【正文】 ” ＜ 10ms ＆ I/O 接 口 ＆ +5v +5v 消除抖動電路 開關(guān) 單片機 31 按鍵處理程序流程 延時消抖 鍵掃描求鍵號 延時等待 鍵譯碼求鍵值 修改顯示緩沖區(qū) 跳轉(zhuǎn)各功能程序 有按鍵輸入？ 確有按鍵？ 按鍵釋放？ 是數(shù)字鍵？ 單片機按鍵輸入專用接口芯片： ZLG8279A 8155 PCF8574 BC7280/81 HD7279 CH451 SK5278/79 74922 …… 32 顯示接口 ?發(fā)光二極管 ?LED數(shù)碼管 ? 3）串行輸入輸出共陰極顯示 驅(qū)動芯片美信 MAX7219，相比 前兩種不需要占用比較多的 I/O 口（可以驅(qū)動 LED點陣）。鍵值：數(shù)字鍵 0～ 字符鍵0AH～ 0FH、功能鍵 10H～ 。 M C UR X DT X D串 入 并 出 移 位 寄 存 器7 4 L S 1 6 4＋ 5 VP 3 . 4P 3 . 530 鍵盤處理程序任務(wù) 1)鍵輸入 檢查鍵盤是否有鍵被按下，消除按鍵抖動。 ? 串行 I/O端口擴充鍵盤 ：使串口在工作方式 0狀態(tài)下，擴展并行輸出口。 27 擴展方法 ?線譯碼法 將部分高位地址信 號作為片選信號 ?全譯碼法 將其余所有的高 位地址信號經(jīng)譯 碼后作片選信號 （ 相對部分譯碼 ） 28 鍵盤擴展 ?編碼鍵盤 —— 以硬件方式產(chǎn)生鍵碼，價格昂貴 ?非編碼鍵盤 —— 不需專用硬件電路，響應(yīng)速度慢 獨立式鍵盤電路 矩陣式鍵盤 0 1 +5v C0 C1 R0 R1 鍵盤 I/O接口 +5v 每個按鍵單獨占有一根 I/O接口引線 。接 74LC164可擴展并行輸出口，接 74LC165可擴展并行輸入。 ? DMA中斷 查詢 22 DMA工作流程 D M A 控 制 器 向 M C U / C P U發(fā) 出 H O L D 信 號M C U / C P U 發(fā) 回 H L D A 信號 ， 接 管 對 總 線 的 控 制發(fā) 存 儲 器 地 址發(fā) 讀 或 寫 等 控 制 信 號傳 送 結(jié) 束 否 ？傳 送 數(shù) 據(jù)D M A 結(jié) 束修 改 地 址 指 針NYC8051 MSP430 ARM DSP STM32 …… MemoryCopy 23 外圍接口 ?數(shù)字量 IO ?總線接口擴展 ?存儲器擴展 ?鍵盤接口 ?顯示接口 ?A/DD/A 24 I/O ?完整單片機系統(tǒng)： 鍵盤輸入 、 顯示輸出 、 打印輸出 、 數(shù)據(jù)采集 、 伺服系統(tǒng) 、 數(shù)據(jù)存儲 、 數(shù)據(jù)通信等眾多功能，皆通過 I/O端口實現(xiàn)與 MCU的信息交互。 5 1 M C U反 相 三 態(tài) 緩 沖 /線 驅(qū) 動 器7 4 L S 2 4 0L E DS 1 I N T 0I N T 1S 2P 1 . 0P 1 . 7P 3 . 0B U Z Z E RP 1 . 1P 1 . 2P 1 . 3P 1 . 4P 1 . 5P 1 . 6INT1與 S2相連，作為報警信號的輸入端，因此 需要將 INT1設(shè)為高優(yōu)先級， S1控制亮燈方式， 因此需要判斷 S1按下次數(shù)的奇偶性。 20 中斷處理系統(tǒng)的應(yīng)用 ? 例：移動廣告燈，要求通過單片機的控制實現(xiàn)以下功能： P1接 8個 LED，使 8個 LED閃爍。 ?矢量中斷擴充外部中斷源 利用 優(yōu)先權(quán)編碼器 74LS148對較多的外部中斷源進行排隊。 ?串行端口中斷類（ SCON） 當(dāng)串行端口接收或發(fā)送完一幀數(shù)據(jù)時，修改SCON，向 CPU申請中斷。 此外 ， 由于 中斷處理常需現(xiàn)場保護和現(xiàn)場恢復(fù) 。 16 中斷處理流程 ?中斷請求 ?中斷響應(yīng) ?中斷處理 保護現(xiàn)場＋中斷原服務(wù) ?中斷返回 ?中斷請求撤銷 中 斷 源 發(fā) 出 中 斷 請 求中 斷 響 應(yīng) 條 件 是否 滿 足 ?查 找 中 斷 入 口 地 址判 斷 中 斷 優(yōu) 先 級當(dāng) 前 指 令 執(zhí) 行完 ？執(zhí) 行 下 一 條 指 令總 中 斷 標(biāo) 志E A ＝ 1 ？關(guān) 中 斷 ， 轉(zhuǎn) 中 斷 入 口NNYNYY主 程 序低 級 中 斷高級中斷服務(wù)子程序斷 點 1斷 點 2服務(wù)子程序繼 續(xù) 執(zhí) 行主 程 序響 應(yīng) 低 級 中 斷 請 求 響 應(yīng) 高 級 中 斷 請 求返 回 低 級 中 斷返 回 主 程 序17 中斷技術(shù) ?程序中斷方式 ， 大大提高了系統(tǒng)的效率 。 而轉(zhuǎn)去為外設(shè)的數(shù)據(jù)輸入輸出服務(wù) 。 (雙緩沖技術(shù) ) 14 14 C M O SI m a g e S e n s o r乒 乓緩 沖 控 制 器S R A M 1S R A M 2M C U第一周期 C M O SI m a g e S e n s o r乒 乓緩 沖 控 制 器S R A M 1S R A M 2M C U第二周期 C M O SI m a g e S e n s o r乒 乓緩 沖 控 制 器S R A M 1S R A M 2M C U第三周期 C M O SI m a g e S e n s o r乒 乓緩 沖 控 制 器S R A M 1S R A M 2M C U第四周期 15 中斷技術(shù) ? 中斷方式與查詢方式的主要區(qū)別 ：如何知道外設(shè)是否為數(shù)據(jù)傳送作好了準(zhǔn)備 。 硬件電路簡單 MCU速度高于外設(shè) 通常處于等待狀態(tài) 效率很低 11 8路模擬量輸入采集 M C U數(shù) 據(jù) 總 線端 口 3端 口 2端 口 4A / D 轉(zhuǎn) 換M U XA 0A 71 個 模 擬 量2 1 0啟 動8 位1 位 狀 態(tài)8 位 數(shù) 據(jù)數(shù) 據(jù)R E A D Y48路模擬量 多路開關(guān) 控制 ADC 指示 12 緩存技術(shù) 高 速 數(shù) 據(jù) 采 集設(shè) 備緩 存 器 M C U緩 存 控 制 器?緩存技術(shù)是高速數(shù)據(jù)采集和處理中的一項關(guān)鍵技術(shù)； ?在高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，通常在存儲設(shè)備的前端加一級緩存，可以使低速存儲設(shè)備無丟失地記錄高速數(shù)據(jù)； ?是 CPU性能的一個重要指標(biāo)； ?在實時視頻數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中的應(yīng)用非常廣泛，特別是在圖像幀率及分辨率要求比較高的場合。 為此需要使用接口電路進行數(shù)據(jù)信號的轉(zhuǎn)換 ， 主要包括模 → 數(shù)轉(zhuǎn)換 、 數(shù) → 模轉(zhuǎn)換 、 串 → 并轉(zhuǎn)換和并 → 串轉(zhuǎn)換等 。為此要求接口電路能為數(shù)據(jù)輸入提供三態(tài)緩沖功能。為此在接口電路中需設(shè)置數(shù)據(jù)鎖存器，以保存輸出數(shù)據(jù)直至為輸出設(shè)備所接收。1 單片機常用接口芯片 及接口技術(shù)介紹 2 計算機結(jié)構(gòu) 運算器 存儲器 I/O接口 控制器 CPU 外部設(shè)備 3 MCU基本結(jié)構(gòu) 地址總線 I/O總線 MCU SCM 存儲器 輸入 /出接口 外圍設(shè)備 控制總線 數(shù)據(jù)總線 控制 CISC結(jié)構(gòu)－馮 .諾依曼結(jié)構(gòu)：如 8051， AT89系列 RISC結(jié)構(gòu)－哈佛結(jié)構(gòu)：如 PIC單片機 根據(jù)片內(nèi)程序空間和數(shù)據(jù)空間、控制總線和數(shù)據(jù)總線是否分開 結(jié)構(gòu)體系 指令體系 16進制－ 匯編語言－ C語言 4 接口的基本概念 ?什么是 I/O接口？連接 CPU與外設(shè)之間的邏輯電路稱 I/O接口電路，簡稱接口。但是由于 CPU的工作速度快，數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)總線上保留的時間十分短暫，無法滿足慢速輸出設(shè)備的需要。為了維護數(shù)據(jù)總線上數(shù)據(jù)傳送的“秩序”，因此只允許當(dāng)前時刻正在進行數(shù)據(jù)傳送的數(shù)據(jù)源占用數(shù)據(jù)總線，其余數(shù)據(jù)源都必須與數(shù)據(jù)總線處于隔離狀態(tài)。 ?數(shù)據(jù)變換功能 CPU只能輸入和輸出并行的電壓數(shù)字信號 ， 但是有些外部設(shè)備所提供或所需要的并不是這種信號形式 。 ?查詢方式 ?中斷方式 ?DMA方式（超 8位單片機） 10 查詢方式 ?查詢輸入 ?查詢輸出 讀 狀 態(tài) 端 口B U S Y ?輸 出 數(shù) 據(jù)NY準(zhǔn) 備 輸 出 數(shù) 據(jù)輸 入 狀 態(tài) 信 息R e a d y ?輸 入 數(shù) 據(jù)YN在 I/O操作之前，要先檢測外設(shè)的狀態(tài)，以了解外設(shè)是否已為數(shù)據(jù)輸入輸出作好了準(zhǔn)備，只有在確認(rèn)外設(shè)已“準(zhǔn)備好”的情況下， CPU才能執(zhí)行數(shù)據(jù)輸入輸出操作。如此循環(huán) ， 周而復(fù)始 。 CPU接收到中斷請求后即作出響應(yīng) ， 暫停正在執(zhí)行的原程序 。 一般在此地址單元中存放一條 絕對跳轉(zhuǎn)指令 ， 可以跳至用戶安排的任意地址空間 。 為實現(xiàn)程序中斷 ， 對計算機的硬件和軟件都有較高的要求 。 ?計時中斷類（ TCON） 由內(nèi)部計時器計數(shù)產(chǎn)生計數(shù)溢出時所引起的中斷，內(nèi)部中斷，計時器可由用戶通過程序設(shè)定。 ?中斷和軟件查詢相結(jié)合擴充外部中斷源 通過邏輯“或”的關(guān)系將多個外部中斷源通過“線或”連接到 INT0和INT1外部中斷，利用輸入端口作為各中斷的識別線 (發(fā)生中斷請求時通過輸入端口進行查詢判別究竟是哪個中斷 )。中斷矢量處利用多分支轉(zhuǎn)移程序?qū)崿F(xiàn)程序引導(dǎo)，類似于指針作用。當(dāng)按下 S2，產(chǎn)生報警（優(yōu)先）。 ? DMA使得硬件直接在外設(shè)與內(nèi)存之間進行數(shù)據(jù)交換，而不