述初始狀態(tài)預(yù)分頻值7：0預(yù)分頻值（0-255），除數(shù)=2（預(yù)分頻值+1）A/D轉(zhuǎn)換時，時鐘頻率=2(預(yù)分頻值1)160 x003.A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)寄存器地址為0 x01D40008在小模式下，以字、半字、字符單位存取0 x01D4000A在大模式下，以半字單位存取0 x01D4000B在大模式下，以字符單位存取可讀寫，初始值為0 x0016數(shù)/模轉(zhuǎn)換器17數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的工作原理T型電阻

6、解碼網(wǎng)絡(luò)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的分類D/A轉(zhuǎn)換器的主要指標數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的工作原理主要功能是將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量數(shù)字量是由若干數(shù)位構(gòu)成的，每個數(shù)位都有一定的權(quán)把一個數(shù)字量變?yōu)槟M量，就是把每一位上的代碼按照權(quán)轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的模擬量把各位所對應(yīng)的模擬量相加，所得到各位模擬量的和便是數(shù)字量所對應(yīng)的模擬量18例如：將10001010轉(zhuǎn)換為模擬量 1 0 0 0 1 0 1 019272321+一個數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬電壓，實際上需要兩個環(huán)節(jié)先由D/A轉(zhuǎn)換器把數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬電流由運算放大器將模擬電流轉(zhuǎn)換為模擬電壓T型電阻解碼網(wǎng)絡(luò)20數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的分類21電壓輸出型（如TLC5620）電流輸出型(如THS5661A)乘算

7、型（如AD7533）雖有直接從電阻陣列輸出電壓的，但一般采用內(nèi)置輸出放大器以低阻抗輸出。直接輸出電壓的器件僅用于高阻抗負載，由于無輸出放大器部分的延遲，故常作為高速D/A轉(zhuǎn)換器使用很少直接利用電流輸出，大多外接電流電壓轉(zhuǎn)換電路得到電壓輸出。當外接運算放大器進行電流電壓轉(zhuǎn)換時，則電路構(gòu)成基本上與內(nèi)置放大器的電壓輸出型相同，這時由于在D/A轉(zhuǎn)換器的電流建立時間上加入了達算放入器的延遲，使響應(yīng)變慢在基準電壓輸入上加交流信號的，能得到數(shù)字輸入和基準電壓輸入相乘的結(jié)果而輸出，稱為乘算型D/A轉(zhuǎn)換器。乘算型D/A轉(zhuǎn)換器一般不僅可以進行乘法運算，而且可以作為使輸入信號數(shù)字化地衰減的衰減器及對輸入信號進行調(diào)制的調(diào)制器使用D/A轉(zhuǎn)換器的主要指標22分辯率(Resolution)建立時間(Setting Time)其他指標指最小模擬輸出量（對應(yīng)數(shù)字量僅