【正文】 ，從與硬件相關(guān)的 BSP到實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)內(nèi)核 RTOS，到上層文件系統(tǒng)、 GUI界面，以及用戶層的應(yīng)用軟件。當(dāng)然，在某些時(shí)候這種劃分也不完全符合應(yīng)用要求。 板 極 支 持 包 （ B S P )實(shí) 時(shí) 操 作 系 統(tǒng) 內(nèi) 核 系 統(tǒng) （ R T O S )圖 形 界 面 G U IF S 文 件 系 統(tǒng)硬 件 層系 統(tǒng) 管 理 接 口應(yīng) 用 程 序 層 （ A p p l i c a t i o n )圖 嵌入式開發(fā)的模式及流程 ? 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)分為軟件開發(fā)部分和硬件開發(fā)部分。 1 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)模式 交 換 機(jī)運(yùn) 行 R e d h a t L i n u x 的 P C 機(jī)網(wǎng) 線串 口 線[ 目 標(biāo) 板 ]交 叉 編 譯網(wǎng) 線H H A R M 開 發(fā) 板假 設(shè) I P 為 ： 1 9 2 . 1 6 8 . 0 . 2假 設(shè) I P 為 ： 1 9 2 . 1 6 8 . 0 . 1[ 宿 主 機(jī) ]圖 “宿主機(jī) /目標(biāo)板”開發(fā)模式 ? 在軟件設(shè)計(jì)上，如圖 ARM硬件環(huán)境及 ADS軟件開發(fā)環(huán)境所設(shè)計(jì)的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)流程圖。 ? (1)源代碼編寫：編寫源 C/C++及匯編程序； ? (2)程序編譯：通過專用編譯器編譯程序； ? (3)軟件仿真調(diào)試：在 SDK中仿真軟件運(yùn)行情況； ? (4)程序下載：通過 JTAG、 USB、 UART方式下載到目標(biāo)板上； ? (5)軟硬件測試、調(diào)試：通過 JTAG等方式聯(lián)合調(diào)試程序； ? (6)下載固化：程序無誤，下載到產(chǎn)品上生產(chǎn)。主要包括系統(tǒng)需求分析 (要求有嚴(yán)格規(guī)范的技術(shù)要求 )、體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、軟硬件及機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)集成、系統(tǒng)測試，最終得到最終產(chǎn)品。若鍵盤閉合鍵的識(shí)別是由專用硬件實(shí)現(xiàn)的，則稱為編碼鍵盤；若用軟件實(shí)現(xiàn)閉合鍵識(shí)別的，則稱為非編碼鍵盤。 獨(dú)立式鍵盤接口電路 ? 如果系統(tǒng)只需幾個(gè)按鍵，可直接采用 I/O線構(gòu)成單個(gè)按鍵電路，各個(gè)按鍵之間相互獨(dú)立，一根線上的按鍵狀態(tài)不會(huì)影響其他輸入線上的工作狀態(tài)，又稱獨(dú)立式鍵盤接口電路。如圖 。 獨(dú)立式按鍵是各按鍵相互獨(dú)立的接通一條輸入數(shù)據(jù)線，每個(gè)鍵的工作不會(huì)影響其它的 I/0口，硬件電路如圖 。 如圖 。這一點(diǎn)是識(shí)別矩陣按鍵是否被按下的關(guān)鍵 。 矩陣式 鍵盤 接口電路 圖 矩陣式鍵盤接口電路圖 1設(shè)計(jì)思路 按鍵按下時(shí)，與此鍵相連的行線與列線導(dǎo)通，行線在無鍵 按下時(shí)處在高電平，顯然，如果讓所有的列線也處在高電平， 那么，按鍵按下與否不會(huì)引起行線電平的變化，因此， 必須使所有列線處在低電平，只有這樣，當(dāng)有鍵按下時(shí)， 該鍵所在的行電平才會(huì)由高電平變?yōu)榈碗娖健?8號鍵按下 時(shí)，第 2行一定為低電平，然而，第 2行為低電平時(shí)，能否 肯定是 8號鍵按下呢？回答是否定的，因?yàn)? 11 號鍵按下同樣使第 2行為低電平。 2 硬件電路設(shè)計(jì) ? 8051單片機(jī)的 P1口作為鍵盤 I/O口，鍵盤的列線接到P1口的低 4位，鍵盤的行線接到 P1口的高 4位。 4根行線和 4根列線形成 16個(gè)相交點(diǎn)。 圖 4行 179。 在觸摸屏與 ARM7微處理器 S3C44B0X的連接電路中 ,VREF接基準(zhǔn)電壓 。 DIN,DOUT分別連接主控器件同步串行輸出 (SIORXD)端和輸入 (SIOTXD)端 。 CS接 F口的 GPF6進(jìn)行片選 。 ADS7843通過同步串口與 S3C44B0X的 SIO接口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸 ,完成對觸摸位置坐標(biāo)的讀取。這里詳述了該芯片的工作原理、工作時(shí)序及控制指令 ,給出了 HD7279A與CPU的實(shí)際接口電路及設(shè)計(jì)程序 ,同時(shí)指出了實(shí)際應(yīng)用中的一些注意事項(xiàng)。使用時(shí)ＨＤ７２７９Ａ應(yīng)連接共陰式數(shù)碼管 ,無需用到的鍵盤和數(shù)碼管可以不連接。而如果使用鍵盤 ,則電路中的８只１００ｋ Ω下拉電阻則不能省略。 圖２ .11 HD7279A硬件接口電路 第 3章 顯示接口技術(shù) ?LED顯示器又稱數(shù)碼管，它由 8只發(fā)光二極管組成。通過不同的組合，可用來顯示數(shù)字 0～ 字母 A～ F及小數(shù)點(diǎn)等。 LED顯示器 圖 LED顯示器圖 ? 表 、共陰兩種接法的字形碼的對應(yīng)關(guān)系。如圖 輸出的 3位共陽 LED靜態(tài)顯示接口電路。所謂動(dòng)態(tài)顯示，就是一位一位地輪流點(diǎn)亮各位顯示器。雖然在同一時(shí)刻只有一位顯示器在工作，但由于人眼的視覺暫留效應(yīng)和發(fā)光二極管熄滅時(shí)的余輝，看到的卻是多個(gè)字符“同時(shí)”顯示。單片機(jī)的 POD作為掃描口（字位口），經(jīng)反相驅(qū)動(dòng)器 7406接顯示器公共極。 圖 6位動(dòng)態(tài) LED與單片機(jī)的接口邏輯圖 LCD顯示器 ? 平板型 LCD是將液晶材料封裝在上、下導(dǎo)電玻璃之間，液晶分子平行排列，上、下扭 90176。當(dāng)外部入射光線通過上偏振片向后形成偏振光，該偏振光通過平行排列的液晶材料后被旋轉(zhuǎn) 90176。 LCD顯示器可分為段式、字符型與圖形 LCD三種，如圖 。 ? SMS0501內(nèi)的顯示控制器實(shí)際上就是一個(gè)對應(yīng) LCD 8位段（小數(shù)點(diǎn)一位）顯示的 5個(gè)串聯(lián)的 8位移位寄存器。通過 D1與CLK輸入端可串行輸入 5179。 圖 SMS0501的外形圖（段式顯示器的外形與引腳） LCD ? LCD接口設(shè)計(jì)可以分為 8位及 4位控制方式，傳統(tǒng)的控制方式是用 8位 D0～ D7數(shù)據(jù)線來傳送控制命令及數(shù)據(jù)，而使用 4位控制方式是使用 D4～ D7數(shù)據(jù)線來傳送控制命令及數(shù)據(jù)，減少了單片機(jī)的 I/O控制線，省下來的控制線可以做其他硬件的設(shè)計(jì)。 ? 圖 4位控制電路，以 8051 P0口的 6條輸出控制線來實(shí)現(xiàn)控制， P0口輸出端還接有上拉電阻以增加其驅(qū)動(dòng)能力。 ? ZY12864D顯示器是一種圖形點(diǎn)陣型液晶顯示器，它主要由行驅(qū)動(dòng)器 /列驅(qū)動(dòng)器及128179。 4個(gè)（ 16179。 ? IC1為行驅(qū)動(dòng)器， IC IC3為列驅(qū)動(dòng)器。其中D0～ D7為 8位并行數(shù)據(jù)總線， E、 R/W、 D/I、CSA、 CSB為控制總線。 圖 ZY12864D模塊組成框圖 應(yīng)用舉例 ? 1. 程序功能 程序執(zhí)行后 LCD顯示屏循環(huán)顯示如下文字和效果：全亮 → 全黑 → 黑白相間 → 您好致遠(yuǎn)電子有限公司 ? 2． 硬件接口電路 液晶顯示器與單片機(jī)有兩種接口方式，即總線接口方式和模擬口線方式，圖 51單片機(jī)與 ZY12864D液晶模塊的模擬口線方式的接口電路。并在此基礎(chǔ)上，根據(jù) I2C總線的工作時(shí)序，分析了在嵌入式操作系統(tǒng) μClinux下對觸摸屏驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)過程，以及觸摸屏數(shù)據(jù)處理的關(guān)鍵算法。 硬件電路設(shè)計(jì) ? TSC2022主要完成以下功能：（ 1）切換電極電壓；（ 2）采集點(diǎn)擊處電壓值；（ 3）觸摸屏被點(diǎn)擊時(shí)產(chǎn)生信號。為了屏蔽電氣噪聲，需要在 TSC2022輸入端增加濾波電容，并使觸摸屏與 TSC2022連接線盡可能短。本章介紹壓力傳感器、溫度傳感器、霍爾傳感器、濕度傳感器和氣體傳感器接口電路與應(yīng)用。壓力傳感器的種類甚多，有不同的分類方法，若按傳感器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分有應(yīng)變式傳感器、電容式傳感器、壓電式傳感器以及壓阻式傳感器等。在這種分類中，還有電感式、差動(dòng)變壓器式、電動(dòng)式、電位計(jì)式、振動(dòng)式以及渦流、表面聲波、陀螺等。力敏傳感器采用FPM15PA，傳感器的測量范圍為 （ 1679hPa） ~（ 347hPa）。 FPM15的輸出電壓以1個(gè)大氣壓時(shí)的 90mV為中心，在 50mV~130mV的范圍內(nèi)變化，把這一輸出電壓放大并用電壓表測量，就構(gòu)成氣壓計(jì)。調(diào)使數(shù)字表頭顯示為 1013hPa。 壓力傳感器+R1R2R3R4R5R62 k Ω5 . 6 k Ω1 0 k Ω1 5 k Ω1 k Ω1 0 0 k ΩD SF P M 1 5 P AR P12 2 0 Ω+輸 出4261ABL M 3 5 82 S K 3 0 AT L 4 3 1圖 采用力敏傳感器的氣壓計(jì) ? 設(shè)計(jì)思路 ? 溫度傳感器是把溫度轉(zhuǎn)換成電信引的傳感器。 ? 溫度傳感器有各種類型，根據(jù)使用方法不同，基本上分為接觸式和非接觸式。這種方式構(gòu)造簡單，現(xiàn)在應(yīng)用最廣；非接觸式是測量物體相應(yīng)溫度輻射的紅外線，從而測量物體的溫度，這種方式測量物體的相對溫度較方便，但測量物體絕對溫度時(shí)需要進(jìn)行補(bǔ)償，傳感器構(gòu)成復(fù)雜。選通門的通斷時(shí)間與被測人體體溫呈一定的線性比例關(guān)系。這些選通的脈沖，通過四個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，在顯示器上顯示人體體溫。+A1+A2+A4+A3amp。霍爾傳感器具有許多優(yōu)點(diǎn)，它們的結(jié)構(gòu)牢固，體積小，壽命長，安裝方便，功耗小，頻率高，耐震動(dòng)，不怕灰塵、油污及鹽霧等的污染或腐蝕。 應(yīng)用實(shí)例 ? 圖 ，這種電路用磁場強(qiáng)度為 ，測試距離可達(dá) 50mm。圖中、 組成差動(dòng)放大電路，和組成一個(gè)射極耦合觸發(fā)器。若無需直接驅(qū)動(dòng)繼電器，而是輸出脈沖電壓，則可去掉、而接入 1kΩ電阻，上可并聯(lián) 100pF電容，則 集電極就能輸出邊沿很陡的脈沖。濕度傳感器在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、氣象、醫(yī)療以及日常生活等方面都得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對于濕度的檢測和控制越來越受到人們的重視并進(jìn)行了大量的研制工作。 應(yīng)用實(shí)例 ? 圖 。電路中的晶體管和構(gòu)成施密特電路，根據(jù)結(jié)露傳感器的阻值變化工作于雙穩(wěn)狀態(tài)。于是導(dǎo)通，集電極變?yōu)榈碗娢?。若阻值大?50Ω以上，則為導(dǎo)通狀態(tài)，為截止?fàn)顟B(tài)，的集電極電位升高。若干燥時(shí)傳感器阻值為 30kΩ以下，則施密特電路恢復(fù)到原穩(wěn)定狀態(tài)。結(jié)露檢測后控制機(jī)內(nèi)或外接風(fēng)扇進(jìn)行通風(fēng)干燥，消除結(jié)露狀態(tài)。 HS15是一種在高濕度環(huán)境中具有很強(qiáng)適應(yīng)性電阻 高分子型濕度傳感器，測量濕度范圍為 0%~100%。 5%精度的輸出信號，在 0%~100%濕度范圍，可輸出 0~1V直流電壓，在其后接相應(yīng)電路就可以組成測濕儀或控濕器。 30 . 1 μ F 0 . 1 μ F0 . 4 7 μ FL F 4 1 2N J M 2 9 0 4H S 1 5L F 4 1 2UO+ 9 ～ 1 2 V圖 采用 HS15濕敏傳感器的測濕電路 ? 設(shè)計(jì)思路 氣體傳感器是用于檢測各種氣體的傳感器。隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類生活中，人們對污染環(huán)境的各種氣體越來越重視。因此需要對各種易燃、易爆和有毒氣體進(jìn)行及時(shí)檢測。到60年代后，才開始轉(zhuǎn)向以應(yīng)用為重點(diǎn)、以實(shí)用化為目的的研制階段。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)在氣敏元件中加入少量的催化金屬，可以改進(jìn)元件的性能。本電路線路簡單，但具有很高的靈敏度，對探測有毒氣體是行之有效的。和其它氣敏傳感器一樣， QMN10也有一個(gè)加熱絲和一對探測電極，它是用半導(dǎo)體 N型材料制成的。 ? 當(dāng)空氣中有毒氣體濃度下降至使 A、 K兩點(diǎn)間恢復(fù)高阻時(shí)， K點(diǎn)電位低于 ， U850截止，報(bào)警解除。所謂數(shù)字傳感器就是將被測量（一般是位移量）轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，并進(jìn)行精確檢測和控制的傳感器。本章介紹壓力傳感器、溫度傳感器、加速度傳感器和傳感器信號調(diào)理器、處理器接口電路與應(yīng)用。 ? ? 圖 8位輸出信號。線路由一個(gè) 5V電源供電，要求雙重調(diào)整補(bǔ)償。 FUS= 5 V2 01 1 178。 178。 A/D轉(zhuǎn)換器將輸出電壓轉(zhuǎn)換成并行輸出信號，并按參考電壓將其接到端子 9上。如選頻率量或周期量輸出的溫度傳感器，并用它組成溫度儀表或溫度監(jiān)控系統(tǒng)，其配件電路就特別簡單 。為此，必須根據(jù)實(shí)際電路綜合諸多因素，科學(xué)地選擇溫度傳感器，以使系統(tǒng)達(dá)到最佳的性價(jià)比。 ? MAX6575L/H是一種多點(diǎn)、數(shù)字接口芯片，能用 1根控制線同時(shí)監(jiān)控 8種不同領(lǐng)域中的溫度傳感器。 ℃ （在+25℃ 測量）。 ? 由于 MAX6575L/H溫度傳感器具有許多優(yōu)良的性能，特別是單線控制和數(shù)字接口。 ? 典型應(yīng)用電路 ? 由 MAX6575L/H組成的溫度測量系統(tǒng)如圖。這是單片機(jī)硬件電路中使用 I/O線最少的一種典型電路。 PVC CG N DM A X I MM A X 6 5 7 5 LC H I P 1VD DG N DT S 1T S