远见其它课件第4天

1、嵌入式硬件平台接口开发 (By Farsight) 今天的内容基于ARM的SOC GPIO接口UART接口中断接口实时时钟看门狗A/D转换I2C总线常见的嵌入式处理器嵌入式处理器是系统的核心，常用的处理器ARM based 单发射标量RISC处理器S3c24xxEp93xxMIPS based 单发射或多发射RISC处理器NEC VR5xxxxATI XILLEONPowerpc based单发射或多发射RISC处理器Mpc82xx/85xxMpc52xxDSP 处理理器TI C6xxx嵌入式ARM处理器S3C2410 芯片接口资源 FS2410实验平台主要资源介绍（1）中央处理器CPU: S

2、amsung S3C2410A，主频203MHz；外部存储器SDRAM：64MB；NOR Flash：2M 字节NAND Flash：64MBI2C接口的 EEPROM AT24C02：256*8两个五线异步串行口，波特率高达115200bps；网络接口一个10M 网口，采用CS8900Q3，带联接和传输指示灯；USB 接口一个USB1.1 HOST 接口；一个USB1.1 Device 接口；FS2410实验平台主要资源介绍（2）红外通讯口一个IRDA 红外线数据通讯口音频接口采用IIS 接口芯片UDA1341存储接口一个SD 卡接口LCD 和触摸屏接口其它十六个小按键四个高亮LED一个可调

3、电阻接到ADC 引脚上用来验证模数转换 基于ARM的SOC GPIO接口UART接口中断接口实时时钟看门狗A/D转换I2C总线S3C2410 GPIO接口简介S3C2410包含GPA GPB GPH端口大部分管脚都是复用的可通过相应的寄存器配置为I/O模式GPA对应的控制寄存器为：GPACON、GPADATGPB对应的控制寄存器为：GPBCON、GPBDAT、GPBUP大部分I/O可以为被配置为输入、输出模式，且可以选择是否内部上拉GPIO接口开发注意事项方向电压驱动能力输入阻抗输入电流 基于ARM的SOC组成 GPIO接口UART接口中断接口实时时钟看门狗A/D转换I2C总线串行通信的基本概

4、念在通信领域内，有两种数据通信方式：并行通信和串行通信串口的数据传输是以串行方式进行的。串口在数据通信中，一次只传输一个比特的数据。串行数据的传输速度用bps或波特率来描述。串行通信涉及的常用术语（1）单工、半双工和全双工单工（Simplex)特点：仅能进行一个方向的数据传送半双工（Half Duplex）特点：数据可以在两个方向上进行传送，但是这种传送绝不能同时进行。【双向，但不同时】全双工（Full Duplex）特点：能够在两个方向同时进行数据传送数据传输率 每秒传输的二进制位数，单位为bps（bit per second ）也称比特率。串行通信涉及的常用术语（2）异步方式与同步方式 同

5、步通信方式（ Synchronous ）所用的数据格式没有起始位、停止位，一次传送的字符个数可变。在传送前，先按照一定的格式将各种信息装配成一个包，该包包括供接收方识别用的同步字符一个或两个，其后紧跟着要传送的n个字符，再后就是校验字符。异步方式（Asynchronous）：也称“起止同步式”。1/0001115-8位数据位1/0停止位或空闲位1 1起始位奇偶校验第n个字符空闲位第n+1个字符低位高位串行通信涉及的常用术语（3）硬件流控制如果打开串口硬件流控制后，串口A只有在nCTS被（串口B的nRTS）激活后才能把数据发送出去；当串口A可以接收数据时，激活nRTSS3C2410 UART接口

6、简介S3C2410 UART提供3个独立的异步串行通信端口皆可工作与DMA模式和中断模式可以使用外部时钟提高传输速率每个单元包含一个16字节的FIFO支持可编程波特率支持红外发送与接收支持1个或2个停止位，5位/6位/7位/8位/数据宽度和奇偶校验 S3C2410 UART接口功能模块 S3C2410 UART相关的控制寄存器下面列出S3C2410 UART相关的控制寄存器，具体位含义见S3C2410芯片手册UART行控制器ULCONnUART模式控制寄存器UCONnUART FIFO控制寄存器UFCONnUART MODEM控制寄存器 UMCONn发送寄存器UTXH和接收寄存器URXH波特率

7、分频寄存器UBRDIV 基于ARM的SOC GPIO接口 UART接口中断接口实时时钟看门狗A/D转换I2C总线中断的基本概念CPU与外设之间的数据传送控制方式(即I/O控制方式)，通常有以下三种：程序控制方式中断方式DMA方式(Direct Memory Access)中断定义在程序运行中，出现了某种紧急事件，CPU必须中止现行程序，转去处理此紧急事件(执行中断服务程序)，并在处理完毕后再返回运行程序的过程。中断过程中断请求中断判优中断响应中断处理中断返回S3C2410的中断过程S3C2410中断控制器包含56个中断控制源，这些中断源来自于外设如：DMA控制器，UART，I2C等。 S3C2

8、410中断源 S3C2410中断优先级控制 S3C2410中断相关的寄存器下面列出S3C2410中断相关的寄存器，具体位含义见S3C2410手册源挂起寄存器SRCPND中断模式寄存器INTMOD中断屏蔽寄存器INTMASK中断优先级寄存器PRIOPITY中断挂起寄存器INTPND确认中断源寄存器INTOFFSET子中断源源挂起寄存器SUBSRCPND子中断屏蔽寄存器INTSUBMASK 基于ARM的SOC GPIO接口 UART接口中断接口实时时钟看门狗A/D转换I2C总线实时时钟概念实时时钟（REAL TIME CLOCK）英文缩写也叫RTC计算机系统通常需要一个能够记录时间的功能单元，在系

9、统关闭后依然可以记录时间，这个功能单元就叫实时时钟单元。实时时钟通常可以提供年、月、日、时、分、秒等信息。有些还可以提供定时等功能。 实时时钟开发注意事项精度功耗抗干扰温度漂移S3C2410实时时钟单元BCD码的年、月、日、星期、小时、分钟、秒输出功能Alarm定时唤醒功能独立的电源供电管脚(RTCVDD)为RTOS提供毫秒级的定时时钟晶振选取32.768HZS3C2410实时时钟相关的寄存器下面列出S3C2410实时时钟相关的寄存器，具体位功能参考S3C2410手册RTC控制寄存器RTCCONTick时钟数值寄存器TICNTRTC警报控制寄存器RTCRST 复位控制寄存器时间寄存器 BCDS

10、EC、BCDMIN、MINDATA、BCDHOUR、BCDDATE、BCDDA、BCDMON、BCDYEAR 基于ARM的SOC GPIO接口 UART接口中断接口实时时钟看门狗A/D转换I2C总线看门狗概念看门狗,又叫 watchdog timer,是一个定时器电路, 一般有一个输入,叫喂狗,一个输出到MCU的RST端,MCU正常工作的时候,每隔一端时间输出一个信号到喂狗端,给 WDT 清零,如果超过规定的时间不喂狗,(一般在程序跑飞时),WDT 定时超过,就回给出一个复位信号到MCU,是MCU复位. 防止MCU死机. 看门狗的作用就是防止程序发生死循环，或者说程序跑飞。看门狗工作原理工作原

11、理：在系统运行以后也就启动了看门狗的计数器，看门狗就开始自动计数，如果到了一定的时间还不去清看门狗，那么看门狗计数器就会溢出从而引起看门狗中断，造成系统复位。 S3C2410看门狗实现过程下图为 S3C2410看门狗实现过程注意：WTDAT不会在看门狗使能后第一次运行时传入WTCNT，而是在中断或复位后才被传入WTCNTS3C2410看门狗相关寄存器下面列出S3C2410看门狗相关寄存器，具体位含义参见S3C2410手册看门狗控制寄存器WTCON看门狗数据寄存器WTDAT看门狗当前计数值寄存器WTCNT 基于ARM的SOC GPIO接口 UART接口中断接口实时时钟看门狗A/D转换I2C总线A

12、/D转换概念AD转换是将模拟信号转换为数字信号，被广泛应用于控制领域 常见A/D转换器分类：积分型 积分型AD工作原理是将输入电压转换成时间(脉冲宽度信号)或频率(脉冲频率)，然后由定时器/计数器获得数字值。其优点是用简单电路就能获得高分辨率，但缺点是由于转换精度依赖于积分时间，因此转换速率极低。初期的单片AD转换器大多采用积分型，现在逐次比较型已逐步成为主流。 逐次比较型逐次比较型AD由一个比较器和DA转换器通过逐次比较逻辑构成，从MSB开始，顺序地对每一位将输入电压与内置DA转换器输出进行比较，经n次比较而输出数字值。其电路规模属于中等。其优点是速度较高、功耗低，在低分辩率（12位）时价格

13、很高。 并行比较型/串并行比较型 并行比较型AD采用多个比较器，仅作一次比较而实行转换，又称FLash(快速)型。由于转换速率极高，n位的转换需要2n-1个比较器，因此电路规模也极大，价格也高，只适用于视频AD转换器等速度特别高的领域。 A/D转换器的主要技术指标 分辩率(Resolution) 指数字量变化一个最小量时模拟信号的变化量 转换速率(ConversionRate) 是指完成一次从模拟转换到数字的AD转换所需的时间的倒数。 积分型AD的转换时间是毫秒级属低速AD，逐次比较型AD是微秒级属中速AD，全并行/串并行型AD可达到纳秒级。 量化误差(QuantizingError) 由于A

14、D的有限分辩率而引起的误差 偏移误差(OffsetError) 输入信号为零时输出信号不为零的值 满刻度误差(FullScaleError) 满度输出时对应的输入信号与理想输入信号值之差。 线性度(Linearity) 实际转换器的转移函数与理想直线的最大偏移，不包括以上三种误差。 S3C2410 A/D转换器精度: 10-bit 集成的线性误差: 2.0 LSB 最大转换率: 500 KSPS 低功耗 电压: 3.3V 模拟量输入信号范围: 0 3.3V 片上采样保持电路 8通道S3C2410 A/D转换器相关的寄存器下面列出S3C2410 A/D转换器相关的寄存器，具体位含义参见S3C24

15、10手册A/D控制寄存器ADCCONADC触摸屏控制器ADCTSCADC间隔时间寄存器ADCDLYADC转换结果寄存器ADCDAT0 基于ARM的SOC GPIO接口 UART接口中断接口实时时钟看门狗 A/D转换 I2C总线 I2C概述I2C使用两根双向信号线来传递数据Serial Clock Line (SCL)Serial Data Address (SDA)总线速度分为标准速度100kbps，快速模式400kbps，高速模式3.4Mbps特点是：半双工，仅需要两根线（所以又被称为2-wire总线）I2C总线硬件协议介绍SDA下降沿跟随一个SCL下降沿表示传输开始SCL上升沿跟随一个SDA上升沿表示传输结束主设备传送一个字节到从设备I2C总线的限制I2C总线设备都是OC/OD输出，所以高电平靠上拉电阻产生由于驱动能力和静态功耗限制，上拉电阻不能取太小值，导致电压上升率dV/dt受限I2C总线上总负载电容越小越有利于