微控制器原理与接口技术.ppt

概述概述v定时器定时器 计算机处理与时间有关的事件计算机处理与时间有关的事件实时时钟：年月日、时分秒实时时钟：年月日、时分秒计算机用于工业控制计算机用于工业控制定时采取参数并进行处理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计算机处理与时间有关的事件的方法软件方法、硬件方法软件方法、硬件方法硬件方法硬件方法硬件电路：计数器、定时器硬件电路：计数器、定时器计数器计数器累加输入到计数器的个数累加输入到计数器的个数定时器定时器对两事件发生的时间间隔进行计量对两事件发生的时间间隔进行计量计数工作方式计数工作方式增量计数器、减量计数器增量计数器、减量计数器定时工作方式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计时操作：随时了解现在时刻的标准时间PCRTC-Real Time Clock计数器计数器/定时器定时器-8253、8254、82C54 CLK0 CLK0 GATE0 GATE0 OUT0 OUT0RD CLK1RD CLK1WR WR GATE1GATE1 A0 OUT1A0 OUT1A1A1CSCS CLK2 CLK2 GATE2 GATE2 OUT2 OUT2数据数据缓冲缓冲总线总线读写读写读写读写逻辑逻辑逻辑逻辑控制字控制字控制字控制字寄存器寄存器寄存器寄存器计数计数器器0 0计数计数器器1 1计数计数器器2 2D7D0D7D082C54的体系结构的体系结构D7D0 D7D0 CLK0 CLK0 GATE0 GATE0RD#OUT0RD#OUT0WR#WR#CLK1 CLK1A0 GATE1A0 GATE1A1 OUT1A1 OUT1 CLK2 CLK2CS#GATE2CS#GATE2 OUT2 OUT282C5482C5482C5482C54的方框图的方框图的方框图的方框图MCU-作为外围模块集成作为外围模块集成1定时器具有定时溢出、输入捕捉、输出定时器具有定时溢出、输入捕捉、输出比较、比较、PWM脉冲输出等功能。脉冲输出等功能。v定时溢出：计数器计满后产生标志。定时溢出：计数器计满后产生标志。v输入捕捉：把外部信号发生跳变的时刻输入捕捉：把外部信号发生跳变的时刻记录下来。记录下来。v输出比较：把实际的时间和设定的时间输出比较：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。进行比较，符合时输出特定信号。vPWM脉冲输出：输出周期、宽度（占空脉冲输出：输出周期、宽度（占空比）均可改变的脉冲信号。比）均可改变的脉冲信号。MCU-作为外围模块集成作为外围模块集成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；量脉宽、测量频率；输出特定的波形；直接输出脉宽调制波（直接输出脉宽调制波（PWM）；使用输）；使用输入捕捉配合输出比较来输出同步波形以入捕捉配合输出比较来输出同步波形以及用于延时等及用于延时等 HCS08系列系列MCU一般有一般有2个定时器模块个定时器模块定时器的定时器的结构及功能结构及功能 每一：每一：8位位TPMxSC16位位TPMxCNTH:TPMxCNTL16位预置计数器位预置计数器寄存器，寄存器，TPMxMODH:TPMxMODL每个通道：每个通道：8位位TPMxCnSC16位位TPMxCnVH:TPMxCnVL 8位位TPMxSC8位位TPMxSC8位位TPMxSC8位位TPMxSC16位位TPMxCNTH:TPMxCNTL16位位TPMxMODH:TPMxMODL8位位TPMxCnSC16位位TPMxCnVH:TPMxCnVL 各寄存器分析各寄存器分析1616位的自由运行计数器在位的自由运行计数器在TPMTPM允许后，从允许后，从$0000$0000开始连续开始连续计数，当达到最大值计数，当达到最大值$FFFF$FFFF时翻转到时翻转到$0000$0000，同时将状态，同时将状态寄存器的溢出位寄存器的溢出位TOFTOF置置1 1，然后重新开始计数，然后重新开始计数。可通过可通过TPMxCNTH:TPMxCNTL 随时读出。随时读出。2MHz，32分频，分频，S（65536 16S）后溢出）后溢出各寄存器分析各寄存器分析预置计数预置计数-模计数模计数 TPMxMODH:TPMxMODL 16位寄存器位寄存器 2MHz，32分频，分频，16S，1 1S（62500 16S）后溢出；）后溢出；预置值：预置值：$F423$F423各寄存器分析各寄存器分析定时器状态和控制寄存器定时器状态和控制寄存器TPMxSC TOFTOF定时器溢出标志位；定时器溢出标志位；1-1-溢出，溢出，0-0-无溢出无溢出 TOIETOIE定时器溢出中断允许位定时器溢出中断允许位；1-允许，允许，0-不允许不允许CPWMSPWM中心对齐控制位中心对齐控制位；1-中心对齐，中心对齐，0-其它其它CLKSB:CLKSA时钟源选择控制位时钟源选择控制位 PS2:PS1:PS0定时器分频因子选择控制位定时器分频因子选择控制位 各寄存器分析各寄存器分析8位状态和控制寄存器位状态和控制寄存器TPMxCnSC CHnFChannel n Flag 1-有输入捕捉、输出比较等发生有输入捕捉、输出比较等发生0-没有发生输入捕捉、输出比较等没有发生输入捕捉、输出比较等CHnIEChannel n Interrupt Enable 0 Channel n interrupt requests disabled(use software polling)1 Channel n interrupt requests enabledMSnB：MSnAMode Select B、A for TPM Channel nELSnB:AEdge/Level Select Bits16位寄存器位寄存器TPMxCnVH:TPMxCnVL。可读写，。可读写，2个字节缓个字节缓 冲机制，冲机制，对应对应2个字节地址个字节地址各功能说明各功能说明输入捕捉输入捕捉 各功能说明各功能说明输入捕捉输入捕捉 各功能说明各功能说明输出比较输出比较各功能说明各功能说明输出比较输出比较各功能说明各功能说明开始下个周期开始下个周期达到输出比较值达到输出比较值(16位位TPMxCnVH:TPMxCnVL)，变低，变低变为变为0，开始加计数，开始加计数由预置计数值，开始减计数由预置计数值，开始减计数达到输出比较值，变高达到输出比较值，变高开始下个周期开始下个周期达到预置值达到预置值(16位位TPMxMODH:TPMxMODL)，从，从0开始开始达到输出比较值，变低达到输出比较值，变低脉冲周期：脉冲周期：16位位TPMxMODH:TPMxMODL 脉冲宽度：脉冲宽度：16位位TPMxCnVH:TPMxCnVL PWMPWM输出输出脉冲宽度、占空比脉冲宽度、占空比v同步串行外设接口同步串行外设接口SPI（serial peripheral interfaceserial peripheral interface）概述概述 串转并和并转串移位寄存器、串转并和并转串移位寄存器、A/DA/D变换器、变换器、LCDLCD控制器，需要同步时钟控制器，需要同步时钟 工作原理工作原理从机从机主SM功能框图功能框图移位寄存器移位寄存器时钟时钟引脚控制及引脚引脚控制及引脚错误检测错误检测中断控制中断控制设设置置寄寄存存器器SPI寄存器寄存器控制寄存器控制寄存器SPI1C1控制寄存器控制寄存器SPI1C2 波特率寄存器波特率寄存器SPI1BR SPI模块波特率总线频率模块波特率总线频率/（预分频因子（预分频因子分频因子）分频因子）状态寄存器状态寄存器SPI1S 数据寄存器数据寄存器SPI1D SPRFSPI Receive Buffer Full FlagSPTEFSPI Transmit Buffer Empty FlagMODFMaster Mode Fault Flag数据时钟时序数据时钟时序在第一个周期开始发生时钟在第一个周期开始发生时钟MISO提前半个数据位提前半个数据位在第一个周期中间发生时钟在第一个周期中间发生时钟MISO拖后半个数据位拖后半个数据位SPI与与SCI的主要差异的主要差异SPI：同步，传递速度（波特率）：同步，传递速度（波特率）：10MHz SCI：异步，传递速度（波特率）：异步，传递速度（波特率）：115KHzSPI：收发同时进行：收发同时进行 SCI：收发分别进行：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：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：无时序问题vA/D转换模块转换模块 概述概述A/D转换器的作用转换器的作用:模拟信号模拟信号数字信号；数字信号；D/AD/A相反相反A/D转换器的指标转换器的指标工作原理工作原理逐次比较式、双积分式、逐次比较式、双积分式、V/FV/F、精度：转换结果的位数精度：转换结果的位数速度：速度：非线性非线性接口形式：并行、串行（接口形式：并行、串行（SPISPI、I I2 2C C等）等）电源与功耗电源与功耗工作环境：电源指标、温度、湿度等工作环境：电源指标、温度、湿度等AD7705/AD7706HCS08系列系列MCU的的ADCGT60：8/10位；单次位；单次在在10位转换精度、位转换精度、2M的转换频率条件下，单次的转换频率条件下，单次A/D转化只需要转化只需要14us；转换模式选择；最多可有输入；转换模式选择；最多可有输入8路模路模拟信号。拟信号。AW60：8/10位；单次位；单次在在10位转换精度、位转换精度、8M的转换频率条件下，单次的转换频率条件下，单次A/D转化只需转化只需要要；转换模式选择；最多可有输入；转换模式选择；最多可有输入28路模路模拟信号拟信号;比较功能。比较功能。DZ60：8/10/12位；单次位；单次在在10位转换精度、位转换精度、8M的转换频率条件下，单次的转换频率条件下，单次A/D转化只需转化只需要要；转换模式选择；最多可有输入；转换模式选择；最多可有输入28路模路模拟信号拟信号;比较功能。比较功能。MC9S08GT60ADC逐次逐次ADC状态与控状态与控制寄存器制寄存器结果寄存器结果寄存器转换寄存器转换寄存器多路开关多路开关时钟时钟转换模式转换模式控制控制状态机状态机模拟、数字模拟、数字MC9S08AW60ADC多达多达28个输入个输入启动启动方式方式4个时钟源个时钟源比较逻辑比较逻辑MC9S08GT60ADC寄存器的设置寄存器的设置A/D控制寄存器控制寄存器 ATDPU：A/D模块允许控制位。模块允许控制位。1=允许允许A/D转换；转换；0=禁止禁止A/D转换，降低系统功耗。转换，降低系统功耗。DJM：数据格式控制位数据格式控制位。1=右对齐；右对齐；0=左对齐左对齐 RES8：A/D转换精度控制位。转换精度控制位。1=8位转换精度；位转换精度；0=10位转换精度位转换精度 SGN：转换结果数据类型控制位，指示转换结果在转换结果数据类型控制位，指示转换结果在DJM=0DJM=0（左（左对齐）时是有符号数还是无符号数对齐）时是有符号数还是无符号数。1=有符号数；有符号数；0=无符号数无符号数PRS：时钟分频因子控制位，设置时钟分频因子控制位，设置A/D转换时钟频率转换时钟频率 A/D状态和控制寄存器状态和控制寄存器 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：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置1。当写入。当写入ATD1SC或者读取数据结果寄存器（或者读取数据结果寄存器（ATD1RH或或ATD1RL）将清除该标志位。）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（由成时产生中断（由CCF触发）。触发）。ATDCO：A/DA/D连续转换控制位。连续转换控制位。1=1=连续转换模式连续转换模式；0=0=单次转换。单次转换。AW、DZ系列使用系列使用AW、DZ系列使用系列使用1F关断关断ADCATDCH：A/D输入信道选择控制位输入信道选择控制位 A/DA/D数据结果寄存器数据结果寄存器 A/D数据结果寄存器包括数据结果寄存器包括ATD1RH和和ATD1RL。它。它们是只读存储器，它的值由们是只读存储器，它的值由A/D转换器在每一次转转换器在每一次转换完成后自动更新。换完成后自动更新。管脚允许寄存器管脚允许寄存器 ATDPEn：ATD 管脚允许控制位。管脚允许控制位。1=允许该管脚为允许该管脚为A/D模块使用；模块使用；0=不允许该管脚为不允许该管脚为A/D模块使用模块使用 vKBI模块模块概述概述键盘的工作原理：键盘的工作原理：可自动复位的按键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，需要程序配非编码键盘：按键仅产生通断，需要程序配合。合。PC的的101键盘采用键盘采用8048单片机单片机输入口输入口键按下键按下建键值表建键值表对应键的位置对应键的位置关键字关键字判断有键按下判断有键按下?去抖和窜健处理去抖和窜健处理查表，求键值查表，求键值转相应处理程序转相应处理程序输出口输出口KBI模块的作用模块的作用GTAWDZ：发展很大：发展很大MC9S08AW60KBI方框图方框图PG口：口：04PD口：口：2,3,7下降或低下降或低上升或高上升或高下降或低下降或低0=边沿边沿主从主从D带带CLR触发触发器，下跳沿触发器，下跳沿触发中断响应，清除中断响应，清除中断中断CPU停止停止同步同步或非门或非门触发器的触发翻转分为两个节拍触发器的触发翻转分为两个节拍：（1 1）当）当CP变为变为1 1时，时，TG1 1开通，开通，TG2 2关闭。主触发器接收关闭。主触发器接收D信号。信号。同时，同时，TG3 3关闭，关闭，TG4 4开通，从触发器保持原状态不变。开通，从触发器保持原状态不变。（2 2）当）当CP由由1 1变为变为0 0时，时，TG1 1关闭，关闭，TG2 2开通，主触发器自保持。开通，主触发器自保持。同时，同时，TG3 3开通，开通，TG4 4关闭，从触发器接收主触发器的状态。关闭，从触发器接收主触发器的状态。KBIMOD=1,KBIPE0=1KBIMOD=0,KBIPE0=1HLLLKBI的寄存器的寄存器KBI Status and Control Register(KBI1SC)KBEDG：0 Falling edges/low levels；1Rising edges/high levelsKBF：0No KBI interrupt pending；1KBI interrupt pendingKBACK：Keyboard Interrupt Acknowledge；1Clear KBFKBIE：0KBF does not generate hardware interrupts(use polling)1KBI hardware interrupt requested when KBF=1KBIMOD：Keyboard Detection Mode。0Edge-only detection 1Edge-and-level detectionKBI Pin Enable Register(KBI1PE)KBIPE7:0：Keyboard Pin Enable for KBI Port Bits 0 Bit n of KBI port is a general-purpose I/O pin 1 Bit n of KBI port enabled as a keyboard interrupt inputMC9S08DZ60KBI方框图方框图PA、PB、PD均具均具有有KBI功能功能每个口均可以设置上升沿每个口均可以设置上升沿/高高电平和下降沿电平和下降沿/低电平功能低电平功能