微机原理与接口技术 基于嵌入式芯片 教学课件 ppt 作者 徐惠民 chap10

微机原理与接口 -基于嵌入式芯片,第十章 总线技术,第一节 总线概述,总线 总线是一组公用导线 总线结构，可使微型计算机的系统构造比较简单，并且具有更大的灵活性和更好的可扩展性、可维护性。,第一节 总线概述,面向总线的结构，主要有以下优点 : 简化了系统结构，便于系统设计制造 ； 大大减少了连线数目，便于布线，减小体积，提高系统的可靠性； 便于接口设计，所有与总线连接的设备均采用类似的接口； 便于系统的扩充、更新与灵活配置，易于实现系统的模块化 便于设备的软件设计，所有接口的软件就是对不同的口地址进行操作； 便于故障诊断和维修，同时也降低了成本,第一节 总线概述,总线上的信息传送方式 : 物理层次的连接： 所有模块连通，开关电路控制总线信号的流向，如：集电极开路、三态电路 总线的驱动能力、负载效应 总线的传输效应、抗干扰技术 电信号的逻辑连接： 缓冲、锁存 总线仲裁技术 时钟节拍、接口不同的传送控制方式,第一节 总线概述,总线上的信息传送方式 : 一般情况下，同一时刻总线最多只能有一个模块发送信息，当有多个模块要使用总线进行信息传输时，只能采用分时方式，每个模块交替使用总线。这就涉及到总线的使用权问题。每个总线协议均要处理总线的使用权分配问题，即总线仲裁技术.,第一节 总线概述,总线的分类 按所处位置 片内总线 片总线 系统总线 外总线,按功能分 数据总线 地址总线 控制总线,第一节 总线概述,总线标准与规范 : 一般包括下列内容： 机械结构规范：规定模板尺寸、总线插头、连接器形状等规格和位置 功能结构规范：规定每个引脚信号的名称功能和相互作用的协议、时序、信息流向等。 电器规范：规定信号工作时的逻辑电平、最大负载能力及动态转换时间等。,第二节 PC领域常用的系统总线,ISA总线(Industry standard architecture) 16位ISA总线频率为8MHz左右。,第二节 PC领域常用的系统总线,PCI总线 PCI是Intel公司开发的一套局部总线系统，它支持32位或64位的总线宽度，频率通常是33MHz。 PCI 总线是独立于CPU 的系统总线，采用了独特的中间缓冲器设计,第二节 PC领域常用的系统总线,AGP接口 AGP叫做图形加速接口，是Intel公司推出的新一代图形显示卡专用数据通道，它只能安装AGP的显示卡,PCI插槽,内存以及插槽,CPU,并行并行接口,IDE硬盘接口,BIOS芯片,USB接口,鼠标、 键盘接口,主板电源,AGP接口,软驱接口,供电电路,第三节 常用的通信总线,I2C总线 CAN总线 USB总线,第三节 常用的通信总线,CAN总线 CAN,全称为“Controller Area Network”,即控制器局域网,是国际上应用最广泛的现场总线之一。 CAN总线通信接口中集成了CAN协议的物理层和数据链路层功能，可完成对通信数据的成帧处理，包括位填充、数据块编码、循环冗余检验、优先级判别等项工作。,第三节 常用的通信总线,CAN总线,第三节 常用的通信总线,USB总线 USB（Universal Serial Bus)即通用串行总线 USB系统的组成包括硬件和软件两部分。 USB硬件部分，包括USB主机、USB设备（Hub和功能设备）和连接电缆。 USB软件部分： USB设备驱动程序，通过I/O请求包（IRPs）发出给USB设备的请求。 USB驱动程序，在设备设置时读取描述寄存器以获取USB设备的特征。 主控制器驱动程序，完成对USB交换的调度，并通过根Hub或其他的Hub完成对交换的初始化。,第三节 常用的通信总线,USB总线 USB主机是一个带有USB主控制器的PC机，在USB系统中，只有一个主机。 USB主控制器/根Hub分别完成对传输的初始化和设备的接入。 USB Hubs除了根Hub 外，为了接入更多的设备，需要其他USB Hubs。 连接电缆有两种，用于全速通信的包有防护物的双绞线和用于低速通信的不带防护物的非双绞线。,第四节 I2C总线,I2C总线协议只使用2条线 串行数据线SDA 串行时钟线SCL SDA SCL 可发可收 可发可收,主机,从机,第四节 I2C总线,I2C总线信号类型: 开始条件：SCL为高电平时，SDA由高电平向低电平跳变，开始传送数据 结束条件：SCL为高电平时，SDA由低电平向高电平跳变，结束传送数据 响应：接收方收到8bit数据后，在响应的时钟脉冲期间必须将SDA线拉低，表示已收到数据,第四节 I2C总线,I2C总线基本操作： 总线必须由主器件（通常为微控制器）控制，所有操作均由主器件发起 主器件产生串行时钟（SCL） 寻址从机 控制总线的传输方向， 并产生起始和停止条件 从机有以下权力 不响应，从机必须使数据线保持高电平 使时钟线SCL 保持低电平，迫使主机进入等待状态,第四节 I2C总线,I2C总线基本操作：,第四节 I2C总线,I2C总线基本操作： 当进行传输时，主机先发出一个起始条件，然后发出地址信息和方向信息 发送到SDA 线上的每个字节必须为8位 ， 比如7位地址+1位读/写控制信息 从机收到地址信息，应当给出响应 然后主机发送从机接收，或从机发送主机接收，每次传输的字节数量不受限制，但是每个字节后必须跟一个响应位（接收方给出） 主机发出结束,第四节 I2C总线,7位的地址格式 ： 10 位的地址格式,第四节 I2C总线,7位的地址格式 ：,第四节 I2C总线,10 位的地址格式,第四节 I2C总线,主机用10位地址寻址从机，然后发送数据到这个从机并向这个从机读数据过程,第四节 I2C总线,STR710提供： 2个I2C接口 支持多主机和从机模式 自动识别7比特或10比特地址寻址模式 可以工作在主机的发送或接收、从机的发送或接收四个模式 可以编程设置：标准模式0-100KHz 或 快速模式100-400KHz,第四节 I2C总线,第四节 I2C总线,STR710 I2C的控制寄存器 I2C Control Register (I2Cn_CR),第四节 I2C总线,STR710 I2C状态寄存器1 I2C Status Register 1 (I2Cn_SR1),第四节 I2C总线,STR710 I2C状态寄存器2 I2C Status Register 2 (I2Cn_SR2),第四节 I2C总线,第四节 I2C总线,STR710 I2C时钟控制寄存器 I2C Clock Control Register (I2Cn_CCR),第四节 I2C总线,STR710 I2C扩展时钟控制寄存器 I2C Extended Clock Control Register (I2Cn_ECCR),第四节 I2C总线,1) 标准模式下(fSCL 100kHz) fSCL = fPCLK1/ (2 x CC11-CC0+7) CC11-CC0 = (fPCLK1 / fSCL) - 7) / 2 2) 快速模式下(100kHz fSCL 400kHz) fSCL = fPCLK1/ (3 x CC11-CC0+9) CC11-CC0 = (fPCLK1 / fSCL) - 9) /3,第四节 I2C总线,STR710 I2C地址寄存器1 I2C Own Address Register 1 (I2Cn_OAR1),第四节 I2C总线,STR710 I2C地址寄存器2 I2C Own Address Register 2 (I2Cn_OAR2),第四节 I2C总线,STR710 I2C数据寄存器 I2C Data Register (I2Cn_DR),第四节 I2C总线,第四节 I2C总线,第四节 I2C总线,EV1：EVF=1，ADSL=1，读取SR1寄存器清除该位。 EV2：EVF=1，BTF=1，读取数据寄存器清除该位。 EV3：EVF=1，BTF=1，读取SR1寄存器，再向数据寄存器写入，清除该位。 EV3-1：EVF=1，AF=1，BTF=1，AF位通过读取SR2寄存器清除，BTF通过释放总线(STOP1，STOP0)或向数据寄存器写入0xFF清除。 EV4：EVF=1，STOPF=1，读取SR2寄存器清除。 EV5：EVF=1，SB=1，读取I2Cn_SR1寄存器，再向数据寄存器写入，清除该位。 EV6：EVF=1，ENDAD=1，读取SR2寄存器，再向CR寄存器写入，清除该位(例如PE=1)。 EV7：EVF=1，BTF=1，读取数据寄存器，清除该位。 EV8：EVF=1，BTF=1，向数据寄存器写入，清除该位。 EV9：EVF=1，ADD10=1，读取SR1寄存器，再向数据寄存器写入，清除该位。,第四节 I2C总线,菲利普公司的LM75A I2C串行温度传感器,第四节 I2C总线,void Main(void) u8 TempH,TempL; u16 Temp; u32 dig; u8 LED_DATA6; /配置 led 引脚 GPIO_Config(GPIO2,0xF000,GPIO_IN_TRI_CMOS); GPIO_Config(GPIO2,0x0FFF,GPIO_AF_PP); /配置 SDA ,第四节 I2C总线,/Configure I2C0 I2C_Init(I2C0); I2C_OnOffConfig(I2C0, ENABLE); I2C_SpeedConfig(I2C0, 100000); I2C_AcknowledgeConfig(I2C0, ENABLE);,第四节 I2C总线,while(1) /Enable Start generation I2C_STARTGenerate(I2C0, ENABLE); while(!(I2Cn_SR1(I2C0) / Set PE,第四节 I2C总线,/Send Data to the slave while(!(I2Cn_SR1(I2C0) ,第四节 I2C总线,/ReStart generation I2C_STARTGenerate(I2C0, ENABLE); while(!(I2Cn_SR1(I2C0) ,第四节 I2C总线,TempH = I2Cn_DR(I2C0); while (I2C_FlagStatus (I2C0, DIRECT, I2C_BTF )= RESET); I2C_STOPGenerate(I2C0, ENABLE); TempL =I2Cn_DR(I2C0); while(I2Cn_CR(I2C0) ,第四节 I2C总线,LED_DATA5=dig/100000; LED_DATA4=(dig%100000)/10000; LED_DATA3=(dig%10000)/1000; LED_DATA2=(dig%1000)/100; LED_DATA1=(dig%100)/10; LED_DATA0= dig%1