单片机常用接口芯片及接口技术专题讲座ppt课件

《单片机常用接口芯片及接口技术专题讲座ppt课件》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、单片机常用接口芯片及接口技术介绍蔡文郁caiwy@hdu.edu.cn1计算机结构运算器存储器I/O接口控制器CPU外部设备2MCU基本结构地址总线I/O总线MCUSCM存储器输入/出接口外围设备控制总线数据总线控制CISC结构－冯.诺依曼结构：如8051，AT89系列RISC结构－哈佛结构：如PIC单片机根据片内程序空间和数据空间、控制总线和数据总线是否分开结构体系指令体系16进制－>汇编语言－>C语言3接口的基本概念什么是I/O接口？连接CPU与外设之间的逻辑电路称I/O接口电路，简称接口。为什么需要I/O接口？单片机IO端口只能接收和发送逻辑电

2、平数字信号，而IO外设输入输出的信号种类、信号电平各异。如何以不变应万变？接口电路的主要功能：锁存功能缓冲功能速度匹配变换功能4数据锁存功能数据输出都是通过系统的数据总线进行的。但是由于CPU的工作速度快，数据在数据总线上保留的时间十分短暂，无法满足慢速输出设备的需要。为此在接口电路中需设置数据锁存器，以保存输出数据直至为输出设备所接收。数据锁存就成为接口电路的一项重要功能。三态缓冲功能数据输入时，输入设备向CPU传送的数据也要通过数据总线，但数据总线是系统的公用数据通道，上面可能“挂”着许多数据源，工作十分繁忙。为了维护数据总线上数据传送的“秩序”，

3、因此只允许当前时刻正在进行数据传送的数据源占用数据总线，其余数据源都必须与数据总线处于隔离状态。为此要求接口电路能为数据输入提供三态缓冲功能。5速度匹配功能由于速度上的差异，使得数据的I/O传送难以异步方式进行，即只能在确认外设已为数据传送作好准备的前提下才能进行I/O操作。而要知道外设是否准备好，就需要通过接口或产生或传送外设的状态信息，以此进行CPU与外设之间的速度协调。数据变换功能CPU只能输入和输出并行的电压数字信号，但是有些外部设备所提供或所需要的并不是这种信号形式。为此需要使用接口电路进行数据信号的转换，主要包括模→数转换、数→模转换、串→

4、并转换和并→串转换等。6具体功能：（不同接口功能不同）寻址功能传递功能位功能中断功能联络功能变换功能可编程功能错误检测功能7典型I/O接口的结构控制REG状态REG数据输出REG数据输入REGCPU控制线数据线外设数据输入/输出寄存器：保存数据控制寄存器：保存控制信息，决定接口工作方式状态寄存器：存放状态信息，反映外设当前状态8MCU与外设信息交互方式无条件传送方式在进行I/O操作时，不需要测试外部设备的状态，可以根据需要随时进行数据传送操作。只有那些一直为数据I/O传送作好准备的外部设备（如发光二极管、数码管、机械开关、ADC，DAC），才能使用无条

5、件传送方式。查询方式中断方式DMA方式（超8位单片机）9查询方式查询输入查询输出在I/O操作之前，要先检测外设的状态，以了解外设是否已为数据输入输出作好了准备，只有在确认外设已“准备好”的情况下，CPU才能执行数据输入输出操作。硬件电路简单MCU速度高于外设通常处于等待状态效率很低108路模拟量输入采集8路模拟量多路开关控制ADC指示11缓存技术缓存技术是高速数据采集和处理中的一项关键技术；在高速数据采集系统中，通常在存储设备的前端加一级缓存，可以使低速存储设备无丢失地记录高速数据；是CPU性能的一个重要指标；在实时视频数据处理系统中的应用非常广泛，特

6、别是在图像帧率及分辨率要求比较高的场合。12乒乓缓冲结构这种结构是将输入数据流通过输入数据选择单元等时地将数据流分配到两个数据缓冲区。在第1个缓冲周期，将输入的数据流缓存到数据缓冲模块1上，在第2个缓冲周期，通过输入数据选择单元的切换，将输入的数据流缓存到数据缓冲模块2，同时，将数据缓冲模块1缓存的第1个周期的数据通过输出数据选择单元的选择，送到运算处理单元进行处理，第3个缓冲周期，再次切换数据的输入与输出缓冲模块。如此循环，周而复始。(双缓冲技术)1314第一周期第二周期第三周期第四周期14中断技术中断方式与查询方式的主要区别：如何知道外设是否为数据

7、传送作好了准备。查询方式是CPU的主动形式，中断方式是CPU等待中断请求的被动形式。采用中断方式进行数据传送时，当外设为数据传送作好准备之后，就向CPU发出中断请求。CPU接收到中断请求后即作出响应，暂停正在执行的原程序。而转去为外设的数据输入输出服务。待服务完成之后，程序返回，CPU再继续执行被中断的原程序。中断源的中断请求被CPU响应之后，CPU自动把中断源的中断入口地址（中断矢量地址，固定）装入PC，从中断矢量地址处获得中断服务程序的入口地址。一般在此地址单元中存放一条绝对跳转指令，可以跳至用户安排的任意地址空间。15中断处理流程中断请求中断响应

8、中断处理保护现场＋中断原服务中断返回中断请求撤销16中断技术程序中断方式，大大提高了系统的效率