嵌入式系统输入输出设备接口技术

第3章输入/输出设备接口技术

第1页1、通用I/O端口结构（GPIO）3.1通用I/O端口第2页GPIO端口：

PORT数据存放器、DDR数据方向存放器。输出：置“1”，输出数据；DDR方向存放器：输入：置“0”，输入数据。117个GPIO端口：

1个23位PortA；

2个11位PortB、H；

3个16位PortC、D、E、G；

1个8位PortF。第3页2、接口电路经过端口DGPD1、GPD0控制发光二极管轮番闪烁。第4页端口D控制存放器存放器地址描述GPDCON0x56000030使用位[31:0]，分别对端口D16个引脚进行配置。00：输入；01：输出GPDDAT0x56000034数据存放器，使用位[15:0]GPDUP0x56000038配置上拉电阻1：禁止0：使能GPDCON=GPDCON&0xfffffff0|0x00000005;GPDDAT=GPDDAT&0xfffffffC|0x00000002;第5页GPDCON=GPDCON&0xfff0ffff|0x00050000;GPDDAT=GPDDAT&0xeff|0x200;例题1，判断D端口输入/输出状态及高低电平第6页3.2A/D转换器接口S3C2410A包含一个8通道A/D转换器。10位分辨率。采样电压范围是0～3.3V。讨论1当参考电压为3.3V时，输入电压为2.0V，采集数字量为多少？1、ADC内部结构及ADC控制器相关存放器第7页A/D转换器和触摸屏接口电路第8页（1）ADC控制存放器（ADCCON）第9页A/D转换转换时间计算。例，PCLK为50MHz，PRESCALER

=

49；全部10位转换时间为

50MHz

/

(49

+

1)

=

1MHz

转换时间为1/(1M/5cycles)

=

5us注意：完成一次A/D转换需要5个时钟周期。A/D转换器最大工作时钟为2.5MHz，所以最大采样率能够到达500kbit/s。第10页1、要使A/D转换器正常开启，预分频因子取50，应向ADCCON写入什么控制字？01001100010000012、要开启A/D转换器读第2号通道数据开启（预分频因子取16），应向ADCCON写入什么控制字？0100001111010011例题2第11页（2）ADC触摸屏控制存放器（ADCTSC）在正常A/D转换时，AUTO_PST和XY_PST都置成0即可，其它各位与触摸屏相关，不需要进行设置。（3）ADC转换数据存放器（ADCDAT0和ADCDAT1）在触摸屏应用中，分别使用ADCDAT0和ADCDAT1保留X位置和Y位置转换数据。对于正常A/D转换，使用ADCDAT0来保留转换后数据。（4）ADC开启延时存放器（ADCDLY）第12页思索1怎样判断ADC转换完成？怎样开启ADC转换？A/D转换数据能够经过中止或查询方式来访问，假如是中止方式，则全部转换时间（从A/D转换开始到数据读出）要更长。假如是查询方式，则要检测ADCCON[15]（转换结束标志位）来确定从ADCDAT存放器读取数据是否是最新转换数据。A/D转换开始一个方式是将ADCCON[0]置为1，另一个方式是将ADCCON[1]置为1，这时只要有读转换数据信号，A/D转换就会同时开始。第13页A/D转换流程图2、ADC接口编程例题3、ADC转换第14页定义与A／D转换相关存放器定义以下：#definerADCCON（*（volatileunsigned*）0x58000000）//ADC控制存放器#definerADCTSC（*（volatileunsigned*）0x58000004）//ADC触摸屏控制存放器#definerADCDLY（*（volatileunsigned*）0x58000008）//ADC开启或间隔延时存放器#definerADCDAT0（*（volatileunsigned*）0x5800000c）//ADC转换数据存放器0#definerADCDAT1（*（volati1eunsigned*）0x58000010）//ADC转换数据存放器对A/D转换器进行初始化程序中参数ch表示所选择通道号，程序以下：voidAD_Init（unsignedcharch）｛rADCDLY=100;//ADC开启或间隔延时rADCTSC=0;//选择ADC模式rADCCON=（1<<14）|（49<<6）|（ch<<3）|（0<<2）|（0<<1）|（0）;//设置ADC控制存放器｝第15页获取A/D转换值程序中参数ch表示所选择通道号，程序以下：intGet_AD（unsignedcharch）｛inti；intval=0;if（ch>7）return0;//通道不能大于7for（i=0;i<16;i++）//为转换准确，转换16次｛rADCCON|=0x1;//开启A/D转换rADCCON=rADCCON＆0xffc7|（ch<<3）;while（rADCCON＆0x1）;//防止第一个标志犯错while（！（rADCCON＆0x8000））;//防止第二个标志犯错val+=（rADCDAT0＆0x03ff）;Delay（10）;}return（val>>4）;//为转换准确，除以16取均值}第16页例题4、预分频值为32，采集0—7个信道，进行ADC转换。第17页3.3LCD显示接口1、LCD基本结构第18页2、LCD显示原理在LCD中，经过给不一样液晶单元供电，控制其光线经过是否，到达显示目标。在LCD中，显示面板薄膜被分成很多小栅格，每个栅格由一个电极控制，经过改变栅格上电极电压状态，来控制栅格内液晶分子排列，从而控制光路通断。第19页偏振片透光原理：偏振片只允许偏振方向与它偏振化方向平行光透过，假如让两个偏振片偏振化方向相互垂直，因为第一次出射光偏振方向与第二个偏振片偏振化方向垂直，光不能经过第二个偏振片。假如有光线进入,经过第一个偏振片后，将被液晶分子逐步改变偏振方向，因为光线沿着液晶分子排列方向传输，光线最终将从另一端射出。第20页彩色LCD利用三原色混合原理显示不一样色彩。在彩色LCD中，每一个像素都是由3格液晶单元格组成，其中每一个单元格前面都分别有红色、绿色或蓝色过滤片，光线经过过滤片处理变成红色、蓝色或者绿色，利用三原色原理，组合出不一样色彩。彩色显示原理问题：LCD怎样显示黄色、白色？问题：怎样生成红光？第21页3、LCD类型①段式液晶②字符型液晶③图形点阵式液晶依据液晶材料和液晶效应分为TN、STN、TFT等几类。第22页STN-LCD(超扭曲向列型液晶显示器）SuperTwistedNematic-LCDTFT-LCD(薄膜型液晶显示器）ThinFilmTransistor-LCD第23页4、S3C2410ALCD控制器一块LCD屏显示图像，不但需要LCD驱动器，还需要有对应LCD控制器。通常LCD驱动器会以COF/COG形式与LCD玻璃基板制做在一起，而LCD控制器则由外部电路来实现。而S3C2410内部已经集成了LCD控制器，所以能够很方便地去控制各种类型LCD屏。S3C2410ALCD控制器支持单色，4级、16级灰度LCD显示，以及8位彩色、12位彩色LCD显示，彩色显示采取RGB格式，经过软件编程能够实现332RGB调色格式。

能够经过对LCD控制器中各存放器写入不一样值，来配置不一样尺寸、不一样垂直和水平像素点、数据宽度、接口时间及刷新率LCD。第24页LCD控制器结构框图第25页S3C2410ALCD控制器内部结构方框图如图所表示，由REGBANK、LCDCDMA、VIDPRCS、TIMEGEN和LPC3600等模块组成。

REGBANK是LCD控制器存放器组，含有17个用于配置LCD控制器可编程存放器和256×16调色存放器。用来对LCD控制器各项参数进行设置。

LCDCDMA

则是LCD控制器专用DMA信道，负责将视频资料从系统总线（SystemBus）上取来，经过VIDPRCS从VD[23:0]发送给LCD屏。

TIMEGEN和LPC3600

负责产生LCD屏所需要控制时序，比如VSYNC、HSYNC、VCLK、VDEN，然后从VIDEOMUX送给LCD屏。第26页S3C2410ALCD控制器外部接口信号有33个，包含24个数据位和10个控制位：（1）VSYNC：垂直同时信号（TFT）LCD控制器和LCD驱动器之间帧同时信号。该信号告诉LCD屏新一帧开始了，LCD控制器在一个完整帧显示完成后马上插入一个帧信号，开始新一帧显示。

（2）HSYNC：水平同时信号（TFT）LCD控制器和LCD驱动器之间水平同时脉冲信号。该信号用于用指示新一行扫描信号开始。（3）VCLK：像素时钟信号（TFT）LCD控制器和LCD驱动器之间像素时钟信号，由LCD控制器送出数据在VCLK上升沿处送出，在VCLK下降沿处被LCD驱动器采样。LCD屏驱动IC是经过采集VCLK信号来接收RGB数据。第27页（4）VD[23，0]：LCD像素点数据输出端口（TFT）,R、G、B分别占用8位，次序依次从高到低。（5）VDEN：LCD驱动器AC信号（TFT）VDEN信号被LCD驱动器用于改变行和列电压极性，从而控制像素点显示或熄灭。（6）LEND:行结束信号（TFT），LCD驱动器在每扫描一行像素后给出该信号。（7）LCD_PWREN：LCD面板电源使能控制信号，由LCDCON5PWREN位控制。（8）LCDVF0:SECTFT信号OE（9）LCDVF1:SECTFT信号REV（10）LCDVF2:SECTFT信号REVB第28页第29页第30页5、LCD显示数据格式一个320×240个像素，8bit256色LCD，显示数据格式什么样？第31页每个像素占一个字节，每个字节中有RGB格式（332或者233）区分，详细由硬件决定。比如332RGB格式如图a所表示，红、绿、蓝三个颜色分量分别占3位、3位、2位。8位256彩色显示显示缓存器与LCD屏上像素点是对应，每个字节对应LCD上一个像素点，如图b所表示。在彩色图像显示时，要在显示缓存区SDRAM中存放显示数据，缓存区数据会直接显示到LCD屏上。改变该显示缓存区内数据，LCD显示器上图像随之改变。图a图b第32页讨论？为何数据存放在显示缓存区SDRAM中，然后直接显示到LCD屏上？第33页6、LCD编程基本内容1）设置LCD类型，比如，STN8八位彩色模式

2）LCD像素，比如，320*2403）设置控制信号VFRAME、VLINE、VCLK和数据信号VD0-VD23等，分别在GPCCON，GPDCON中选择对应功效。4）设置视频数据缓冲区地址详细内容，参考S3C2410A处理器和LCD液晶屏说明书。第34页3.4触摸屏接口触摸屏应用案例？？第35页1、触摸屏分类电阻式触摸屏

1）四线电阻式触摸屏

2）五线电阻式触摸屏

3）六线电阻式触摸屏

4）七线电阻式触摸屏电容式触摸屏

1）单点触摸屏

2）多点触摸屏红外线触摸屏超声波触摸屏（IPhone）第36页2、触摸屏结构和工作原理透明导电材料ITO：ITO是IndiumTinOxides缩写。

ITO是一个N型氧化物半导体-氧化铟锡,ITO薄膜即铟锡氧化物半导体透明导电膜,通常有两个性能指标:电阻率和透光率。特征是当厚度降到1800个埃（埃＝10-10米）以下时会突然变得透明，透光率为80％，再薄下去透光率反而下降，到300埃厚度时又上升到80％。普通是经过真空离子溅射工艺将ITO薄膜镀到塑料或者玻璃上。ITO中其透过率和阻值分别由In2O3与Sn2O3之百分比来控制,通常Sn2O3:In2O3=1:9.电阻式触摸屏和电容式触摸屏都用到ITO材料。触摸屏为何是透明？触摸屏和LCD屏，哪个放在上面？第37页1）电阻式触摸屏结构第38页四线制测量坐标位置原理怎样测量点坐标（x，y）？第39页测量X坐标：1）在X+，X-两电极加上一个电压Vref，Y+接一个高阻抗ADC。2）两电极间电场呈均匀分布，方向为X+到X-。3）手触摸时，两个导电层在触摸点接触，触摸点X层电位被导至Y层所接ADC，得到电压Vx。4）经过Lx/L=Vx/Vref，即可得到x点坐标。Y轴坐标可同理将Y+，Y-接上电压Vref，然后X+电极接高阻抗ADC得到。第40页2）电容式触摸屏当人手碰到感应电极时，电极和地之间电容由原来Cp变为Cp+2Cf，显然增大了。第41页第42页①当用户触摸电容屏时，因为人体电场，用户手指头和工作面形成一个耦合电容。②因为工作面上接有高频信号，于是手指头吸收走很小电流。③这个电流分别从触摸屏四个角上电极中流出，而且理论上流经这四个电极电流与手指到四角距离成百分比。④控制器经过对这四个电流百分比精密计算，得出触摸点位置。测量坐标位置原理第43页3、S3C2410触摸屏控制器触摸屏接口电路第44页S3C2410A内部含有触摸屏接口，触摸屏接口包含1个外部晶体管控制逻辑和1个带有中止产生逻辑ADC接口逻辑，它使用控制信号nYPON、YMON、nXPON和XMON控制并选择触摸屏面板，使用模拟信号AIN[7]和AIN[5]分别连接X方向和Y方向外部晶体管，与触摸屏相连。模式XPXMYPYMX位置转换外部电压GND（地）AIN[5]Hi-Z(高阻状态)Y位置转换AIN[7]Hi-Z(高阻状态)外部电压GND(地)X方向坐标和Y方向坐标控制方法第45页从触摸屏控制器取得X与Y值仅是对当前触摸点电压值A/D转换值，它不含有直接利用价值。因为，LCD分辨率与触摸屏分辨率通常是不一样，坐标也不一样，所以，假如想得到表达LCD坐标触摸屏位置，还需要在程序中进行转换。转换公式以下：X，=(x-TchScr_Xmin)*LCDWIDTH/(TchScr_Xmax-TchScr_Xmin)Y，=(y-TchScr_Ymin)*LCDHEIGHT/(TchScr_Ymax-TchScr_Ymin)

其中，TchScr_Xmax、TchScr_Xmin、TchScr_Ymax和TchScr_Ymin是触摸屏x、y轴范围，LCDWIDTH、LCDHEIGHT是液晶屏宽度和高度。坐标转换第46页4、触摸屏接口编程在S3C2410A组成嵌入式系统中使用触摸屏，配置过程以下：（1）经过外部晶体管将触摸屏引脚连接到S3C2410A上；（2）选择分开X/Y位置转换模式或者自动（次序）X/Y位置转换模式，来获取X/Y位置；（3）设置触摸屏接口为等候中止模式；（4）假如中止发生，将激活对应转换过程（X/Y位置分开转换模式或者X/Y位置自动（次序）转换模式）；（5）得到X/Y位置正确值以后，返回等候中止模式。第47页voidTchScr_init(){rGPGCON|=(3<<30)|(3<<28)|(3<<26)|(3<<24);/*[31:30]用来设置GPG15端口，设置为11表示将GPG15用作触摸屏输入端nYPON；[29:28]用来设置GPG14端口，设置为11表示将GPG14用作触摸屏输入端YMON；[27:26]位用来设置GPG13端口，设置为11表示将GPG13用作触摸屏输入端nXPON;[25:24]位用来设置GPG12端口，设置为11表示将GPG12用作触摸屏输入端XMON*/rADCCON=(1<<14)|(49<<6)|(7<<3);//设置ADC转换控制器

rADCDLY=0xff;//设置开启或间隔延时存放器

rADCTSC=(1<<7)|(1<<6)|(0<<5)|(1<<4)|(0<<3)|(0<<2)|(3);}

//等候中止模式下转换条件

触摸屏初始化函数第48页voidTchScr_GetScrXY(int*x,int*y){inttmp;tmp=rADCTSC;//把触摸屏控制存放器值保留起来

rADCTSC|=(1<<3)|(1<<2)|(0);//停顿上拉；X/Y位置连续转换模式_无操作模式

rADCCON|=1;//开始转换

while(!(rSUBSRCP