嵌入式系统的IO模块1

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1、嵌入式系统原理、设计与应用5嵌入式系统的IO子系统1I/O子系统的功能通过I/O子系统，嵌入式系统装置与外部世界交互外部世界的信号形式无限多种，基本信号形式两种模拟信号数字信号信号的维数一维：语音信号多维：图像-二维嵌入式系统与（人、物）进行交互2内容复位电路系统时钟输入输出模块译码器系统定时器/计数器SPIUART通用并行口其它新型I/O设备简介31复位电路复位电路的形式阻容复位电路手动复位watchdog复位专用复位电路内部复位软件复位41.1阻容复位电路51.2手动复位61.3watchdog

2、的使用main(){while(1){/*todo:软件代码*/……reset_watchdog();/*todo:其它代码*/……}}71.4专用复位电路81.5内部复位工作原理利用watchdog复位方式上电时，程序没有复位watchdog，watchdogtimer溢出，完成复位微控制器不需要reset引脚例子：philips的P87LPC76x系列配置成内部复位的时候，reset引脚可以作为普通的IO使用，节省了引脚91.6软件复位方法软件复位的方法是通过软件设置一个特殊功能寄存器的位完成控

3、制器的复位，它的复位结果如同硬件复位一样。注意：软件复位与程序从复位向量处开始运行不同从复位向量处开始运行程序，处理器/控制器的状态不会回到复位状态，只是从start处开始运行程序。10软件复位vs程序重新运行软件复位处理器回到初始状态程序从复位向量处开始运行程序重新运行处理器不回到初始状态程序从复位向量处开始运行MCS51:0000HLJMP0000HX86:FFFF0HJMPFFFFH:0H112时钟系统时钟的种类RC时钟石英晶体石英振荡器锁相环路倍频时钟多时钟122.1RC时钟特点低成本时钟频

4、率可控时钟精度不高132.2石英晶体142.3石英振荡器可为多个部件提供时钟152.4锁相环倍频时钟电磁兼容性好为处理器内部提供多路时钟提供灵活的系统功率控制162.5多路时钟多路时钟的特点用于高性能的嵌入式处理器，通常32位及以上处理器上不同的电路使用不同频率的时钟时钟具有相关性，主时钟分频/倍频日历时钟系统与处理器集成日历时钟32768Hz，倍频得到系统的主时钟。处理器的日历时钟一直工作，即使系统进入省电状态的时候。系统不需要外接日历时钟芯片和相关的电路173输入输出模块内容基本结构信号及作用寄

5、存器的映射方式例子：80186的I/O系统183.1输入输出模块的基本结构193.2输入输出模块的信号及作用数据信息双向控制信息/模式设定信息通常写状态信息通常读203.3I/O寄存器的映射方式与存储器统一编址例如：存储器空间；0~xxxxxH;IO空间：xxxxxH+1~FFFFFH。单独编址例如80X86系列存储器空间：0~FFFFFHIO空间：0~FFFFHmov操作存储器IN,OUT操作IO存储器空间I/O空间存储器空间I/O空间00000HFFFFFH00000H00000HFFFFH00

6、00H213.4例：80186的I/O空间映射-PCB22例：80186的PCB重新定位寄存器存储器空间1MbytesIO空间64kbytes存储器/IO空间实际IO空间234嵌入式系统的集成译码器内容译码器的作用普通译码器可编程器件译码器嵌入式处理器上的集成译码器例子：80186244.1译码器的功能对存储器和I/O接口电路分配地址空间实现方案普通译码器74xx138etc.可编程器件译码器GAL,PAL,CPLDetc.嵌入式处理器上的集成译码器254.2普通译码器264.3可编程器件译码器普通

7、译码器的局限性不够灵活无法灵活修改电路改进：使用可编程器件PAL,GAL,CPLD,FPGA等274.4嵌入式处理器上的集成译码器译码器的基本功能？高集成度的嵌入式处理器通常把译码器集成在处理器上，为了设计地址空间的灵活性，这些译码器通常是可编程的。编程方式起始地址-终止地址方式起始地址-长度方式284.5例：80186的片上译码系统特点10个片选输出；可编程起始和终止地址可用于存储器和I/O周期的译码可编程的等待状态发生器可编程的等待周期可禁止译码2980186的译码输出30例：80186的译码寄

8、存器和译码输出315定时器/计数器内容定时器/计数器的功能基本结构工作模式例：80186的定时器/计数器325.1定时器/计数器的功能1.嵌入式操作系统的任务调度；特别是具有时间片轮转调度功能的嵌入式操作系统，必须使用定时器产生时间片；2.嵌入式操作系统的软件时钟需要基于硬件定时器产生定时信号；3.通信电路的波特率发生器；4.实时时钟电路；5.一些智能芯片如DMA控制器等；6.具有液晶控制器的嵌入式处理器用于液晶的刷新；7.处理器监控电路如看门狗等；8.集成的片上A/