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第三章 人機(jī)對話與數(shù)據(jù)通信,鍵盤 LCD顯示器 觸摸屏技術(shù) 串行總線數(shù)據(jù)通信 PTR2000無線數(shù)據(jù)傳輸,1,3.1 鍵盤,鍵盤的種類：鍵盤上閉合鍵的識別是由專用 硬件實現(xiàn)的，稱為編碼鍵盤，靠軟件實現(xiàn)的稱為非編碼鍵盤。 鍵盤的接口必須解決下列的一些問題： （1）決定是否有鍵按下； （2）如有鍵按下，決定是哪一個鍵被按下； （3）確定被按鍵的讀數(shù)； （4）反彈跳—按鍵抖動的消除。 （5）處理同時按鍵既同時有一個以上的按鍵。,2,3.1.1 非編碼鍵盤,1. 獨立連接式非編碼鍵盤,,μP,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,接 口,+V,10kΩ*4,3,2.矩陣式非編碼鍵盤,識別按鍵的方法,行掃描法 線反轉(zhuǎn)法,,4,線反轉(zhuǎn)法,,,,,,,,,,,,,,,,,5,非編碼鍵盤接口,6,3.1.2 鍵盤信號的獲取方法有三種： . 程序掃描法 中斷掃描法 定時中斷法 鍵盤監(jiān)控程序設(shè)計方法有 . 直接分析法 狀態(tài)矩陣法 3.1.3 編碼鍵盤 . 編碼鍵盤的基本任務(wù)是識別按鍵，提供按鍵讀數(shù)，一個高質(zhì)量的編碼鍵盤還應(yīng)具有反彈跳、處理同時按鍵等功能. . 靜態(tài)編碼器—普通編碼器如74148 可編程鍵盤/顯示接口 如8279,7,靜態(tài)式編碼器接口,,,,,,,0,1,2,3,4,5,6,7,10,11,12,13,1,2,3,4,8,9,7,6,74148,EI,A0,A1,A2,A2’,A1’,A0’,a）接口電路,b）真值表,8,,,D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7,,P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7,ALE,P2.7,RD,INT1,8051,RL7 RL6 RL5 RL4 RL3 RL2 RL1 RL0,CLK,A0,WR,RD,IRQ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,74LS373,,,,,,,,,,,,,,RESET,SHIFT,CNTL,,,,,,,,,,,,,,,,20μF,+5V,2K,SL0 SL1 SL2,8279,,,,,,,,,,74LS138 Y0~Y7,,,,,,,,,,,,,,,,,VCC,+5V,,,,,15 14 13 12 11 10 9 8,7 6 5 4 3 2 1 0,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,BIC 8708,,,,,,,,,,dp,,,,,,,,,,,BIC 8708,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,+5V,f,g,,c,e,d,b,a,B0 B1 B2 B3 A0 A1 A2 A3,,CS,,WR,,,9,3.2 數(shù)碼顯示技術(shù),液晶顯示是一種功耗極低的被動式顯示器件。其優(yōu)點為：工作電流比LED小幾個數(shù)量級，尺寸小，厚度約為LED的1/3等。 LCD的驅(qū)動方式:驅(qū)動方式由電極引線的選擇確定。既LCD選定后，其驅(qū)動方式也就隨之確定了。 靜態(tài)驅(qū)動 迭加驅(qū)動(時分驅(qū)動),3.2.1 LCD數(shù)碼顯示,10,3.2.1、七段LCD顯示器,靜態(tài)驅(qū)動方式,,VA,迭加驅(qū)動方式: 迭加驅(qū)動方式通常采用電壓平均法。其占空比有1/2、 1/8、1/12、1/16、1/32、1/64等，偏比有1/2、1/3、1/5、 1/7、1/9等。,11,硬件譯碼的LCD驅(qū)動接口---ICM7211,12,ICM7211AM與8031單片機(jī)的接口,,,,,13,3.2.2、字符式LCD顯示器,LCM-512-01A點陣字符式液晶顯示模塊: 自帶驅(qū)動IC和液晶顯示控制IC。該模塊上的控制器是HD44780內(nèi)部有字符發(fā)生器和顯示數(shù)據(jù)存儲器，可顯示96個ASCII字符和92個特殊字符。,14,二. 模塊各管腳的功能為：,①Vss： 地線輸入端。 ②VDD： +5V電源輸入端。 ③Vo： 液晶顯示面板亮度調(diào)節(jié)，通過10~20K的電阻接到+5V和地之間起調(diào)節(jié)亮度的作用。圖3-13所示為Vo的接法。 ④RS： 寄存器選擇信號輸入線。當(dāng)其為低電平時，選通指令寄存器；為高電平時選通數(shù)據(jù)寄存器。 ⑤R/W： 讀/寫信號輸入線。低電平為寫入，高電平為讀出。 ⑥E： 使能信號輸入線。讀狀態(tài)下，高電平有效；寫狀態(tài)下，下降沿有效。 ⑦~(14) D0~D7： 數(shù)據(jù)總線?？梢赃x擇4位總線或8位總線操作，選擇4位總線操作時使用D4~D7。,15,HD44780的顯示功能： 分為DDRAM、CGRAM,1.DDRAM: 顯示數(shù)據(jù)RAM，用來寄存待顯示的字符地址指針 如果要在LCD屏幕的第一行第一列顯示一個“A”字,就要向DDRAM的80H地址寫入“A”字的地址值就行了。 ，,16,HD44780的存儲功能： 分為DDRAM、CGRAM,2. CGRAM :內(nèi)部的字符集字符 內(nèi)部的字符集字符存儲了160個不同的點陣字符圖形，如下表所示，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼。 比如大寫的英文字母“A”的代碼是01000001B（41H），顯示時模塊把地址41H中的點陣字符圖形顯示出來，就能看到字母“A”。 ) 兩種方式顯示字母“A”： (1)在DDRAM中存入某個內(nèi)存地址(這個地址中是字符A)； (2)或者在CGRAM中存入41H(表示內(nèi)部字符集中的字符A),17,字符L在內(nèi)部字符集中 對應(yīng)的代碼是多少？ 高4位： 0100 (列值) 低4位： 1100 (行值) 合起來就是：01001100B=4CH,內(nèi)部字符集,18,1.清顯示命令: (執(zhí)行時間1.64ms) ：功能：清DDRAM和AC值。 2.光標(biāo)返回命令: 執(zhí)行時間1.64ms) ：功能：AC= 0， 光標(biāo)、畫面回HOME位 3:輸入方式: (執(zhí)行時間40μs) 設(shè)置光標(biāo)、顯示畫面移動的方向。其中：I/D =1： 數(shù)據(jù)讀、寫操作后，AC自動增一； I/D =0： 數(shù)據(jù)讀、寫操作后，AC自動減一； S = 1：數(shù)據(jù)讀、寫操作，畫面平移； S = 0： 數(shù)據(jù)讀、寫操作，畫面不動。,三、HD44780指令集,19,4.顯示開關(guān)控制: 。 其中：D表示顯示開關(guān)：D = 1為開，D = 0為關(guān)； C表示光標(biāo)開關(guān)：C = 1為開，C = 0為關(guān)； B表示閃爍開關(guān)：B = 1為開，B = 0為關(guān)。 5.光標(biāo)、顯示畫面移動： 其中：S/C=1為顯示畫面位移；S/C=0為光標(biāo)位移 R/L=1為右移；R/L=0為左移 6.功能設(shè)置: 工作方式設(shè)置（初始化指令）。 其中： DL = 1：8位數(shù)據(jù)接口；DL = 0：4位數(shù)據(jù)接口； N = 1：兩行顯示；N = 0：一行顯示； F = 1：5 × 10點陣字符；F = 0：5 × 7點陣字符。,20,7.CGRAM地址設(shè)置: 將CGRAM的6位地址碼(范圍00H-3FH)寫入地址計數(shù)器AC內(nèi)，隨后CPU的數(shù)據(jù)讀寫都是針對CGRAM單元的訪問。 8.DDRAM地址設(shè)置: 1 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 將DDRAM的7位地址碼送入地址計數(shù)器AC內(nèi)。隨后CPU的數(shù)據(jù)讀寫都是針對大DDRAM單元的訪問。 DDRAM地址范圍80H-97H 9.讀BF及AC值: BF AC6 AC5 AC4 AC3 AC2 AC1 AC0 讀出忙標(biāo)志BF的值。如果BF=1，表示系統(tǒng)內(nèi)部正在進(jìn)行工作，不能接收下一條指令。同時能夠讀出AC的值(7位)。AC到底是DDRAM還是CGRAM，取決于上次對AC的讀寫。,21,10.寫數(shù)據(jù) 。 CPU把數(shù)據(jù)寫入DDRAM或CGRAM。 如果上一次操作的是DDRAM，則寫入的是要顯示的字符在內(nèi)存中的地址。 如果上一次操作的是CGRAM，則寫入的是該字符在內(nèi)部字符集中的編碼。 在寫數(shù)據(jù)前，要解決： (1) 希望寫入的字符顯示在LCD屏的哪個位置上？(即DDRAM地址或 CGRAM地址) (2)寫入一個字符扣，LCD是加1還是減1？ 11.讀數(shù)據(jù)。,22,3.2.3 圖形式LCD顯示器FM12864F-12,FM12864F-12液晶顯示模塊: 128×64全圖形點陣液晶顯示器 內(nèi)置8192個中文漢字（16X16點陣）、 128個字符（8X16點陣） 一屏可顯示8×4個(16×16點陣)漢字 64X256點陣圖形顯示RAM（GDRAM）。 可與CPU直接接口，提供兩種界面來連接微處理機(jī)：8-位并行及串行兩種連接方式。具有多種功能：光標(biāo)顯示、畫面移位、睡眠模式等。,,23,3.2.3 圖形式LCD顯示器FM12864F-12- 一、FM12864F-12外觀,,,24,二、引出線的功能,25,三、與硬件的接口 (可以并口方式接，也可以串口方式接),并口方式,串口方式,26,并口方式,27,四. FM12864F-12的指令系統(tǒng)(基本指令集),28,指令集使用說明,1、當(dāng)模塊在接受指令前，微處理順必須先確認(rèn)模塊內(nèi)部處于非忙碌狀態(tài)，即讀取BF標(biāo)志時BF需為0，方可接受新的指令；如果在送出一個指令前并不檢查BF標(biāo)志，那么在前一個指令和這個指令中間必須延遲一段較長的時間，即是等待前一個指令確實執(zhí)行完成，指令執(zhí)行的時間請參考指令表中的個別指令說明。 2、基本指令集與擴(kuò)充指令集的選擇控制位是“RE”。當(dāng)變更“RE”位元后，往后的指令集將維持在最后的狀態(tài)，除非再次變更“RE”位元，否則使用相同指令集時，不需每次重設(shè)“RE”位元。,29,基本指令集,1、清除顯示 功能：清除顯示屏幕，把DDRAM AC計數(shù)器調(diào)整為“00H” 2、位址歸位 功能：把DDRAM AC計數(shù)器調(diào)整為“00H”，游標(biāo)回原點，該功能不影響顯示DDRAM,CODE： RW RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0,CODE： RW RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0,3、位址歸位 CODE： RW RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0,3、位址歸位 CODE： RW RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 功能：把DDRAM AC計數(shù)器調(diào)整為“00H”，游標(biāo)回原點，該功能不影響顯示DDRAM功能：執(zhí)行該命令后，所設(shè)置的行將顯示在屏幕的第一行。 顯示起始行是由Z地址計數(shù)器控制的，該命令自動將A0-A5位地址送入Z地址計數(shù)器，起始地址可以是0-63范圍內(nèi)任意一行。Z地址計數(shù)器具有循環(huán)計數(shù)功能，用于顯示行掃描同步， 當(dāng)掃描完一行后自動加一。,30,基本指令集,4、顯示狀態(tài) 開/關(guān) 功能： D=1；整體顯示ON C=1；游標(biāo)ON B=1；游標(biāo)位置ON 5、游標(biāo)或顯示移位控制 功能：設(shè)定游標(biāo)的移動與顯示的移位控制位：這個指令并不改變DDRAM的內(nèi)容,CODE： RW RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0,CODE： RW RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0,3、位址歸位 CODE： RW RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0,6、功能設(shè)定 CODE： RW RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 功能：D0=1（必須設(shè)為1） RE=1；擴(kuò)充指令集動作 RE=0：基本指令集動作,31,基本指令集,7、設(shè)定CGRAM AC的值 功能：設(shè)定CGRAM位址到位址計數(shù)器（AC） 8、設(shè)定DDRAM AC的值 功能：設(shè)定DDRAM位址到位址計數(shù)器（AC）,CODE： RW RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0,CODE： RW RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0,9、讀取忙碌狀態(tài)（BF）和位址 CODE： RW RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 功能：讀取忙碌狀態(tài)（BF）可以確認(rèn)內(nèi)部動作是否完成，同時可以讀出位址計數(shù)器（AC）的值,32,基本指令集,10、寫資料到RAM 功能：寫入資料到內(nèi)部的RAM（DDRAM/CGRAM/TRAM/GDRAM） 11、讀出RAM的值 功能：從內(nèi)部RAM讀取資料（DDRAM/CGRAM/TRAM/GDRAM）,CODE： RW RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0,CODE： RW RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0,3、位址歸位 CODE： RW RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0,33,五. FM12864F-12的指令系統(tǒng)(擴(kuò)充指令集),34,,六、FM12864F-12顯示屏的漢字顯示坐標(biāo),35,,七、FM12864F-12程序示例,//初始化液晶界面函數(shù),作用是清屏 void inilcd() { unsigned char i; unsigned char code a[4]={0x30,0x01,0x02,0x0e}; psb=0; delay(75); psb=1; lcd_rst = 0;delay(2);lcd_rst = 1; for(i=0;i4;i++) { wcd(0,a[i]); } },其中： unsigned char code a[4]={0x30,0x01,0x02,0x0e}; //DDRAM初始化的指令格式,36,,七、FM12864F-12程序示例,//寫指令函數(shù)與寫數(shù)據(jù)函數(shù)wcd(i,n) //當(dāng)i為的時候為寫指令n,i為時候為寫數(shù)據(jù)n void wcd(unsigned char i,unsigned char n) { rbf(); //讀忙 switch(i) { case 0: rs=0;rw=0;P0=n;break; //設(shè)置寫指令時的狀態(tài) case 1: rs=1;rw=0;P0=n;break; //設(shè)置寫數(shù)據(jù)時的狀態(tài) } e=1; delay(10); //將要寫入的值設(shè)置為P0的狀態(tài) e=0; //關(guān)使能 },37,,七、FM12864F-12程序示例,//讀忙標(biāo)志函數(shù) void rbf(void) { do { rs=0; //設(shè)置讀忙時的狀態(tài) rw=1; //P0=0xff; delay(1); //延遲一會兒 e=1; //開使能端 }while(bf); //不忙則跳出 e=0; //關(guān)使能 },38,,七、FM12864F-12程序示例,void jiemian() { unsigned char code b[4][20]={{“Voltage Sample 1“}, {“Digital Input 2“},{“Digital Output 3“},{“Write USB 4“} }; unsigned char *pm; pm=b[0]; wcd(0,0x80); //寫入首地址 do { wcd(1,*pm); //依次寫入數(shù)據(jù) delay(10); //字與字之間延遲一會兒 pm++; //數(shù)據(jù)地址自增一 }while(*pm!='\0'); pm=b[1]; wcd(0,0x90); //寫入首地址 do { wcd(1,*pm); //依次寫入數(shù)據(jù) delay(10); //字與字之間延遲一會兒 pm++; //數(shù)據(jù)地址自增一 }while(*pm!='\0'); //… //…. },39,,七、FM12864F-12程序示例,void jiemian() { // unsigned char code b[4][20]={{“Voltage Sample 1“}, // {“Digital Input 2“},{“Digital Output 3“},{“Write USB 4“} }; // unsigned char *pm; //… //… pm=b[2]; wcd(0,0x88); //寫入首地址 do { wcd(1,*pm); //依次寫入數(shù)據(jù) delay(10); //字與字之間延遲一會兒 pm++; //數(shù)據(jù)地址自增一 }while(*pm!='\0'); pm=b[3]; wcd(0,0x98); //寫入首地址 do { wcd(1,*pm); //依次寫入數(shù)據(jù) delay(10); //字與字之間延遲一會兒 pm++; //數(shù)據(jù)地址自增一 }while(*pm!='\0'); },40,3.3 觸摸屏簡介,一、觸摸屏的類型 1.按觸摸屏的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類 嵌入式(內(nèi)置式)結(jié)構(gòu) 外掛式 2.按觸摸屏的檢測手段進(jìn)行分類 紅外式 電阻式 電容式 表面聲波式,41,電阻觸摸屏,電阻觸摸屏的主要部分是一塊多層的復(fù)合電阻薄膜. 它最大的特點是不怕油污，灰塵，水。電阻觸摸屏 共同的缺點是因為復(fù)合薄膜的外層采用塑膠材料, 不知道的人太用力或使用銳器觸摸可能劃傷整個 觸摸屏而導(dǎo)致報廢。常用在PDA等手持設(shè)備或其它.,42,紅外觸摸屏以光束阻斷技術(shù)為基本原理，不需要 在原來的顯示器表面覆蓋任何材料.其主要優(yōu)點是價 格低廉、安裝方便、可以用在各檔次的計算機(jī)上。 缺點:發(fā)光二極管壽命比較短，影響了整個觸摸屏的 壽命;紅外線觸摸屏由于依靠感應(yīng)紅外線運作，外界 光線變化會影響其準(zhǔn)確性,且紅外線觸摸屏不防水不 防污物，甚至非常細(xì)小的外來物體也會導(dǎo)致誤差， 影響性能。近來紅外觸摸技術(shù)有較大突破.主要應(yīng)用 在較大尺寸上.,43,電容屏在原理上把人體當(dāng)作一個電容器元件的一個 電極使用，是利用人體的電流感應(yīng)進(jìn)行工作的. 電容 式觸摸屏是眾多觸摸屏中最可靠、最精確的一種,但 價錢也是眾多觸摸屏中最昂貴的一種。缺點是反光嚴(yán) 重,最大缺點是漂移.,44,表面聲波觸摸屏是眾多觸摸屏中較可靠、較精確的一 種且其價格比適中，是現(xiàn)時觸摸屏市場很暢銷的產(chǎn)品。 它具有低輻射、不耀眼、不怕震、抗干擾強(qiáng)等特點；抗 刮傷性良好，不受溫度、濕度等環(huán)境因素影響，壽命長 透光率高，能保持清晰透亮的圖像質(zhì)量；沒有漂移，只 需安裝時一次校正；有第三軸（即壓力軸）響應(yīng)。 灰塵、油污等對其表面影響較大。,45,46,47,ADS7843是一個內(nèi)置12位模數(shù)轉(zhuǎn)換、低導(dǎo)通電阻模擬開關(guān)的串行接口芯片。 四線電阻觸摸屏是由兩個透明電阻膜構(gòu)成的. 在它的水平和垂直電阻網(wǎng)上 施加電壓.就可通過A/D 轉(zhuǎn)換面板在觸摸點測量出電壓. 從而對應(yīng)出X、Y坐標(biāo)值,觸摸屏控制器ADS7843,48,ADS7843與單片機(jī)的連接,49,ADS7843的控制字,其中: S為數(shù)據(jù)傳輸起始標(biāo)志位，該位必為1。 A2~A0進(jìn)行通道選擇(001采集Y坐標(biāo)，101坐標(biāo)X坐標(biāo))。 MODE用來選擇A/D轉(zhuǎn)換的精度，1選擇8位，0選擇12位。 SER/DFR選擇參考電壓的輸入模式(為1表示參考電壓非差動輸入，為0表示差動輸入)。 PD1、PD0選擇省電模式： 00省電模式允許，在兩次A/D轉(zhuǎn)換之間掉電，且中斷允許； 01同00，只是不允許中斷； 10保留； 11禁止省電模式。 為了完成一次電極電壓切換和A/D轉(zhuǎn)換，需要先通過串口往ADS7843發(fā)送控制字，轉(zhuǎn)換完成后再通過串口讀出電壓轉(zhuǎn)換值。,50,3.4 串行總線數(shù)據(jù)通訊,3.4.1、RS-232C總線標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用,計算機(jī)9芯串口引線功能,51,電平轉(zhuǎn)換芯片介紹,(1)RS-232驅(qū)動器的電平： 輸出電平 邏輯0：+5V～+15V； 邏輯1：-5V~ -15V 輸入檢測電平 邏輯0：＞+3V ； 邏輯1：＜-3V 故可知：RS-232C使用的是負(fù)邏輯。 (2) 單片機(jī)、PC機(jī)使用的是TTL電平(正邏輯,) 輸出電平 邏輯0，0 ~ 0.8VCC； 邏輯1，2.4~ 5VCC 輸入檢測電平： 邏輯0，2.4VCC (3)因此，需要有將RS-232電平轉(zhuǎn)換成TTL電平的轉(zhuǎn)換芯片(MAX232A),52,電平轉(zhuǎn)換芯片介紹(兩個單片機(jī)通訊),,,,,TXD,RXD,TXD,RXD,T1IN,R1OUT,T1OUT,R1IN,R2IN,T1OUT,T1IN,R2OUT,TTL電平,8051,8051,MAX232A,MAX232A,TTL電平,RS-232電平,RS-232電平,,,,,,,TTL電平,TTL電平,53,電平轉(zhuǎn)換芯片介紹(單片機(jī)和PC機(jī)通訊),,,,TXD,RXD,T1IN,R1OUT,T1OUT,R1IN,RXD,TXD,TTL電平,8051,MAX232A,PC機(jī),TTL電平,RS-232電平,RS-232電平,,,,,PC機(jī)的串口，輸出的是RS-232電平,54,單片機(jī)和PC機(jī)通訊,55,3.4.2、RS-422/485標(biāo)準(zhǔn)總線及其應(yīng)用,RS-449與RS-232C的主要差別是信號的傳輸方式不同。RS-449接口是利用信號導(dǎo)線之間的電位差，可在1200m的雙絞線上進(jìn)行數(shù)字通信，速率可達(dá)90kb/s。由于RS-449系統(tǒng)用平衡信號差電路傳輸高速信號，所以噪聲低，又可以多點或者使用公用線通信。 RS-422是RS-449標(biāo)準(zhǔn)的子集，規(guī)定了電氣方面的要求。 RS-422A的傳輸率最大為10Mb/s，在此速率下，電纜允許長度為120m。如果采用較低傳輸速率，如90kb/s，最大距離可達(dá)1200m。 RS-485是RS-422A的變形。RS-422A為全雙工，可同時發(fā)送和接收；RS-485則為半雙工，在某一時刻，一個RS-485控制器只能作發(fā)送(或者接收)，另一個作接收(或發(fā)放)。,56,RS485管腳與接線圖,57,RS485管腳與接線圖,58,RS-232C、RS-422A、RS485性能比較,,59,3.4.3、USB通用串行總線及應(yīng)用 “Universal Serial Bus”,USB具有如下一些特點： USB接口統(tǒng)一了各種接口設(shè)備的連接頭， 即插即用（plug-and-play），并能自動檢測與配置系統(tǒng)的資源。 具有“熱插撥“（hot attach &detach）的特性。 USB最多可以連接127個接口設(shè)備。 USB1.1的接口設(shè)備采用兩種不同的速度： 12Mbps（全速）和1.5Mbps（慢速）。 USB 2.0的傳輸速度最高可達(dá)到480Mbps，也即是480Mbit/s.,60,（一）USB基本特性,USB采用四線電纜，其中兩根是用來傳送數(shù)據(jù)的串行通道，另兩根為下游設(shè)備提供電源 .,61,USB系統(tǒng)的基本構(gòu)架可以分為三個主要的部分： USB主機(jī)控制器/根集線器； USB集線器； USB設(shè)備。,62,（二）USB的數(shù)據(jù)傳輸,1．傳輸基礎(chǔ) 配置通信 (PC機(jī)檢測新USB設(shè)備；或者單片機(jī)檢測新USB設(shè)備) 應(yīng)用通信 (傳輸?shù)骄彌_器?讀取緩沖器中數(shù)據(jù)?等待) 管理總線上的數(shù)據(jù) (多個USB端口共享一條唯一的傳輸通道，分時共享CPU時間。將時間分成1ms的幀，每個傳輸分配得到幀的一部分)。 注意：一個PC機(jī)可以和多個RS-232接口通訊；而多個USB接口共享一個PC機(jī)上的數(shù)據(jù)總線（所有USB連接到同一根根集線器）。,63,（二）USB的數(shù)據(jù)傳輸,2、設(shè)備端點： 每個USB設(shè)備有一個唯一的地址，這個地址是在設(shè)備連上主機(jī)時，由主機(jī)分配的，而設(shè)備中的每個端點在設(shè)備內(nèi)部有唯一的端點號。這個端點號是在設(shè)計設(shè)備時給定的。 端點是主機(jī)與設(shè)備之間通信的目的或來源。控制端點可以雙向傳輸數(shù)據(jù)，而其它端點只能在單方向傳輸數(shù)據(jù)。主機(jī)和設(shè)備的通信最終作用于設(shè)備上的各個端點，它是主機(jī)與設(shè)備間通信流的一個邏輯終端。 每個端點都是一個簡單的連接點，或者支持?jǐn)?shù)據(jù)流進(jìn)設(shè)備，或者支持其流出設(shè)備，兩者不可兼得。設(shè)備被枚舉時，它必須向主機(jī)報告各個端點的特性，包括端點號，通信方向，端點支持的最大包大小，帶寬要求等(其中端點支持的最大包大小叫做數(shù)據(jù)有效負(fù)載)。 每個設(shè)備必須有端點0，它用于設(shè)備枚舉和對設(shè)備進(jìn)行一些基本的控制功能。 除了端點0，其余的端點在設(shè)備配置之前不能與主機(jī)通信，只有向主機(jī)報告這些端點的特性并被確認(rèn)后才能被激活。,64,（二）USB的數(shù)據(jù)傳輸,3．設(shè)備連接到主機(jī)(設(shè)備枚舉) (1) USB描述符(USB的身份證) 設(shè)備描述符 (主機(jī)向設(shè)備請求的第一個描述符，包含設(shè)備一般信息和配置此設(shè)備需要使用的信息) 配置描述符 (主機(jī)給新的USB設(shè)備的配置的信息) 接口描述符 (描述每一個設(shè)備的接口特性) 端口描述符 (描述端點屬性及端點位置) (2) 設(shè)備枚舉的過程 設(shè)備插入端口(PC主機(jī)的根集線器或USB集線器的端口) 集線器在不停地輪詢端口狀態(tài)，一旦檢測到電位改變，就會通知主機(jī) 主機(jī)得到響應(yīng)后，以預(yù)設(shè)的地址(地址0)響應(yīng)這個新設(shè)備，并取回設(shè)備描述符，以確定此設(shè)備是何種驅(qū)動程序 主機(jī)配置一個單獨的地址給USB設(shè)備 主機(jī)取回配置描述符,65,（二）USB的數(shù)據(jù)傳輸,4．傳輸類型 USB支持四種基本的數(shù)據(jù)傳輸模式：控制傳輸，等時傳輸，中斷傳輸及數(shù)據(jù)塊傳輸。每種傳輸模式應(yīng)用到具有相同名字的終端，則具有不同的性質(zhì)。 控制傳輸類型：支持外設(shè)與主機(jī)之間的控制，狀態(tài)，配置等信息的傳輸，為外設(shè)與主機(jī)之間提供一個控制通道。每種外設(shè)都支持控制傳輸類型，這樣主機(jī)與外設(shè)之間就可以傳送配置和命令/狀態(tài)信息。雙向傳輸、用于設(shè)置設(shè)備地址，讀取設(shè)備描述符與請求 等時傳輸類型：支持有周期性，有限的時延和帶寬且數(shù)據(jù)傳輸速率不變的外設(shè)與主機(jī)間的數(shù)據(jù)傳輸。該類型無差錯校驗，故不能保證正確的數(shù)據(jù)傳輸，支持像計算機(jī)－電話集成系統(tǒng)（CTI）和音頻系統(tǒng)與主機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸。 中斷傳輸類型：支持像游戲手柄，鼠標(biāo)和鍵盤等輸入設(shè)備，這些設(shè)備與主機(jī)間數(shù)據(jù)傳輸量小，無周期性，但對響應(yīng)時間敏感，要求馬上響應(yīng)。本質(zhì)上不是“中斷”，而是由周期性的“輪詢”， 批量傳輸類型：支持打印機(jī)，掃描儀，數(shù)碼相機(jī)等外設(shè)，這些外設(shè)與主機(jī)間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量大，USB在滿足帶寬的情況下才進(jìn)行該類型的數(shù)據(jù)傳輸。如果總線忙，則等待；如果總線空閑，則快速批量傳輸。,66,（三）主機(jī)如何通信,在PC機(jī)上，USB設(shè)備與PC機(jī)的通訊 USB系統(tǒng)軟件：USB核心驅(qū)動程序、USB主控制器驅(qū)動程序、USB設(shè)備驅(qū)動程序。 其中，由PC機(jī)的操作系統(tǒng)提供的是USB核心驅(qū)動程序、USB主控制器驅(qū)動程序； USB設(shè)備驅(qū)動程序由用戶編寫。 USB核心驅(qū)動程序通過USB主控制器驅(qū)動程序與USB設(shè)備驅(qū)動程序通訊 在單片機(jī)上，USB設(shè)備通過USB接口芯片與單片機(jī)通訊。,67,（四）USB接口器件及應(yīng)用,USB專用接口芯片PDIUSBD12的主要特點： 高性能USB 接口器件集成了SIE FIFO 存儲器收發(fā)器以及電壓調(diào)整器 。 可與任何外部微控制器/微處理實現(xiàn)高速并行接口，2M 字節(jié)/秒 。 完全自治的直接內(nèi)存存取DMA 操作 。 集成320 字節(jié)多結(jié)構(gòu)FIFO 存儲器 。 主端點的雙緩沖配置增加了數(shù)據(jù)吞吐量并輕松實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)傳輸 。 在批量模式和同步模式下均可實現(xiàn)1M 字節(jié)/秒的數(shù)據(jù)傳輸速率 。 具有良好EMI 特性的總線供電能力 。 SIE (Serial Interface Engine)是 USB 外設(shè)最重要的硬件組成部分之一 EMI（Electromagnetic Interference), 簡稱電磁干擾）是指電磁波與電子元件作用后而產(chǎn)生的干擾現(xiàn)象,68,在掛起時可控制LazyClock 輸出 。 可通過軟件控制與USB 的連接 。 采用GoodLink 技術(shù)的連接指示器,在通訊時使LED 閃爍 。 可編程的時鐘頻率輸出 。 符合ACPI OnNOW 和USB 電源管理的要求 。 內(nèi)部上電復(fù)位和低電壓復(fù)位電路 。 高于8kV 的在片靜電防護(hù)電路減少了額外元件的費用 。 多中斷模式實現(xiàn)批量和同步傳輸 。 雙電源操作3.3±0.3V 或擴(kuò)展的5V 電源,范圍為3.6~5.5V 。 ACPI: (高級配置和電源接口) 一種開放的工業(yè)規(guī)范，定義了對各種可移動、臺式以及服務(wù)器計算機(jī)和外設(shè)的電源管理 OnNOW:即時啟動,69,PDIUSBD12的引腳 功能,（1）DATA0~7：雙向數(shù)據(jù)位。 （2）ALE：地址鎖存使能。下降沿 關(guān)閉地址信息鎖存。 （3）CS-N：片選。低電平有效。 （4）SUSPEND：器件處于掛起狀態(tài)。 （5）CLKOUT：可編程時鐘輸出。 （6）INT-N：中斷。低電平有效。 （7）RD-N：讀選通。低電平有效。 （8）WR-N：寫選通。低電平有效。 （9）DMREQ：DMA請求。,70,（10）DMACK：DMA應(yīng)答。低電平有效。 （11）EOT-N：DMA傳輸結(jié)束。低電平有效。EOT-ND僅當(dāng)DMACK-N和RD-N或WR-N一起激活時才有效。 （12）RESET-N：復(fù)位。低電平有效且不同步。片內(nèi)上電復(fù)位電路，該管腳可固定接VCC。 （13）GL-N：GoodLink LED指示器。低有效。 （14）XTAL1，XTAL2：晶振連接端。如果采用外部時鐘信號取代晶振，可連接XTAL1，XTAL2應(yīng)當(dāng)懸空。 （15）D+，D-：USB D+和D-數(shù)據(jù)線。 （16）VOUT3.3：3.3V調(diào)整輸出。要使器件工作在3.3V，對VCC和VOUT3.3腳都提供3.3V。 （17）A0：地址位。A0=0，選擇命令指令；A0=1，選擇數(shù)據(jù)。該位在多路地址/數(shù)據(jù)總線配置時可忽略，應(yīng)將其接高電平。,71,,PDIUSBD12與微控制器的接口,USB：universial serial bus(通用串行總線)。 PDIUSBD12與8051的連接，是串行還是并行？ PDIUSBD12與USB設(shè)備連接，是串行還是并行？,72,3.5 PTR2000無線數(shù)據(jù)傳輸,調(diào)制解調(diào)器的功能 調(diào)制過程是在發(fā)送端把數(shù)字信號變換成能被模擬信道傳輸?shù)哪M信號，這是一種數(shù)/模變換過程，完成調(diào)制功能的設(shè)備是調(diào)制器； 解調(diào)過程是在接收端再把接收到的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，這是一種模/數(shù)變換過程，完成解調(diào)功能的設(shè)備是解調(diào)器。 PTR2000其實就是一種無線moden。,3.5.1 無線數(shù)傳基礎(chǔ),73,3.5.2 PTR2000無線收發(fā)模塊的應(yīng)用,PTR2000的特性 接收發(fā)射合一 .國際通用的數(shù)傳頻段433MHz FSK（頻移鍵控）調(diào)制，抗干擾能力強(qiáng)，特別適合工業(yè)控制場合 采用DDS+PLL頻率合成技術(shù)，頻率穩(wěn)定性極好。 靈敏度高，達(dá)到-105dBm .發(fā)射功率最大+10dBm 低工作電壓（2.7V），功耗小，接收狀態(tài)250uA，待機(jī)狀態(tài)僅為8uA. 具有兩個頻道，特別滿足需要多信道工作的特殊場合 工作速率最高可達(dá)20Kbit/s（也可在較低速率下工作如9600bps) 可直接接CPU串口使用如8031，也可以接計算機(jī)RS232接口，軟件編程非常方便 由于采用了低發(fā)射功率、高接收靈敏度的設(shè)計，使用無需申請許可證,74,PTR2000的管腳說明,(1)VCC：正電源Vcc，接2.7V~5.25V (2) CS：頻道選擇。CS＝0，選擇工作頻道1，既 433.92MHz;CS=1,選擇頻道0，既434.33MHz。 (3) DO：數(shù)據(jù)輸出。 (4) DI：數(shù)據(jù)輸入 。 (5) GND：電源地。 (6) PWR：節(jié)能控制。PWR＝1，正常工作狀態(tài)；PWR＝0，待機(jī)微功耗狀態(tài) 。 (7) TXEN：發(fā)送接收控制。TXEN＝1時，模塊為發(fā)送狀態(tài)；TXEN＝0時，模塊為接收狀態(tài)。,75,PTR2000的管腳說明,TXEN：發(fā)送接收控制。TXEN＝1時，模塊為發(fā)送狀態(tài)；TXEN＝0時，模塊為接收狀態(tài),CS：頻道選擇。CS＝0，選擇工作頻道1，既 433.92MHz;CS=1,選擇頻道0，既434.33MHz,76,,,PTR2000 接口電路,典型應(yīng)用,77,