【正文】 新一代嵌入式設(shè)備還需具備IEEE1394， USB， CAN， Bluetooth或 IrDA通信接口，同時也需要提供相應(yīng)的通信組網(wǎng)協(xié)議軟件和物理層驅(qū)動軟件。 ? 一個嵌入式系統(tǒng)裝置一般都由嵌入式計算機(jī)系統(tǒng)和執(zhí)行裝置組成，如圖 ，嵌入式計算機(jī)系統(tǒng)是整個嵌入式系統(tǒng)的核心，由硬件層、中間層、系統(tǒng)軟件層和應(yīng)用軟件層組成。嵌入式硬件系統(tǒng)接口電路設(shè)計 主要內(nèi)容 ? 1. 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基礎(chǔ) ? 2. 鍵盤接口技術(shù) ? 3. 顯示接口技術(shù) ? 4. 模擬量輸出傳感器 ? 5. 數(shù)字量輸出傳感器 ? 6. 過程通道與人機(jī)接口 ? 7. 常用電信電路接口 ? 8. 控制接口電路 ? 9. 數(shù)據(jù)通信及其接口電路 第 1章 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基礎(chǔ) ? 第一部分嵌入式系統(tǒng)的基本概念 ? 第二部分嵌入式系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu) ? 第三部分嵌入式系統(tǒng)的硬件組成 ? 第四部分嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)流程 嵌入式系統(tǒng)的基本概念 ?IEEE（國際電氣和電子工程師協(xié)會）對嵌入式系統(tǒng)的定義：“用于控制、監(jiān)視或者輔助操作機(jī)器和設(shè)備的裝置”（原文為： Devices Used to Control， Monitor or Assist the Operation of Equipment， Machinery or Plants）。執(zhí)行裝置也稱為被控對象，它可以接受嵌入式計算機(jī)系統(tǒng)發(fā)出的控制命令，執(zhí)行所規(guī)定的操作或任務(wù)。為了支持應(yīng)用軟件的特定編程模式，如 Web或無線 Web編程模式，還需要相應(yīng)的瀏覽器，如 HTML， XML等。如 SEIKO EPSON公司的 S1C33209處理器芯片尋址空間達(dá)到 256MB，封裝成 128個引腳。這時嵌入式系統(tǒng)的可重用性很差，也基本不可能移植。外圍電路根據(jù)微處理器不同而略有不同，主要由電源管理模型、時鐘模塊、閃存 FIASH、隨機(jī)存儲器 RAM，以及只讀存儲器 ROM組成。各部分可以清晰地劃分開來，如圖 。嵌入式系統(tǒng)在開發(fā)過程一般都采用如圖 “宿主機(jī) /目標(biāo)板”開發(fā)模式，即利用宿主機(jī) (PC機(jī) )上豐富的軟硬件資源及良好的開發(fā)環(huán)境和調(diào)試工具來開發(fā)目標(biāo)板上的軟件，然后通過交叉編譯環(huán)境生成目標(biāo)代碼和可執(zhí)行文件，通過串口 /USB/以太網(wǎng)等方式下載到目標(biāo)板上，利用交叉調(diào)試器在監(jiān)控程序運(yùn)行，實(shí)時分析，最后，將程序下載固化到目標(biāo)機(jī)上，完成整個開發(fā)過程。 新 建 工 程A R M D e v e l o p e rS u i t e網(wǎng) 線J T A G[ 目 標(biāo) 板 ]A R M 處 理 器串 口開 發(fā) 板[ 宿 主 機(jī) P C ]串 口串 口U S B , R J 4 5E d i t 3 2 或s o u r c e I n s i g h t超 級 終 端編 譯 連 接編 譯 源 代 碼* C , * S下 載仿 真 調(diào) 試監(jiān) 控 程 序運(yùn) 行串 口U S B , R J 4 5串 口U S BR J 4 5A X D D e b u gA r m J T A G并口R S 2 3 2A R M D e v e l o p e rS u i t e圖 嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)流程圖 ? 當(dāng)前，嵌入式開發(fā)已經(jīng)逐步規(guī)范化，在遵循一般工程開發(fā)流程的基礎(chǔ)上，嵌入式開發(fā)有其自身的一些特點(diǎn)，如圖 入式系統(tǒng)開發(fā)的一般流程。非編碼鍵盤又分為行列式和獨(dú)立式兩種。這是較簡單的鍵盤結(jié)構(gòu)，該電路采用查詢方式。 當(dāng)無鍵按下時 ， 行線處于高電平狀態(tài)；當(dāng)有鍵按下時 ， 行 、 列線將導(dǎo)通 ， 此時 ，行線電平將由與此行線相連的列線電平?jīng)Q定 。 CPU根據(jù) 行平電的變化，便能判定相應(yīng)的行有鍵按下。列線～ 4個上拉電阻到正電源 +5V，并把列線 ～ ，行線 ～ 置為輸出線。 4列的行列式鍵盤結(jié)構(gòu)圖 觸摸屏式接口電路 ?1設(shè)計思路 這里介紹了四線電阻觸摸屏和觸摸屏的驅(qū)動控制芯片 ADS7843的工作原理 ,給出觸摸屏與ARM7微處理器 S3C44B0X芯片接口電路的連接方法及軟件編程的實(shí)現(xiàn)方法 。 DCLK連接外時鐘 ,PENIRQ接 ARM7微處理器S3C44B0X的 EXINT5。 2 硬件電路設(shè)計 圖 ARM微處理器的連接圖 串行口鍵盤接口電路 HA7279A是一種智能鍵盤和 LED專用控制芯片 ,它帶有串行接口 ,可同時驅(qū)動８位共陰式數(shù)碼管或 64只獨(dú)立 LED。如果不用鍵盤 ,則典型電路圖中連接到鍵盤的８只１０ｋΩ電阻和８只１００ｋ Ω下拉電阻均可以省去。 7只發(fā)光二極管排成“ 8”字形，另一只構(gòu)成小數(shù)點(diǎn)，各字形段標(biāo)記如圖 (a)所示。 表 、共陰兩種接法的字形碼的對應(yīng)關(guān)系 顯 示 字 形 共陽極字形碼 共陰極字形碼 0 C0H 3FH 1 F9H 06H 2 A4H 5BH 3 B0H 4FH 4 99H 66H 5 92H 6DH 6 82H 7DH 7 F8H 07H 8 80H 7FH 9 90H 6FH A 88H 77H B 83H 7CH C C6H 39H D A1H 5EH E 86H 79H F 8EH 71H . 7FH 80H 滅 FFH 00H ? 靜態(tài)顯示，是指顯示器顯示某一字符時，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定地導(dǎo)通，顯示器的公共端接固定的有效電平，即共陰極的公共端接低電平，共陽極的公共端接高電平。對于每一位顯示器而言，每隔一段時間點(diǎn)亮一次。單片機(jī)的 P1口作為段數(shù)據(jù)口（字形口），經(jīng)同相驅(qū)動器 7407接顯示器的各個極。 ，再通過與上偏振片垂直的下偏振片，被反射板反射回來，呈透明狀態(tài)；當(dāng)上、下電極加上一定的電壓，電極部分的液晶分子轉(zhuǎn)成垂直排列，失去旋光性，從上偏振片入射的偏振光不被旋轉(zhuǎn)，光無法通過下偏振片返回，因而呈黑色。 D1為串行輸入數(shù)據(jù)端， CLK為串行時鐘輸入端。使用 4位數(shù)據(jù)線做控制時需分兩次來傳送，先送出高 4位數(shù)據(jù)，再送出低 4位數(shù)據(jù)。 64全點(diǎn)陣液晶顯示器組成，可完成圖形顯示，也可顯示 8179。外部 CPU通過 13根線對模塊進(jìn)行控制。 圖 51單片機(jī)與 ZY12864D液晶模塊的模擬接口電路 ? 以微處理器 EM8511及觸摸屏控制器TSC2022為例，詳細(xì)闡述了硬件系統(tǒng)的工作原理與設(shè)計過程。硬件連接如圖 。 壓力傳感器及其接口電路 1 設(shè)計思路 ? 壓力傳感器是檢測氣體、液體、固體等所有物質(zhì)間作用力能量的總稱，也包括測量高于大氣壓的壓力計以及測量低于大氣壓的真空計。 應(yīng)用實(shí)例 ? 圖 。校準(zhǔn)時，交一個 5me注射器通過橡皮管同力敏傳感器的鼻狀孔相通，并預(yù)先吸入 5me、1個大氣壓的空氣。溫度傳感器發(fā)糙較早，應(yīng)用也很廣泛。 應(yīng)用實(shí)例 ? 圖 ，其溫度范圍為 34~42℃ ，電路中熱敏電阻作為傳感器，當(dāng)與人體接觸時，其阻值發(fā)生變化，因此，電橋的平衡被破壞，其兩臂產(chǎn)生一定的電壓差，經(jīng)和放大后，加到的同相輸入端，與積分器產(chǎn)生的斜坡電壓進(jìn)行比較，的輸出通過與非門形成選通門，控制 NE555 振蕩器通過選通門進(jìn)入計數(shù)器的脈沖個數(shù)。 L D Q AQ BQ CQ DT 2 1 7( 1 )C P +L D Q AQ BQ CQ DT 2 1 7( 4 )C P +L D Q AQ BQ CQ DT 2 1 7( 3 )C P +L D Q AQ BQ CQ DT 2 1 7( 2 )C P +amp?；魻栭_關(guān)器件具有無觸點(diǎn)、輸出波形清晰、無抖動、位置重復(fù)精度高等優(yōu)點(diǎn)。若運(yùn)動磁場接近到霍爾元件一定距離，差動放大電路產(chǎn)生輸出電壓，觸發(fā)圖中的觸發(fā)器，導(dǎo)通，繼電器吸合，觸點(diǎn)動作。通常，理想的濕度傳感器的特性要求是，適合于在寬溫、濕度范圍內(nèi)使用，測量精度要高；使用壽命長，穩(wěn)定性好；靈敏度高，線性好，溫度系數(shù)?。恢圃旃に嚭唵?，易于批量生產(chǎn)，轉(zhuǎn)換電路簡單，成本低；抗腐蝕，耐低溫和高溫特性等。對于通常的濕度狀態(tài)，結(jié)露傳感器的阻值為 2kΩ左右，則的基極電位約為 。結(jié)露狀態(tài)時傳感器阻值為200kΩ以上，才能保持電路的這種狀態(tài)。 螺 線 管1 k Ω3 3 k Ω2 2 k Ω4 7 0 k Ω1 k Ω驅(qū) 動 電 路V D1V T1V T2V T3V T4L E D2 S C 1 3 172 S C 1 6 842 S C 1 6 842 S C 1 6 84+ 1 2 V結(jié) 露 傳感 器+ 1 8 V0 . 6 8 μ F3 3 k Ω圖 錄像機(jī)的結(jié)露檢測電路 ? 圖 HS15濕敏傳感器的測濕電路。 +A2+A3+A1+A47 8 L 0 51 0 k Ω5 1 k Ω1 8 0 k Ω1 0 k Ω1 0 k Ω1 0 k Ω6 . 8 k Ω2 0 k Ω 1 0 0 k Ω1 0 0 k Ω1 0 k Ω1 0 0 k Ω1 0 0 k Ω2 2 0 k ΩV D3V D4V D5V D6V D7C1C2C3C4C5C6C8C7R1R2R3R4R5R6R7R8R1 0R1 1R1 2R1 3R P1R9L E D1L E D20 . 0 1 μ F 179。尤其是隨著煤氣、液化石油氣和天然氣的開發(fā)利用，各種氣體災(zāi)害的危險性隨之增加。 60年代初，利用金屬氧化物半導(dǎo)體研制出可燃?xì)怏w傳感器。 ? 利用 QMN10氣敏傳感器作為探測頭，它是一種新型低功耗、高靈敏度的氣敏元件。 K D 9 5 6 1R1R2R3C1C2+KA1 k Ω1 0 k ΩQ M N 1 01 2 0 k ΩTR P2 C P1 0 0 p F 4 . 7 μ FU 8 5 0ф 1 2訊 響 器圖 有毒氣體探測報警器電路 第 5章 數(shù)字量輸出傳感器 ? 隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和生產(chǎn)的發(fā)展，對測量提出了大尺寸、數(shù)字化、高精度、高效益和高可靠性等一系列要求，因而近年來出現(xiàn)了新的測量元件 數(shù)字傳感器，以適應(yīng)當(dāng)前生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的需要。 壓力傳感器及其接口電路 ? ? 這里介紹一種最為簡易的壓力傳感器的數(shù)字接口電路，整個線路由一個壓力傳感器、一個信號處理單元及一個 A/D轉(zhuǎn)換器組成。 壓力傳感器++++A1A2A4A3RRRR1 . 2 3 VR15 6 . 2Ω1 0 k Ω1 0 Ω1 0 k Ω1 0 k Ω1 0 k Ω3 . 0 1 kΩ5 0 0 Ω 8 2 5 ΩR3L T 1 0 0 4 1 . 2US3 524US= 5 V679偏 壓 調(diào) 整UI N ( +)UI N ( )A G N D D G N D C S R D352 0 k Ω3 3 0 p FC L K I NW RI N T RC L K R1 0 181。 18數(shù) 據(jù)1 94N 08 1 0 1 2A D C 0 8 0 1Ue i n+Ua u g+滿 刻 度 調(diào) 整UR E F/ 2圖 壓力傳感器與數(shù)字電路的連接 ? 傳感器提供一個與所施加壓力成比例的差壓信號（），信號處理單元將差壓信號放大，偏壓由調(diào)整。相反如選電壓量輸出的溫度傳感器，則要涉及到信號電壓放大和模 /數(shù)轉(zhuǎn)換等有關(guān)問題，其硬件電路較前復(fù)雜得多。該傳感器溫度測量范圍較寬，一般在 40~+125℃ ，測量精度為 177。因此，在重要的微控制器和微處理器溫控監(jiān)測系統(tǒng)、便攜式電池供電設(shè)備、硬驅(qū)動 /