飞卡单片机与嵌入式系统实践第4章讲述.ppt

 2015年6月 《单片机与嵌入式系统实践》 第四章 输入/输出接口技术 目录 4.1 I/O接口概述 4.1.1 I/O接口基本功能 4.1.2 I/O接口分类与控制方式 4.2 HCS08单片机GPIO结构与原理 4.2.1 GPIO引脚分布与功能 4.2.2 GPIO结构与工作原理 4.2.3 端口相关寄存器设置 4.3 I/O接口外设驱动电路设计 4.3.1 端口的输入和输出电流 4.3.2 端口上拉与下拉电阻 4.4 项目实践 项目1 开关控制LED状态 项目2 流水霓虹灯的制作 4.1 I/O接口概述 I/O接口位于系统总线与外设之间，系统总线通常是标准且通用的，而I/O设备则各具特殊性，因此在它们之间设置接口部件以解决数据缓冲、数据格式转换、通信控制、电平匹配一类的问题。在嵌入式系统接口中最常见也是最基本形式的就是通用I/O接口，即GPIO (General Purpose I/O)，它由一组输入或输出引脚组成用来实现单片机与外部设备的信息交换，并完成控制和数据采集。 4.1 I/O接口概述 4.1.1 I/O接口基本功能 一般讲，I/O接口的基本功能可慨括为以下几个方而： (1) 数据缓冲功能 (2) 设备选择功能 (3) 数据格式转换功能 (4) 电平信号转换功能 (5) 控制功能 4.1 I/O接口概述 4.1.2 I/O接口分类与控制方式 1、I/O接口分类 (1) 按数据传送格式分类： 并行接口、串行接口 (2) 按用途分类： 专用接口芯片、 通用接口芯片 2、I/O接口控制方式 （1）程序直接控制方式： 无条件传送、程序查询 （2）程序中断传送方式 4.2 HCS08单片机GPIO结构与原理 4.2.1 GPIO引脚分布与功能 HCS08AC系列单片机有7个并行I/O接口，共计34个引脚（LQFP44封装） 1）PTA(0～1) A口2个引脚仅具有普通I/O引脚功能，没有与其他功能模块复用。 2）PTB(0～3) B口4个引脚可与ADC1模块、TPM3模块共用。 3）PTC(0～5) C口6个引脚可与SCI2、IIC1及MCLK模块共用。 4）PTD(0～3) D口4个引脚可与ADC1、KBI1模块共用。 5）PTE(0～7) E口8个引脚可与SCI1、TPM1及SPI1模块共用。 6）PTF(0/1/4/5) F口4个引脚可与TPM1及TPM2模块共用。 7）PTG(0～3/5/6) G口6个引脚可与ICG及KBI1模块共用 4.2 HCS08单片机GPIO结构与原理 4.2.2 GPIO结构与工作原理 HCS08单片机的端口作为GPIO使用时，单个引脚的简化功能逻辑示意图如下所示，其内部各个寄存器可单独设置，使其具有输入、输出、内部上拉选择、斜率控制及输出驱动强度控制等功能，这些寄存器相互独立使用并通过内部数据总线连接至控制机构。 4.2 HCS08单片机GPIO结构与原理 （1）数据寄存器PTxDn 该寄存器用于决定此时引脚上电平状态。 （2）引脚方向寄存器：PTxDDn 该寄存器用来设定对应引脚是用于输入还是输出。若寄存器对应状态位上数值为“0”则表示输入，对应状态位上数值为“1”则表示输出。 （3）内部上拉使能寄存器PTxPEn 该寄存器可设定端口的某引脚是否使能内部上拉器件。 （4）斜率使能寄存器PTxSEn 该寄存器可设定该端口的某引脚是否使能斜率控制。 （5）输出驱动强度寄存器PTxDSn 该寄存器设置对应的位可以选择该引脚是高驱动强度或低驱动强度，高驱动时能够送出或吸收更大的电流。 4.2 HCS08单片机GPIO结构与原理 4.2.3 端口相关寄存器设置 （1）端口数据寄存器PTxD 当端口引脚为输入时，数据寄存器各位表示读取引脚的逻辑电平；当引脚为输出时，寄存器各位逻辑电平表示相应的MCU引脚驱动电平。 4.2 HCS08单片机GPIO结构与原理 4.2.3 端口相关寄存器设置 （2）端口数据方向寄存器PTxDD 端口数据方向寄存器各状态位可控制端口引脚的方向 0 ：表示引脚方向为输入（输出禁止），可通过读PTxD操作取得对应引脚电平值。 1 ：表示引脚方向为输出（输出使能），可通过写PTxD操作控制对应引脚上的输出电平。 4.2 HCS08单片机GPIO结构与原理 4.2.3 端口相关寄存器设置 （3）端口上拉使能寄存器PTxPE 端口内部上拉电阻使能位：每个控制位决定相应的PTx引脚是否允许内部上拉电阻。当端口设置为输出时，这些位不起作用而且内部上拉电阻被禁止。 0 ：端口n 位禁止内部上拉电阻。 1