嵌入式系統(tǒng)9.ppt

1、嵌入式系統(tǒng) 碩士研究生課程,第 9 章 南京郵電大學(xué)計算機學(xué)院,2,第9章 嵌入式軟件組件,本章主要介紹以下內(nèi)容： 概述 鍵盤 LED顯示器 LCD顯示器 日歷時鐘 模擬量輸入 模擬量輸出 數(shù)字量/開關(guān)量輸入輸出 異步串行通信UART,3,9.1 概述,使用軟件組件的優(yōu)點： 提高開發(fā)效率 提高開發(fā)的可靠性 提高軟件的可移植性 適合于并行開發(fā),4,9.2 鍵盤,鍵盤模塊可用來輸入數(shù)據(jù)或者選擇控制設(shè)備的操作模式。 鍵盤有兩種方案：第一種是采用鍵盤接口芯片實現(xiàn)鍵盤掃描(如8279)；第二種是用軟件實現(xiàn)鍵盤掃描。 鍵盤的基本電路是一個接觸開關(guān)，通、斷兩種狀態(tài)分別表示0和1。,圖1 一位鍵盤開關(guān),圖2

2、按鍵抖動示意圖,5,矩陣鍵盤 每個按鍵放置在每一行與每一列的交叉點。矩陣所需的鍵的數(shù)目根據(jù)應(yīng)用程序而不同。每一行由一根輸出端口線驅(qū)動，而每一列由一個電阻上拉且與一根輸入端口線連接。,6,矩陣鍵盤掃描算法 完成鍵的識別、消抖動、給每個鍵分配一個稱為掃描碼的唯一標識符、處理組合鍵等功能。 接口函數(shù) 清除鍵盤緩沖區(qū)KeyClear() 讀取掃描碼KeyGet() 檢查鍵是否被按下KeyHit() 鍵盤模塊初始化KeyInit(),7,應(yīng)用舉例 （1） void UserTask(void *pdata) . for (; ;) . KeyClear ( ); /*清除鍵盤緩沖區(qū)*/ . ,8,(2)

3、讀取鍵盤掃描碼 函數(shù)原型：unsigned16 KeyGet(unsigned16 timeout) 輸入?yún)?shù)：timeout：用時鐘脈沖個數(shù)規(guī)定的超時時間 void UserTask (void *pdata) unsigned16 scankey; . while(1) . scankey=KeyGet(10) ;/*超時時間為10 ticks */ ,9,（3）檢查鍵是否按下 函數(shù)原型： BOOLEAN KeyHit(void) 輸入/輸出參數(shù)無 返回參數(shù)：TRUE 表示鍵盤緩沖區(qū)中有可以使用的鍵 FALSE表示沒有鍵被按下 void UserTask (void *pdata) uns

4、igned16 scankey; . while (1) . if (KeyHit () /*檢查是否有鍵被按下 */ scankey= KeyGet(); /* 是，讀取掃描碼 */ ,10,9.3 LED顯示器,LED基本電路,11,I/O端口直接驅(qū)動LED,12,7段數(shù)碼管（分共陰極、共陽極兩種）,13,共陰極7段編碼表,14,數(shù)碼管動態(tài)顯示電路,15,數(shù)碼管動態(tài)顯示方法,使用兩個輸出端口，一個鎖存段碼（顯示的字符所對應(yīng)的編碼），一個鎖存位碼（控制哪一個數(shù)碼管顯示） 將全部數(shù)碼管的段碼引腳同名相連，然后分別連接到輸出端口P7-P0之一的引腳；每個數(shù)碼管的公共端引腳分別連接到另一個輸出端口

5、P7-P0之一的引腳（中間經(jīng)過反向驅(qū)動器）。 輪流讓每一個數(shù)碼管分別顯示不同字型，如果每個數(shù)碼管顯示時間足夠快（大約20ms），則由于人的視覺效應(yīng)，看到的則是穩(wěn)定的顯示效果。 優(yōu)點是硬件簡單，缺點是數(shù)碼管必須不斷地刷新顯示，占用了CPU較多的時間。,16,接口函數(shù),LedInit() 初始化I/O端口、變量、顯示定時器、緩沖區(qū)等。 LedCear() 清除所有LED的顯示 LedDispChar(unsigned16 position,unsigned8 c,unsigned8 color,unsigned blink) 輸入?yún)?shù)： （1）unsigned16 position:數(shù)碼管的位置碼

6、，最大支持65536個 （2）unsigned8 c:顯示的字符代碼，ASCII碼表示，最高位表示小數(shù)點。 （3）unsigned8 color:數(shù)碼管的顏色，單色定義為0。 （4）unsigned8 blink:閃爍參數(shù)，0：不閃爍；其他：閃爍，數(shù)值的大小表示閃爍的頻率。 Ledoff() 關(guān)閉顯示，但顯示緩沖區(qū)的內(nèi)容保持不變。 Ledon() 打開顯示，與Ledoff()功能相反。,17,9.4 LCD顯示器,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。它顯示圖案或字符只需很小能量。液晶顯示所用的液晶材料是一種兼有液態(tài)和固體雙重性質(zhì)的有機物，它的棒狀結(jié)構(gòu)在液晶盒內(nèi)一般平行排

7、列，但在電場作用下能改變其排列方向。 LCD的背光： EL（場致發(fā)光）：2000-3000小時，電流很低，但電壓較高（20V） LED光源：光源嵌在LCD后邊，功耗較大。 LCD類型 字符LCD，屬于7段顯示器件，但功耗低 圖形LCD，可顯示圖形 定制LCD，如電子日歷等,18,LCD在系統(tǒng)中的連接,19,LCD接口函數(shù),LCD初始化 unsigned8 LcdInit(struct *LcdInitPara) 輸入?yún)?shù)：LCD參數(shù)表，用結(jié)構(gòu)定義 返回參數(shù)：0成功；其他，失敗 關(guān)閉和打開顯示 void Lcdoff() void LcdOn() 清除LCD顯示屏 LcdClear(),20,顯

8、示字符串 用于在LCD指定位置顯示字符串 函數(shù)原型： void LcdDispStr(unsigned16 row,unsigned16 col,unsigned8 *pStr,unsigned32 color,unsigned8 font,unsigned8 size) 輸入?yún)?shù) （1）row:顯示位置的橫坐標，取值0水平最大分辨率1； （2）col:顯示位置的縱坐標，取值0垂直最大分辨率1 （3）*pStr：顯示字符串的指針 （4）color:顯示字符串的顏色，用R、G、B表示，每個顏色8位，最高字節(jié)保留； （5）font:顯示的字體； （6）size:顯示的字號大小,21,顯示像素點 在

9、LCD指定位置顯示一個像素點。 函數(shù)原型： void LcdPixel(unsigned16 row,unsigned16 col,unsigned32 color) 輸入?yún)?shù)： （1）row:顯示位置的橫坐標，取值范圍0橫向最大分辨率1 （2）col:顯示位置的縱坐標，取值范圍0縱向最大分辨率1 （3）color:像素點的顏色：RGB表示方式，最高字節(jié)保留為0 畫線函數(shù)（略） 畫矩形函數(shù)（略） 畫弧線函數(shù)（略）,22,9.5 日歷時鐘,日歷時鐘包括日歷數(shù)據(jù)（年、月、日）和時鐘數(shù)據(jù)（時、分、秒） 日歷時鐘實現(xiàn)方法 使用通用的定時器/計數(shù)器，不具有實時種功能 使用專用日歷時鐘芯片，可配外接電池，

10、具有實時鐘功能,23,日歷時鐘接口函數(shù),ClockInit() 初始化日歷時鐘模塊 ClockSetDate() 設(shè)置當(dāng)前日期 ClockSetTime() 設(shè)置當(dāng)前時間 ColckSetDateTime() 設(shè)置當(dāng)前日期和時間 ColckGetDate() 讀取當(dāng)前日期 ColockGetTime() 讀取當(dāng)前時間,ClockGetDateTime() 讀取當(dāng)前日期和時間 ClockFormatDate() 轉(zhuǎn)換當(dāng)前的時間為字符串格式 以上函數(shù)的有關(guān)參數(shù)要求見書中P411415,24,9.6模擬量輸入,模擬量輸入硬件結(jié)構(gòu),25,接口函數(shù),功能是讀取ADC的值 unsigned16 Analo

11、gInput(unsigned8 channel) 輸入?yún)?shù)：模擬輸入的通道號，0255 返回參數(shù)：模擬轉(zhuǎn)換的結(jié)果,26,讀取模數(shù)轉(zhuǎn)換的方法,延遲方法 選擇模擬 啟動ADC轉(zhuǎn)換 延遲一段時間 讀取模擬轉(zhuǎn)換的值 將讀取的值提交給應(yīng)用程序,27,查詢方法 選擇模擬通道 啟動ADC轉(zhuǎn)換 判斷轉(zhuǎn)換是否完成，沒有完成等待，否則進入下一步 轉(zhuǎn)換完成，讀取轉(zhuǎn)換的值 將讀取的值提交給應(yīng)用程序,28,中斷方法 需兩個程序模塊，一個是模數(shù)轉(zhuǎn)換的驅(qū)動程序，一個 是模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)束的ISR,29,驅(qū)動程序偽代碼： unsigned16 AnalogInput(unsigned channel) /*選擇要讀取的輸入通道

12、*/ /*延遲，等待模擬多路開關(guān)輸入信號穩(wěn)定*/ /*啟動模數(shù)轉(zhuǎn)換*/ /*等待信號量SemaAD or 超時*/ if (超時） /* 模數(shù)轉(zhuǎn)換出錯處理*/ else /*讀取轉(zhuǎn)換的結(jié)果并返回調(diào)用者 */ ,30,中斷服務(wù)例程如下： void IsrAD() /* 發(fā)出SemaAD(模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)束信號）*/ 以上方法要求中斷服務(wù)例程的執(zhí)行時間小于模數(shù)轉(zhuǎn)換的時間,31,9.7模擬量輸出,數(shù)/模轉(zhuǎn)換通道,32,接口函數(shù),void AnalogOutput(unsigned8 channel,unsigned32 value) 輸入?yún)?shù) （1）channel:通道號，0255可表示256個通道 （2

13、）value:需要轉(zhuǎn)換的二進制的數(shù)字量。,33,9.8數(shù)字量/開關(guān)量輸入輸出,開關(guān)量輸入/輸出接口,34,接口函數(shù),直接以字節(jié)為單位處理開關(guān)量 IOWrite() /*完成開關(guān)量的輸出*/ 原型：void IOWrite(unsigned address,unsigned8 value) 輸入?yún)?shù)（1）address:開關(guān)量組的地址，一個開關(guān)量組有8 個開關(guān)量組成； （2）value:開關(guān)量的值。 IORead() /*讀取開關(guān)量 */ 原型：unsigned8 IORead(unsigned address) 輸入?yún)?shù)：address:開關(guān)量組的地址 返回參數(shù)：讀取的開關(guān)量組的值。 注意：讀

14、取的開關(guān)量位于字節(jié)中的一位，應(yīng)用程序需要分離出所需的開關(guān)量。,35,9.9異步串行通信UART,通信模式 單工，數(shù)據(jù)沿一個信道的單一方向傳送 半雙工，數(shù)據(jù)可以在一個信道的兩個方向傳送，但不能在同一時刻進行傳送 全雙工，有兩條信道，數(shù)據(jù)可以同一時刻在兩個方向傳送。 串行通信模塊可以工作在查詢或中斷方式。為了提高處理器效率，通常采用中斷方式工作。,36,模塊實現(xiàn),接收數(shù)據(jù),37,接收中斷服務(wù)例程 ISR IsrUartRx(void) unsigned c; /*從通信控制器讀取收到的字符 */ if (接收隊列不滿） 把收到的字節(jié)放在環(huán)形隊列的對尾 . /* to do :中斷返回 */ els

15、e /*環(huán)形隊列滿 */ /*指出覆蓋錯誤*/ /* 中斷返回*/ . ,38,應(yīng)用程序偽代碼 unsigned8 UartGetChar(void)/*從接收隊列中接收一個字節(jié)，返回收到的字節(jié)，如果環(huán)形隊列中沒有字節(jié)，則返回NULL字符 */ unsigned8 c; c=NULL; /* to do:禁止中斷 */ . if (環(huán)形隊列不空） c=從環(huán)形隊列中讀取的字節(jié)； /*to do 使能中斷 */ return c; ,39,發(fā)送數(shù)據(jù),40,發(fā)送應(yīng)用程序偽代碼 void UartPutChar(unsigned8 c) /*to do:禁止CPU中斷*/ if (發(fā)送環(huán)形隊列不滿）

16、/*把要發(fā)送的字符放到環(huán)形隊列尾部*/ if（此字符是隊列中的第一個字符） 使能發(fā)送中斷； else /*返回隊列溢出錯誤 */ ,41,發(fā)送中斷服務(wù)例程 ISR UartCharSend(void) unsigned8 c; if(Uart的發(fā)送環(huán)形隊列不空 c=從環(huán)形隊列頭部取一個字符； 把字符輸出到Uart的發(fā)送端口; else 禁止發(fā)送中斷; 中斷返回； ,42,接口函數(shù),初始化 void UartInit(unsigned8 ch,unsigned8 baud,unsigned8 bits,unsigned8 parity,unsigned8 stops) 輸入?yún)?shù)： （1）ch:UART通道，01 （2）baud:通信波特率，075bits,1=110bits, （3）bits:數(shù)據(jù)位數(shù)，05個數(shù)據(jù)位，16個數(shù)據(jù)位，27個數(shù)據(jù)位，38個數(shù)據(jù)位 （4）parity:檢驗位,0=無校驗、1奇校驗、2偶校驗 （5）stops:停止位數(shù)。,43,發(fā)送一個字符 void UartPutChar(unsigned8 ch,unsigned8 c) 輸入?yún)?shù)：ch:通道號 c:發(fā)送的字符 接收一個字符 unsigned8 UartGetChar(unsigned8 ch,unsigned8 *pStr) 輸入?yún)?shù)：ch:通道號 輸出參數(shù)：*pStr:指向接收字符的指