微控制器原理与接口技术.ppt

概述,定时器,计算机处理与时间有关的事件实时时钟：年月日、时分秒,计算机用于工业控制定时采取参数并进行处理,计算机处理与时间有关的事件的方法软件方法、硬件方法,硬件方法硬件电路：计数器、定时器,计数器累加输入到计数器的个数,定时器对两事件发生的时间间隔进行计量,计数工作方式增量计数器、减量计数器,定时工作方式延时操作：只关心时间间隔和延时终到的时刻计时操作：随时了解现在时刻的标准时间,PCRTC-RealTimeClock,计数器/定时器-8253、8254、82C54,CLK0GATE0OUT0RDCLK1WRGATE1A0OUT1A1CSCLK2GATE2OUT2,数据缓冲总线,读写逻辑,控制字寄存器,计数器0,计数器1,计数器2,D7D0,82C54的体系结构,D7D0CLK0GATE0RD#OUT0WR#CLK1A0GATE1A1OUT1CLK2CS#GATE2OUT2,82C54,82C54的方框图,MCU-作为外围模块集成1,定时器具有定时溢出、输入捕捉、输出比较、PWM脉冲输出等功能。定时溢出：计数器计满后产生标志。输入捕捉：把外部信号发生跳变的时刻记录下来。输出比较：把实际的时间和设定的时间进行比较，符合时输出特定信号。PWM脉冲输出：输出周期、宽度（占空比）均可改变的脉冲信号。,MCU-作为外围模块集成2,定时器有很多的应用：利用输入捕捉测量脉宽、测量频率；输出特定的波形；直接输出脉宽调制波（PWM）；使用输入捕捉配合输出比较来输出同步波形以及用于延时等HCS08系列MCU一般有2个定时器模块,定时器的结构及功能,每一：8位TPMxSC16位TPMxCNTH:TPMxCNTL16位预置计数器寄存器，TPMxMODH:TPMxMODL,每个通道：8位TPMxCnSC16位TPMxCnVH:TPMxCnVL,8位TPMxSC,8位TPMxSC,8位TPMxSC,8位TPMxSC,16位TPMxCNTH:TPMxCNTL,16位TPMxMODH:TPMxMODL,8位TPMxCnSC,16位TPMxCnVH:TPMxCnVL,各寄存器分析,16位的自由运行计数器在TPM允许后，从$0000开始连续计数，当达到最大值$FFFF时翻转到$0000，同时将状态寄存器的溢出位TOF置1，然后重新开始计数。可通过TPMxCNTH:TPMxCNTL随时读出。2MHz，32分频，1.0486S（6553616S）后溢出,各寄存器分析,预置计数-模计数TPMxMODH:TPMxMODL16位寄存器2MHz，32分频，16S，1S（6250016S）后溢出；预置值：$F423,各寄存器分析,定时器状态和控制寄存器TPMxSC,TOF定时器溢出标志位；1-溢出，0-无溢出,TOIE定时器溢出中断允许位；1-允许，0-不允许,CPWMSPWM中心对齐控制位；1-中心对齐，0-其它,CLKSB:CLKSA时钟源选择控制位,PS2:PS1:PS0定时器分频因子选择控制位,各寄存器分析,8位状态和控制寄存器TPMxCnSC,CHnFChannelnFlag1-有输入捕捉、输出比较等发生0-没有发生输入捕捉、输出比较等,CHnIEChannelnInterruptEnable0Channelninterruptrequestsdisabled(usesoftwarepolling)1Channelninterruptrequestsenabled,MSnB：MSnAModeSelectB、AforTPMChannelnELSnB:AEdge/LevelSelectBits,16位寄存器TPMxCnVH:TPMxCnVL。可读写，2个字节缓冲机制，对应2个字节地址,各功能说明,输入捕捉,各功能说明,输入捕捉,各功能说明,输出比较,各功能说明,输出比较,各功能说明,开始下个周期,达到输出比较值(16位TPMxCnVH:TPMxCnVL)，变低,变为0，开始加计数,由预置计数值，开始减计数,达到输出比较值，变高,开始下个周期,达到预置值(16位TPMxMODH:TPMxMODL)，从0开始,达到输出比较值，变低,脉冲周期：16位TPMxMODH:TPMxMODL脉冲宽度：16位TPMxCnVH:TPMxCnVL,PWM输出脉冲宽度、占空比,同步串行外设接口SPI（serialperipheralinterface）,概述串转并和并转串移位寄存器、A/D变换器、LCD控制器，需要同步时钟工作原理,从机,功能框图,移位寄存器,时钟,引脚控制及引脚,错误检测,中断控制,设置寄存器,SPI寄存器,控制寄存器SPI1C1,控制寄存器SPI1C2,波特率寄存器SPI1BR,SPI模块波特率总线频率/（预分频因子分频因子）,状态寄存器SPI1S,数据寄存器SPI1D,SPRFSPIReceiveBufferFullFlagSPTEFSPITransmitBufferEmptyFlagMODFMasterModeFaultFlag,数据时钟时序,在第一个周期开始发生时钟,MISO提前半个数据位,在第一个周期中间发生时钟,MISO拖后半个数据位,SPI与SCI的主要差异,SPI：同步，传递速度（波特率）：10MHzSCI：异步，传递速度（波特率）：115KHzSPI：收发同时进行SCI：收发分别进行SPI：有时钟信号与数据等信号的时间顺序（时序）问题SCI：无时序问题,A/D转换模块,概述A/D转换器的作用:模拟信号数字信号；D/A相反A/D转换器的指标工作原理逐次比较式、双积分式、V/F、精度：转换结果的位数速度：非线性接口形式：并行、串行（SPI、I2C等）电源与功耗工作环境：电源指标、温度、湿度等,AD7705/AD7706,HCS08系列MCU的ADC,GT60：8/10位；单次在10位转换精度、2M的转换频率条件下，单次A/D转化只需要14us；转换模式选择；最多可有输入8路模拟信号。AW60：8/10位；单次在10位转换精度、8M的转换频率条件下，单次A/D转化只需要3.5us；转换模式选择；最多可有输入28路模拟信号;比较功能。DZ60：8/10/12位；单次在10位转换精度、8M的转换频率条件下，单次A/D转化只需要3.5us；转换模式选择；最多可有输入28路模拟信号;比较功能。,MC9S08GT60ADC,逐次ADC,状态与控制寄存器,结果寄存器,转换寄存器,多路开关,时钟,转换模式控制,状态机,模拟、数字,MC9S08AW60ADC,多达28个输入,启动方式,4个时钟源,比较逻辑,MC9S08GT60ADC寄存器的设置,A/D控制寄存器,ATDPU：A/D模块允许控制位。1=允许A/D转换；0=禁止A/D转换，降低系统功耗。DJM：数据格式控制位。1=右对齐；0=左对齐,RES8：A/D转换精度控制位。1=8位转换精度；0=10位转换精度,SGN：转换结果数据类型控制位，指示转换结果在DJM=0（左对齐）时是有符号数还是无符号数。1=有符号数；0=无符号数,PRS：时钟分频因子控制位，设置A/D转换时钟频率,A/D状态和控制寄存器,CCF：转换完成标志位。这个只读标志位在每次转换完成后自动置1。当写入ATD1SC或者读取数据结果寄存器（ATD1RH或ATD1RL）将清除该标志位。ATDIE：A/D中断允许控制位。如果允许中断，系统将在转换完成时产生中断（由CCF触发）。ATDCO：A/D连续转换控制位。1=连续转换模式；0=单次转换。,AW、DZ系列使用,AW、DZ系列使用1F关断ADC,ATDCH：A/D输入信道选择控制位,A/D数据结果寄存器A/D数据结果寄存器包括ATD1RH和ATD1RL。它们是只读存储器，它的值由A/D转换器在每一次转换完成后自动更新。,管脚允许寄存器,ATDPEn：ATD管脚允许控制位。1=允许该管脚为A/D模块使用；0=不允许该管脚为A/D模块使用,KBI模块,概述键盘的工作原理：可自动复位的按键,编码键盘：硬件电路产生键码和选通脉冲非编码键盘：按键仅产生通断，需要程序配合。PC的101键盘采用8048单片机,输入口,键按下,建键值表对应键的位置关键字,判断有键按下?,去抖和窜健处理,查表，求键值,转相应处理程序,输出口,KBI模块的作用GTAWDZ：发展很大MC9S08AW60KBI方框图,PG口：04PD口：2,3,7,下降或低上升或高,下降或低,0=边沿,主从D带CLR触发器，下跳沿触发,中断响应，清除,中断,CPU停止,同步,或非门,触发器的触发翻转分为两个节拍：（1）当CP变为1时，TG1开通，TG2关闭。主触发器接收D信号。同时，TG3关闭，TG4开通，从触发器保持原状态不变。（2）当CP由1变为0时，TG1关闭，TG2开通，主触发器自保持。同时，TG3开通，TG4关闭，从触发器接收主触发器的状态。,KBIMOD=1,KBIPE0=1,KBIMOD=0,KBIPE0=1,KBI的寄存器,KBIStatusandControlRegister(KBI1SC),KBEDG：0Fallingedges/lowlevels；1Risingedges/highlevelsKBF：0NoKBIinterruptpending；1KBIinterruptpendingKBACK：KeyboardInterruptAcknowledge；1ClearKBFKBIE：0KBFdoesnotgeneratehardwareinterrupts(usepolling)1KBIhardwareinterruptrequestedwhenKBF=1KBIMOD：KeyboardDetectionMode。0Edge-onlydetection1Edge-and-leveldetection,