嵌入式硬件接口

嵌入式硬件接口第1頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一第5章ARM接口設(shè)計(jì)技術(shù)本章主要內(nèi)容：鍵盤接口LED顯示器接口LCD顯示器接口觸摸屏接口通訊接口中斷接口A/D和D/A轉(zhuǎn)換器接口ARM的JTAG接口第2頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一芯片S3C44B0X本章主要基于芯片S3C44B0X，介紹其多個(gè)接口。S3C44B0X是基于ARM7TDMI的體系結(jié)構(gòu),是ARM公司最早為業(yè)界普遍認(rèn)可并且贏得最廣泛應(yīng)用的處理核。芯片S3C44B0X具有71個(gè)通用多功能輸入輸出引腳，這些I/O口的應(yīng)用是S3C44BOX處理器的基礎(chǔ)應(yīng)用，分別包含在如下7組端口中：1個(gè)10位輸出端口〔端口A〕；1個(gè)11位輸出端口（端口B）；1個(gè)16位輸入／輸出端口（端口C）；2個(gè)8位輸入／輸出端口（端口D和G）；2個(gè)9位輸入／輸出端口（端口E和F）。第3頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一鍵盤概述

計(jì)算機(jī)的鍵實(shí)際上就是開關(guān)，制造這種鍵的方法是多種多樣的，以下是幾種常用的按鍵：機(jī)械式按鍵

電容式按鍵

薄膜式按鍵

霍耳效應(yīng)按鍵

第4頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一用ARM芯片實(shí)現(xiàn)鍵盤接口本應(yīng)用實(shí)例中，要與4X4的矩陣鍵盤接口，采用節(jié)省口線的“行掃描法”方法來檢測鍵盤，這樣只需要8根口線，在此選取PF口作為檢測鍵盤用端口，并設(shè)定PF0–PF3為輸出掃描碼的端口，PF4--PF7為鍵值讀入口。第5頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一LED顯示器接口概述

LED(LightEmittingDiode)常稱為七段發(fā)光二極管,在專用的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中,特別是在嵌入式控制系統(tǒng)中,應(yīng)用非常普遍。它價(jià)格低廉、體積小、功耗低，而可靠性又很好，因此，從單板微型機(jī)、袖珍計(jì)算機(jī)到許多微型機(jī)控制系統(tǒng)及數(shù)字化儀器都用LED作為輸出顯示。第6頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一用ARM芯片實(shí)現(xiàn)LED顯示接口Ⅰ1．接口電路第7頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一用ARM芯片實(shí)現(xiàn)LED顯示接口Ⅱ2.初始化程序如下。

（1）設(shè)置PCONF、PCONG寄存器,由于需要設(shè)定端口F、G為輸出口，因此，在端口工作之前設(shè)置:rPCONF＝

0010010010101010101B＝0x12555；

rPCONG＝

0101010101010101B＝0x5555;（2）設(shè)置PUPF、PUPG寄存器,設(shè)置內(nèi)部上拉電阻的語句為:rPUPF=0x00;//使能PF0-7的內(nèi)部上拉電阻

rPUPG=0x00;//使能PG0-7的內(nèi)部上拉電阻第8頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一LCD顯示器接口概述液晶顯示是一種被動的顯示，它不能發(fā)光，只能使用周圍環(huán)境的光。基本原理是通過給不同的液晶單元供電，控制其光線的通過與否，從而達(dá)到顯示的目的。LCD有三種顯示方式：反射型，透射型和透反射型。市面上出售的LCD有兩種類型：一種是帶有驅(qū)動電路的LCD顯示模塊，這種LCD可以方便地與各種低檔單片機(jī)進(jìn)行接口；另一種是LCD顯示屏，沒有驅(qū)動電路，需要與驅(qū)動電路配合使用

第9頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一

LCD控制器

LCD控制器用來把定位在系統(tǒng)存儲器中的視頻緩沖區(qū)的LCD圖象數(shù)據(jù)傳輸?shù)絃CD驅(qū)動器，并產(chǎn)生必須的LCD控制信號。REGBANK具有18個(gè)可編程寄存器，用于配置LCD控制器LCDCDMA為專用DMAVIDPRCS從LCDCDMA接收數(shù)據(jù)，將相應(yīng)格式的數(shù)據(jù)通TIMEGEN包含可編程的邏輯

TIMEGEN部分產(chǎn)生VFRAME,VLINE,VCLK,VM等信號。第10頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一觸摸屏的接口設(shè)計(jì)Ⅰ1.觸摸屏的驅(qū)動芯片ADS7843典型接口觸摸屏的控制采用專用芯片，專門處理是否有筆或手指按下觸摸屏，并在按下時(shí)分別給兩組電極通電，然后將其對應(yīng)位置的模擬電壓信號經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換送回處理器。S3C44B0選取PG口與ADS7843接口，共使用PG2-PG7的6條口線,也可以選擇其他的I/O口，但注意不要與I/O口上已經(jīng)設(shè)定的功能相沖突．其中，X+、Y+、X-、Y-引腳直接與觸摸屏的相應(yīng)管腳相連。第11頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一觸摸屏的接口設(shè)計(jì)Ⅱ2編程實(shí)現(xiàn)利用連接好的電路設(shè)置PCONG寄存器如下：

rPCONG=Ox015f；其中，PENIRQ最好加上內(nèi)部上拉，設(shè)置為:rPUPG＆＝Ox80。（1）讀取觸摸點(diǎn)坐標(biāo)程序:

編程采用固定參考電壓模式，因此SER/DFR=1。首先檢測PENIRQ是否為低電平，如果為低電平，則認(rèn)為有接觸；否則認(rèn)為觸摸屏沒有接觸。利用軟件模擬DIN,DOUT和DCLK上的3線串行傳輸時(shí)序，將讀取的x或Y坐標(biāo)數(shù)值的控制字串行送入ADS7843,然后再串行讀出坐標(biāo)值。最后將X和Y軸坐標(biāo)值送串口顯示即可。（2）送控制字并讀取結(jié)果子程序。第12頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一

串行通信概述

串行數(shù)據(jù)傳送模式：單工半雙工全雙工串行通信方式：同步通信異步通信第13頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一S3C44BOX內(nèi)部集成的UART

S3C44B0XUART單元提供了兩個(gè)異步串口（SIO），每個(gè)SIO可以操作在中斷模式或DMA模式，支持波特率最大為115.2kbps,每個(gè)SIO通道包含都有一個(gè)16字節(jié)的接收與發(fā)送FIFO緩沖區(qū)。每個(gè)UART模塊包含以下幾個(gè)部件：波特率發(fā)生器，發(fā)送器，接收器和控制單元。

第14頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一

UART操作數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)接收

動流控制（AFC）

非自動流控制（通過軟件控制nRTS和nCTS）

調(diào)制解調(diào)器接口第15頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一中斷／DMA請求產(chǎn)生器

S3C44BOX的每個(gè)UART都有7個(gè)狀態(tài)信號：接收FIFO/緩沖區(qū)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好、發(fā)送FIFO／緩沖區(qū)空、發(fā)送移位寄存器空、溢出錯(cuò)誤、奇偶校驗(yàn)錯(cuò)誤、幀錯(cuò)誤和中止，所有這些狀態(tài)都由對應(yīng)的UART狀態(tài)寄存器(UTRSTATn/UERSTATn)中的相應(yīng)位來表現(xiàn)。當(dāng)接收器要將接收移位寄存器的數(shù)據(jù)送到接收FIFO,它會激活接收FIFO滿狀態(tài)信號，如果控制寄存器中的接收模式選為中斷模式，就會引發(fā)接收中斷。當(dāng)發(fā)送器從發(fā)送FIFO中取出數(shù)據(jù)送到發(fā)送移位寄存器，那么FIFO空狀態(tài)信號將會被激活。如果控制寄存器中的發(fā)送模式選為中斷模式，就會引發(fā)發(fā)送中斷。

第16頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一與FIFO有關(guān)的中斷

類型FIFO類型非FIFO模式Rx中斷每當(dāng)接收數(shù)據(jù)達(dá)到接收FIFO觸發(fā)的水平，就產(chǎn)生接收中斷；如果FIFO非空且連續(xù)3個(gè)字時(shí)間沒有接收到任何數(shù)據(jù)，就產(chǎn)生超時(shí)中斷；每當(dāng)接收數(shù)據(jù)滿，接收移位寄存器將產(chǎn)生一個(gè)中斷；Tx中斷每當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)達(dá)到發(fā)送FIFO觸發(fā)的水平，就產(chǎn)生發(fā)送中斷；每當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)空，發(fā)送保持寄存器將產(chǎn)生一個(gè)中斷；錯(cuò)誤中斷幀錯(cuò)誤、奇偶校驗(yàn)錯(cuò)誤和被檢測到并按字節(jié)接收的中止信號，都將產(chǎn)生錯(cuò)誤中斷；當(dāng)達(dá)到接收FIFO的頂部，就會產(chǎn)生溢出錯(cuò)誤中斷；所有錯(cuò)誤都會立即產(chǎn)生一個(gè)錯(cuò)誤中斷。但兩個(gè)錯(cuò)誤同時(shí)發(fā)生，只有一個(gè)中斷會產(chǎn)生；第17頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一波特率發(fā)生器

波特率發(fā)生器以MCLK作為時(shí)鐘源

每個(gè)UART的波特率發(fā)生器為傳輸提供了串行移位時(shí)鐘。波特率時(shí)鐘由通過時(shí)鐘源的16分頻及一個(gè)由UART波特率除數(shù)寄存器(UBRDIVn)指定的16位除數(shù)決定。

UBRDIVn＝（取整）（MCLK／（波特率×16））-1

第18頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一回送模式與紅外通信模式回送模式:S3C44BOX的UART提供的一個(gè)測試模式。在這種模式下，發(fā)送出的數(shù)據(jù)會立即被接收。這一特性用于校驗(yàn)運(yùn)行處理器內(nèi)部發(fā)送和接收通道的功能，這種模式可以通過設(shè)置UART控制寄存器(UCONn)中的回送位來實(shí)現(xiàn)。紅外通信模式：S3C44BOX的UART模塊支持紅外線（IR)發(fā)送和接收?？梢酝ㄟ^設(shè)置UART控制寄存器(UCONn)中的紅外模式位來選擇這一模式。第19頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一S3C44BOX的UART的應(yīng)用Ⅰ1.電路接口和I/O口設(shè)置

S3C44BOX的串行應(yīng)用接口電路中的PC12,PC13,PE1,PE2是多功能I/O口，因此，在編寫串口數(shù)據(jù)收發(fā)程序之前，首先需要對PC口和PE口的工作模式進(jìn)行設(shè)置。

Rpconc=Ox0f000000|rPCONC;rPUPC=0x3000;//設(shè)置內(nèi)部上拉

rPCONE=(rPCONE&Oxfc3)|Oxeb;rPUPE=0x6;第20頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一

S3C44BOX的UART的應(yīng)用Ⅱ2.UART初始化

對UART口的可配置參數(shù)進(jìn)行初始化，使其能夠按照所要求的通訊方式進(jìn)行通訊。對UART口進(jìn)行初始化的設(shè)置程序見課本P*。3.字符發(fā)送程序Uart_SendByte()見課本P*。4.字符接收程序Uart_GetByte()見課本P*。第21頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一

USB接口概述

USB(通用串行總線)接口正在被用于多種嵌入式系統(tǒng)設(shè)備的數(shù)據(jù)通信中，如移動硬盤、數(shù)碼相機(jī)、PDA、高速數(shù)據(jù)采集設(shè)備等。它是由Compaq、HP、Intel、Lucent、Microsoft、NEC和Philips七家公司聯(lián)合推出的新一代標(biāo)準(zhǔn)接口總線。是一種連接外圍設(shè)備的機(jī)外總線。其主要性能特點(diǎn)如下：

提供機(jī)箱外的熱即插即用功能；每個(gè)USB系統(tǒng)中有個(gè)主機(jī)，采用“級聯(lián)”方式USB總線可連接多個(gè)外部設(shè)備；適用于帶寬范圍在幾千位／秒（Kb/s)一幾百兆位l秒(Mb/s）的設(shè)備；低成本的電纜和連接器；具有錯(cuò)誤檢測和處理機(jī)制；較低的協(xié)議開銷帶來了高的總線性能；支持主機(jī)與設(shè)備之間的多數(shù)據(jù)流和多消息流傳輸。第22頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一

USB系統(tǒng)組成一個(gè)USB系統(tǒng)由三部分來描述：USB主機(jī)：在任一USB系統(tǒng)中只有一個(gè)主機(jī)，到主計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的USB接口被稱作主控制器。

USB設(shè)備：分為Hub（集線器）和Function（功能）兩大類。Hub提供到USB的附加連接點(diǎn)，功能為主機(jī)系統(tǒng)提供附加的性能。USB互連：USB互連指的是USB設(shè)備與主機(jī)的連接和通信方式，它包括總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、內(nèi)層關(guān)系、數(shù)據(jù)流模型和USB調(diào)度表。

USB總線用來連接各USB設(shè)備和USB主機(jī)。第23頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一

USB的物理接口USB總線的電纜有4根導(dǎo)線：一對標(biāo)準(zhǔn)尺寸的雙絞信號線和一對標(biāo)準(zhǔn)尺寸的電源線。USB總線支持的數(shù)據(jù)傳輸率有三種：高速信令位傳輸率為480Mbs；全速信令位傳輸率為12Mbs;低速信令位傳輸率為1.5Mb/s。USB2.0支持在主控制器與Hub之間用高速傳輸全速和低速數(shù)據(jù)，而Hub與設(shè)備之間以全速或低速傳輸數(shù)據(jù)，這種支持能力可以將全速設(shè)備和低速設(shè)備對高速設(shè)備可用帶寬的影響減到最小。第24頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一USB的總線協(xié)議

USB是一種查詢(Polling）總線，由主控制器啟動所有的數(shù)據(jù)傳輸。USB上所掛連的外設(shè)通過由主機(jī)調(diào)度的(Host-Scheduled）、基于令牌的（Token-Based）協(xié)議來共享USB帶寬。大部分總線事務(wù)涉及3個(gè)包的傳輸：令牌包

(TokenPacket)

數(shù)據(jù)包（DataPacket）

握手包（HandshakePacket）主控制器和Hub之間的某些總線事務(wù)涉及4個(gè)包的傳輸，這些類型的事務(wù)用來管理主機(jī)與全/低速設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸。主機(jī)與設(shè)備端點(diǎn)之間的USB數(shù)據(jù)傳輸模型被稱作管道，管道有兩種類型：流和消息。第25頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一

USB接口工作原理

USB設(shè)備最大的特點(diǎn)就是即插即用，之所以能夠這樣，是因?yàn)閁SB協(xié)議規(guī)定在主機(jī)啟動或USB設(shè)備插入系統(tǒng)時(shí)都要對設(shè)備進(jìn)行配置。就是按照USB協(xié)議，在USB主機(jī)與USB設(shè)備之間進(jìn)行的一系列“問答”過程。從而主機(jī)知道了設(shè)備的情況以及該如何與設(shè)備通訊，并為設(shè)備設(shè)置一個(gè)唯一的地址。在配置階段主機(jī)也了解了設(shè)備端點(diǎn)的使用情況，便可以通過這些端點(diǎn)來進(jìn)行特定傳輸方式的通訊。對于標(biāo)準(zhǔn)USB設(shè)備，操作系統(tǒng)帶有它的驅(qū)動，而不需要編寫專門的主機(jī)驅(qū)動程序。但這樣就必須為它選擇一種標(biāo)準(zhǔn)命令集；但對于非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，則可以自定義一套請求指令集，，并需要編寫專門的主機(jī)驅(qū)動程序來實(shí)現(xiàn)對USB設(shè)備的操作。第26頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一以太網(wǎng)接口概述以太網(wǎng)以其高度靈活、相對簡單、易于實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)，成為當(dāng)今最重要的一種局域網(wǎng)建網(wǎng)技術(shù)。通常所說的以太網(wǎng)主要是指以下3種不同的局域網(wǎng)技術(shù):以太網(wǎng)/IEEE802.3采用同軸電纜作為網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)，傳輸速率達(dá)到10Mbps。100Mbps以太網(wǎng)又稱為快速以太網(wǎng)，采用雙紋線作為網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)，傳輸速率達(dá)到100Mbps。1000Mbps以太網(wǎng)又稱為千兆以太網(wǎng)，采用光纜或雙紋線作為網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)，傳輸速率達(dá)到1000Mbps(1Gbps)。

第27頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一以太網(wǎng)工作原理

以太網(wǎng)最早是由Xeros公司開發(fā)的一種基帶局域網(wǎng)技術(shù)；使用同軸電纜作為網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)；以太網(wǎng)采用廣播機(jī)制；采用載波多路訪問和碰撞檢測(CSMA/CD)機(jī)制；數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)到10Mbps；以太網(wǎng)／IEEE802．3通常使用專門的網(wǎng)絡(luò)接口卡或通過系統(tǒng)主電路板上的電路實(shí)現(xiàn)。第28頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一以太網(wǎng)的傳輸編碼

曼徹斯特編碼差分曼徹斯特編碼

第29頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一以太網(wǎng)幀格式

字段同步位分隔位目的地址源地址類型／長度數(shù)據(jù)段填充位FCS長度56848481646～1500X32在以太網(wǎng)幀中，同步位、分隔位、填充位和校驗(yàn)位這幾個(gè)字段都是由以太網(wǎng)控制器自動產(chǎn)生的；人們所關(guān)心的只是目的地址、源地址、類型和數(shù)據(jù)這4個(gè)字段的內(nèi)容；所有數(shù)據(jù)位的傳輸由低位開始(傳輸?shù)奈涣魇褂寐鼜厮固鼐幋a)；以太網(wǎng)的沖突退避算法是由硬件自動執(zhí)行的;

第30頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一以太網(wǎng)控制器RTL8019

RTL8019是高度集成的以太網(wǎng)控制器，為即插即用式NE2000兼容網(wǎng)絡(luò)適配器提供了簡易的解決方案。RTL8019共有32個(gè)輸入輸出地址，對應(yīng)地址偏移量為00h—lFh。RTL8019的內(nèi)部寄存器是分頁的，每個(gè)寄存器都是8位。第31頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一RTL8019寄存器1.命令寄存器CR2.與發(fā)送／接收相關(guān)的寄存器3.其他寄存器:①IMR：中斷屏蔽寄存器,設(shè)置成0x00時(shí)，屏蔽所有的中斷，設(shè)置成0xFF將允許中斷。②MAR0一MAR8：多點(diǎn)播送地址,可以全寫0xFF。③PAGE2的寄存器是只讀的，不用設(shè)置。PAGE3的寄存器不是NE2000兼容的，所以也不用設(shè)置。第32頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一以太網(wǎng)模塊的接口設(shè)計(jì)Ⅰ配置RTL8019:為了系統(tǒng)的精簡，配置RTL8019為非即插即用模式。有著固定的中斷，有著固定的端口地址。以太網(wǎng)模塊與處理器的接口電路：第33頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一IIC接口概述IIC是一種雙向兩線制的串行總線，由于它支持任何一種IC制造工藝，且能夠提升硬件的效率和簡化電路的設(shè)計(jì)，因此眾多廠商都提供了IIC兼容芯片。S3C44BOX內(nèi)部也具有IIC總線接口模塊，支持一個(gè)多主IIC-BUS串形接口，主S3C44B0X能發(fā)送或接收串形數(shù)據(jù)到從設(shè)備，并遵守標(biāo)準(zhǔn)的IIC協(xié)議。IIC總線操作模式為：主發(fā)送模式、主接收模式、從發(fā)送模式、從接收模式。

第34頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一S3C44B0X的IIC總線

S3C44B0X處理器多主模式的IIC總線串行接口。S3C44B0X采用專門的串行數(shù)據(jù)線（SDA）和串行時(shí)鐘線(SCL)與總線上的其他外設(shè)傳輸信息。IIC總線操作讀寫操作配置IIC總線IIC總線接口專用寄存器第35頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一

CAN總線概述CAN全稱為ControllerAreaNetwork，即控制器局域網(wǎng)，是國際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場總線之一。CAN的主要特點(diǎn)包括：低成本；極高的總線利用率；很遠(yuǎn)的數(shù)據(jù)傳輸距離(長達(dá)10公里)；高速的數(shù)據(jù)傳輸速率（高達(dá)1Mbit/s）；可根據(jù)報(bào)文的ID決定接收或屏蔽該報(bào)文；可靠的錯(cuò)誤處理和檢錯(cuò)機(jī)制；發(fā)送的信息遭到破壞后可自動重發(fā)；節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤嚴(yán)重的情況下具有自動退出總線的功能；報(bào)文不包含源地址或目標(biāo)地址，僅用標(biāo)志符來指示功能信息優(yōu)先級；

第36頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一

CAN總線與同步串行接口SIOS3C44B0X的SIO能與各種類型的串行外設(shè)接口，這個(gè)SIO模塊能以一定的頻率（由寄存器設(shè)定）發(fā)送或接收8位串行數(shù)據(jù)。時(shí)鐘源可以選擇內(nèi)部時(shí)鐘或外部時(shí)鐘。SIO模塊功能：8位數(shù)據(jù)緩沖（SIODAT）；12位的預(yù)定標(biāo)器（SBRDR）；8位間隔計(jì)數(shù)器（ITVCNT）；時(shí)鐘源選擇邏輯；串行數(shù)據(jù)I/O腳（SIORXD和SIOTXD）；外部時(shí)鐘輸入輸出腳（SIOCK）；DMA運(yùn)行模式。第37頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一

SIO正常操作模式操作模式：發(fā)送與接收同時(shí)進(jìn)行,一個(gè)發(fā)送數(shù)據(jù)腳,一個(gè)接收數(shù)據(jù)腳,當(dāng)一個(gè)字節(jié)寫入SIODAT數(shù)據(jù)寄存器,如果SIO運(yùn)行位設(shè)置和發(fā)送模式允許,則SIO開始發(fā)送數(shù)據(jù)。對SIO模塊編程的步驟:①配置I/O腳(SIOTXD,SIOCLK,SIORXD)；②設(shè)置SIOCON為適當(dāng)?shù)呐渲茫虎墼O(shè)置串行I/O中斷允許位；④如果想發(fā)送數(shù)據(jù),寫數(shù)據(jù)到SIODAT；⑤設(shè)置SIOCON[3]為1,開始數(shù)據(jù)移位操作；⑥當(dāng)數(shù)據(jù)移位操作完成時(shí),SIO中斷被請求和SIODAT接收到數(shù)據(jù)；⑦返回第4步。第38頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一中斷接口概述S3C44BOX具有30個(gè)中斷源，包括1個(gè)看門狗定時(shí)器,6個(gè)定時(shí)器,6個(gè)UART,8個(gè)外部,4個(gè)DMA,2個(gè)RTC,1個(gè)ADC,1個(gè)IIC和1個(gè)SIO共30個(gè)中斷。S3C44BOX內(nèi)置的中斷控制器可以接收來自30個(gè)中斷源的請求。S3C44B0X支持新的中斷處理模式稱為矢量中斷模式。中斷控制器的角色，就是響應(yīng)來自FIQ(快速中斷請求)或IRQ(普通中斷請求)的中斷，并請求內(nèi)核對中斷進(jìn)行處理。多個(gè)中斷請求發(fā)生時(shí)，由硬件優(yōu)先級邏輯確定應(yīng)該有哪個(gè)中斷得到服務(wù)，同時(shí)硬件邏輯使中斷向量表的跳轉(zhuǎn)指令加載到（0X18或0X1C）位置，在該位置執(zhí)行跳轉(zhuǎn)指令使程序跳到相應(yīng)的中斷服務(wù)線程，因此相對于傳統(tǒng)的ARM的軟件方法能夠大大減少中斷進(jìn)入延時(shí)。

第39頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一中斷控制器Ⅰ

1.中斷模式

ARM7TDMI有2種類型的中斷模式:FIQ和IRQ。

IRQ和FIQ之間的區(qū)別是：對于FIQ必須盡快處理事件并離開這個(gè)模式；IRQ可以被FIQ中斷，但I(xiàn)RQ不能中斷FIQ；為了使FIQ更快,FIQ模式具有更多的私有寄存器。2.PSR的F位和I位

PSR指ARM7TDMI處理器的程序狀態(tài)寄存器。如果PSR的F位被設(shè)置為1,處理器將不接受來自中斷控制器的FIQ;如果PSR的I位被設(shè)置為1,處理器將不接受來自中斷控制器的IRQ。因此，為了使能相應(yīng)中斷機(jī)制,PSR的F位或I位必須被清0,同時(shí)中斷屏蔽寄存器INTMSK的相應(yīng)位也必須被清0。第40頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一中斷控制器Ⅱ3.中斷請求寄存器INTPNDINTPND的各位指示了某個(gè)中斷請求是否還未被處理。在INTPND中將要或已被置位的中斷位稱為pending位。INTPND是一個(gè)只讀寄存器，在中斷服務(wù)程序中要想清除pending位時(shí)，需要采用在中斷服務(wù)寄存器I_ISPC或F_ISPC的相應(yīng)位寫入1的方式實(shí)現(xiàn)。

INTPND寄存器中的26個(gè)位對應(yīng)著每一個(gè)中斷源。當(dāng)某個(gè)中斷產(chǎn)生時(shí)，INTPND中的相應(yīng)位就會置1,說明該中斷還未被處理。在中斷服務(wù)程序中，當(dāng)處理結(jié)束后必須及時(shí)清除該pending位，從而使系統(tǒng)能夠及時(shí)再次響應(yīng)該類型的中斷。4.中斷屏蔽寄存器INTMSK

如果該寄存器的某位被置1，則與該位對應(yīng)的中斷響應(yīng)被禁止。如果對應(yīng)位為0，則這個(gè)中斷發(fā)生時(shí)將會被正常響應(yīng)。如果某個(gè)中斷在INTMSK寄存器中的對應(yīng)位為1,但是又有這個(gè)中斷發(fā)生，則它的pending位還是會置位，只是不會自動轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)程序。如果全局屏蔽位被置1，那么，當(dāng)任一中斷發(fā)生時(shí)，中斷pending位還是會置位，但是所有的中斷都不會得到服務(wù)。第41頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一中斷源Ⅰ在30個(gè)中斷源中有26個(gè)中斷源提供給中斷控制器，4個(gè)外部中斷(EINT4/5/6/7)請求是通過“或”的形式合成為1個(gè)中斷源送至中斷控制器,2個(gè)UART錯(cuò)誤中斷(UERRORO/1)也是如此。

下頁續(xù)第42頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一中斷源Ⅱ注意:EINT4,EINT5,EINT6和EINT7分享同一個(gè)中斷請求源,中斷服務(wù)程序ISR要通過讀取EXTINTPND3-0寄存器來區(qū)別這4個(gè)中斷源，并在處理結(jié)束時(shí)通過將EXTINTPND3-0中對應(yīng)位寫1來清除該位。

第43頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一中斷優(yōu)先級產(chǎn)生模塊

S3C44BOX中斷優(yōu)先級的決定有兩種方式：通過軟件查詢決定中斷優(yōu)先級，該方式在跳到相應(yīng)服務(wù)程序之前需要一個(gè)較長的延遲時(shí)間；通過硬件決定中斷優(yōu)先級：矢量中斷模式。

如果中斷向量模式使用和一個(gè)中斷源被配置為ISQ中斷，中斷將被中斷優(yōu)先級產(chǎn)生模塊處理。中斷優(yōu)先級產(chǎn)生模塊處理包括五個(gè)單元：1個(gè)主單元，4個(gè)從單元，每個(gè)從單元管理6個(gè)中斷源，包括4個(gè)優(yōu)先級次序可編程的優(yōu)先級源(sGn)和2個(gè)固定優(yōu)先級源。一個(gè)主單元管理4個(gè)從單元mGn和2個(gè)中斷源mGKn，用來確定4個(gè)從單元和2個(gè)中斷源的優(yōu)先級mGKn。第44頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一中斷優(yōu)先級如果中斷源A被設(shè)置為FIQ中斷，而中斷源B設(shè)置為IRQ中斷，那么中斷源A比中斷源B具有更高的中斷優(yōu)先級，因?yàn)樵谌魏吻闆r下,FIQ中斷都比IRQ中斷具有更高的優(yōu)先級。如果中斷源A和中斷源B在不同的主單元中，并且A所在的主單元的優(yōu)先級比B所在的主單元優(yōu)先級高，則中斷源A的優(yōu)先級肯定比中斷源B的優(yōu)先級高。如果中斷源A和B在同一個(gè)主單元中，且中斷源A的優(yōu)先級比B高，則A具有更高的優(yōu)先級。位于sGA,sGB,sGC和sGD的中斷優(yōu)先級總是高于位于sGKA和sGKB的中斷優(yōu)先級。在sGA，sGB，sGC和sGD之間的優(yōu)先級的高低是可編程的，或者通過Round一Robin（輪轉(zhuǎn)）方式來決定。在sGKA和sGKB之間,sGKA總是擁有更高的優(yōu)先級。mGA,mGB,mGC和mGD組中的中斷優(yōu)先級總是高于mGKA和mGKB。因此,MGKA和mGKB在所有中斷源之中優(yōu)先級是最低的。第45頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一中斷矢量地址表Ⅰ分支指令機(jī)器代碼=0xea000000+((<destinationaddress>-<vectoraddress>-0x8)>>2)

其中destinationaddress為中斷服務(wù)線程ISR的開始地址，vectoraddress為中斷源在中斷相量表中的地址，即分支指令所在地址，分支指令機(jī)器代碼有硬件自動產(chǎn)生。第46頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一中斷矢量地址表Ⅱ每個(gè)中斷源對應(yīng)的矢量地址

中斷源矢量地址中斷源矢量地址EINT00x00000020INT_TIMER10x00000064EINT10x00000024INT_TIMER20x00000068EINT20x00000028INT_TIMER30x0000006cEINT30x0000002cINT_TIMER40x00000070EINT4/5/6/70x00000030INT_TIMER50x00000074TICK0x00000034INT_URXD00x00000080INT_ZDMA00x00000040INT_URXD10x00000084INT_ZDMA10x00000044INT_IIC0x00000088INT_BDMA00x00000048INT_SIO0x0000008cINT_BDMA10x0000004cINT_UTXD00x00000090INT_WDT0x00000050INT_UTXD10x00000094INT_UERR0/10x00000054NT_RTC0x000000a0INT_TIMER00x00000060INT_ADC0x000000c0第47頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一控制中斷的寄存器1.中斷控制寄存器2.中斷請求寄存器3.中斷模式寄存器4.中斷屏蔽寄存器5.IRQ矢量模式寄存器6.IRQ/FIQ中斷服務(wù)寄存器7.外部中斷控制寄存器8.外部中斷請求寄存器第48頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一外部中斷的應(yīng)用Ⅰ1.I/O口設(shè)置首先對PG口的工作模式進(jìn)行設(shè)置，要讓PG4-7工作在外部中斷輸入狀態(tài)。因此，要將PG口設(shè)置在功能3模式下，采用語句:rPCONG=11111111xxxxxxxxB；如果希望采用內(nèi)部上拉，則語句為:rPUPG=0000xxxxB。第49頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一外部中斷的應(yīng)用Ⅱ2.外部中斷觸發(fā)模式設(shè)置利用外部中斷控制寄存器來設(shè)置外部中斷的觸發(fā)模式．由于采用電平觸發(fā)容易引起重復(fù)觸發(fā)，因此建議采用下降沿或上升沿觸發(fā)，不同觸發(fā)方式的語句如下:①采用下降沿觸發(fā)時(shí):rEXTINT=01x01x01x01xxxxxxxxxxxxxB;②采用上升沿觸發(fā)時(shí):rEXTINT=10x10x10x10xxxxxxxxxxxxxB;③采用邊沿觸發(fā)時(shí):rEXTINT=11x11x11x11xxxxxxxxxxxxxB;④采用低電平觸發(fā)時(shí):rEXTINT=000000000000xxxxxxxxxxxxB;第50頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一外部中斷的應(yīng)用Ⅲ3中斷寄存器設(shè)置將EINT4-7設(shè)置為IRQ中斷模式的語句為:rINTCON=0x5;//非矢量中斷模式，禁止FIQ中斷，使能IRQ中斷設(shè)置好了，采用以下語句開啟中斷:rINTMSK=~(BIT_GLOBAL|BIT_EINT4567)。4主程序編寫,代碼見課本P*.5中斷處理程序

voidirq_Eint4567lsr(void){which_int=rEXTINTPND;rEXTINTPND=Ox0f;//清除EXTINTPND寄存器

rl_lSPC=BIT_EINT4567;//清除pending_bitDelay(1000)；//延時(shí)消抖

}第51頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一模/數(shù)轉(zhuǎn)換概述所謂模／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.微機(jī)與控制系統(tǒng)的接口框圖第52頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一模/數(shù)轉(zhuǎn)換的方法和原理Ⅰ1.計(jì)數(shù)式A/D轉(zhuǎn)換法

其中，Vi是模擬輸入電壓，V0是D/A轉(zhuǎn)換器的輸出電壓，C是控制計(jì)數(shù)端，當(dāng)C=1時(shí)，計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，C=0時(shí)，則停止計(jì)數(shù)。D7～D0是數(shù)字量輸出，數(shù)字輸出量又同時(shí)驅(qū)動一個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器。

第53頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一模/數(shù)轉(zhuǎn)換的方法和原理Ⅱ2.雙積分式A/D轉(zhuǎn)換法

雙積分式A/D轉(zhuǎn)換的基本原理是對輸入模擬電壓和參考電壓進(jìn)行兩次積分，變換成與輸入電壓均值成正比的時(shí)間間隔，利用時(shí)鐘脈沖和計(jì)數(shù)器測出其時(shí)間間隔，因此，此類A/D轉(zhuǎn)換器具有很強(qiáng)的抗工頻干擾能力，轉(zhuǎn)換精度高，但速度較慢

.（a）電路工作原理圖

（b）雙積分圖示第54頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一模/數(shù)轉(zhuǎn)換的方法和原理Ⅲ3.逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換法

逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換原理框圖逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換過程第55頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一

A/D轉(zhuǎn)換的重要指標(biāo)

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(AbsoluteAccuracy);相對精度(RelativeAccuracy)。3.轉(zhuǎn)換時(shí)間(ConversionTime):指完成一次A/D轉(zhuǎn)換所需的時(shí)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(shí)間間隔。轉(zhuǎn)換時(shí)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～+10V。

第56頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一

S3C440BX自帶的A/D轉(zhuǎn)換器ARMS3C440BX芯片自帶一個(gè)８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(fù)１。ARM芯片與A/D功能有關(guān)的引腳：AIN[7:0]為8路摸擬采集通道,ADC的模擬輸入；AREFT為參考正電壓，AREFB為參考負(fù)電壓，AVCOM為摸擬公共參考電壓。第57頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一

ADC的相關(guān)寄存器1.A/D轉(zhuǎn)換控制寄存器（ADCCON）:

地址為0x01D40000(在小模式下，以字、半字、字符單位存取)、0x01D40002(在大模式下，以半字單位存取)、0x01D40003(在大模式下，以字符單位存取)，可讀寫，初始值為0x20。2.A/D轉(zhuǎn)換預(yù)分頻寄存器

3.A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)寄存器第58頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一數(shù)/模轉(zhuǎn)換器原理

D/A轉(zhuǎn)換器的主要功能是將數(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(gè)數(shù)位都有一定的權(quán)。我們說把一個(gè)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，再把各位所對應(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。基于上述思路，在集成電路中，通常采用Ｔ型網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬電流，然后再用運(yùn)算放大器完成模擬電流到模擬電壓的轉(zhuǎn)換。所以，要把一個(gè)數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬電壓，實(shí)際上需要兩個(gè)環(huán)節(jié)：即先由D/A轉(zhuǎn)換器把數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬電流，再由運(yùn)算放大器將模擬電流轉(zhuǎn)換為模擬電壓。

第59頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一

T型電阻解碼網(wǎng)絡(luò)

第60頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的分類

1.電壓輸出型（如TLC5620）：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(fù)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。2.電流輸出型(如THS5661A)：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(dāng)外接運(yùn)算放大器進(jìn)行電流電壓轉(zhuǎn)換時(shí)，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(shí)由于在D/A轉(zhuǎn)換器的電流建立時(shí)間上加入了達(dá)算放入器的延遲，使響應(yīng)變慢。3.乘算型（如AD7533）：在基準(zhǔn)電壓輸入上加交流信號的，能得到數(shù)字輸入和基準(zhǔn)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(jìn)行乘法運(yùn)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(jìn)行調(diào)制的調(diào)制器使用。第61頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一

D/A轉(zhuǎn)換器的主要指標(biāo)

1.分辯率(Resolution):指最小模擬輸出量（對應(yīng)數(shù)字量僅最低位為‘1’）與最大量（對應(yīng)數(shù)字量所有有效位為‘1’）之比。2.建立時(shí)間(SettingTime):是將一個(gè)數(shù)字量轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定模擬信號所需的時(shí)間，也可以認(rèn)為是轉(zhuǎn)換時(shí)間。DA中常用建立時(shí)間來描述其速度，而不是AD中常用的轉(zhuǎn)換速率。一般地，電流輸出DA建立時(shí)間較短，電壓輸出DA則較長。3.其他指標(biāo):線性度(Linearity)，轉(zhuǎn)換精度，溫度系數(shù)/漂移。第62頁，共67頁，2023年，2月20日，星期一

ARM的JTAG接口基本知識Ⅰ1.JTAG是JointTestAction