第3章嵌入式系统输入输出设备接口技术5、6、7、8

第3章输入/输出设备接口技术1、通用I/O端口结构（GPIO）3.1通用I/O端口GPIO端口：PORT数据寄存器、DDR数据方向寄存器。输出：置“1”，输出数据；DDR方向寄存器：输入：置“0”，输入数据。117个GPIO端口：1个23位的PortA；2个11位的PortB、H；3个16位的PortC、D、E、G；1个8位的PortF。2、接口电路通过端口D的GPD1、GPD0控制发光二极管轮流闪烁。端口D控制寄存器寄存器地址描述GPDCON0x56000030使用位[31:0]，分别对端口D的16个引脚进行配置。00：输入；01：输出GPDDAT0x56000034数据寄存器，使用位[15:0]GPDUP0x56000038配置上拉电阻1：禁止0：使能GPDCON=GPDCON&0xfffffff0|0x00000005;GPDDAT=GPDDAT&0xfffffffC|0x00000002;GPDCON=GPDCON&0xfff0ffff|0x00050000;GPDDAT=GPDDAT&0xeff|0x200;例题1，判断D端口的输入/输出状态及高低电平3.2A/D转换器接口S3C2410A包含一个8通道的A/D转换器。10位分辨率。采样电压范围是0～3.3V。讨论1当参考电压为3.3V时，输入电压为2.0V，采集的数字量为多少？1、ADC内部结构及ADC控制器相关寄存器A/D转换器和触摸屏接口电路（1）ADC控制寄存器（ADCCON）A/D转换的转换时间计算。例，PCLK为50MHz，PRESCALER=49；所有10位转换时间为50MHz/(49+1)=1MHz转换时间为1/(1M/5cycles)=5us注意：完成一次A/D转换需要5个时钟周期。A/D转换器的最大工作时钟为2.5MHz，所以最大的采样率可以达到500kbit/s。1、要使A/D转换器正常启动，预分频因子取50，应向ADCCON写入什么控制字？01001100010000012、要启动A/D转换器读第2号通道数据启动（预分频因子取16），应向ADCCON写入什么控制字？0100001111010011例题2（2）ADC触摸屏控制寄存器（ADCTSC）在正常A/D转换时，AUTO_PST和XY_PST都置成0即可，其他各位与触摸屏有关，不需要进行设置。（3）ADC转换数据寄存器（ADCDAT0和ADCDAT1）在触摸屏应用中，分别使用ADCDAT0和ADCDAT1保存X位置和Y位置的转换数据。对于正常的A/D转换，使用ADCDAT0来保存转换后的数据。（4）ADC启动延时寄存器（ADCDLY）思考1如何判断ADC转换完成？如何启动ADC转换？•A/D转换的数据可以通过中断或查询的方式来访问，如果是中断方式，则全部的转换时间（从A/D转换的开始到数据读出）要更长。如果是查询方式，则要检测ADCCON[15]（转换结束标志位）来确定从ADCDAT寄存器读取的数据是否是最新的转换数据。•A/D转换开始的一种方式是将ADCCON[0]置为1，另一种方式是将ADCCON[1]置为1，这时只要有读转换数据的信号，A/D转换就会同步开始。A/D转换的流程图2、ADC接口编程例题3、ADC转换•定义与A／D转换相关的寄存器•定义如下：•#definerADCCON（*（volatileunsigned*）0x58000000）//ADC控制寄存器•#definerADCTSC（*（volatileunsigned*）0x58000004）//ADC触摸屏控制寄存器•#definerADCDLY（*（volatileunsigned*）0x58000008）//ADC启动或间隔延时寄存器•#definerADCDAT0（*（volatileunsigned*）0x5800000c）//ADC转换数据寄存器0•#definerADCDAT1（*（volati1eunsigned*）0x58000010）//ADC转换数据寄存器•对A/D转换器进行初始化•程序中的参数ch表示所选择的通道号，程序如下：•voidAD_Init（unsignedcharch）•｛•rADCDLY=100;//ADC启动或间隔延时•rADCTSC=0;//选择ADC模式•rADCCON=（114）|（496）|（ch3）|（02）|（01）|（0）;//设置ADC控制寄存器•｝•获取A/D的转换值•程序中的参数ch表示所选择的通道号，程序如下：•intGet_AD（unsignedcharch）•｛•inti；•intval=0;•if（ch7）return0;//通道不能大于7•for（i=0;i16;i++）//为转换准确，转换16次•｛rADCCON|=0x1;//启动A/D转换•rADCCON=rADCCON＆0xffc7|（ch3）;•while（rADCCON＆0x1）;//避免第一个标志出错•while（！（rADCCON＆0x8000））;//避免第二个标志出错•val+=（rADCDAT0＆0x03ff）;•Delay（10）;•}•return（val4）;//为转换准确，除以16取均值•}例题4、预分频值为32，采集0—7个信道，进行ADC转换。3.3LCD显示接口1、LCD基本结构2、LCD显示原理在LCD中，通过给不同的液晶单元供电，控制其光线的通过与否，达到显示的目的。在LCD中，显示面板薄膜被分成很多小栅格，每个栅格由一个电极控制，通过改变栅格上电极的电压状态，来控制栅格内液晶分子的排列，从而控制光路的通断。偏振片透光原理：偏振片只允许偏振方向与它的偏振化方向平行的光透过，如果让两个偏振片的偏振化方向相互垂直，由于第一次出射光的偏振方向与第二个偏振片的偏振化方向垂直，光不能通过第二个偏振片。如果有光线进入,通过第一个偏振片后，将被液晶分子逐渐改变偏振方向，由于光线沿着液晶分子排列的方向传播，光线最终将从另一端射出。彩色LCD利用三原色混合的原理显示不同的色彩。在彩色LCD中，每一个像素都是由3格液晶单元格构成的，其中每一个单元格前面都分别有红色、绿色或蓝色的过滤片，光线经过过滤片的处理变成红色、蓝色或者绿色，利用三原色的原理，组合出不同的色彩。彩色显示原理问题：LCD如何显示黄色、白色？问题：如何生成红光？3、LCD类型①段式液晶②字符型液晶③图形点阵式液晶根据液晶材料和液晶效应分为TN、STN、TFT等几类。STN-LCD(超扭曲向列型液晶显示器）SuperTwistedNematic-LCDTFT-LCD(薄膜型液晶显示器）ThinFilmTransistor-LCD4、S3C2410A的LCD控制器一块LCD屏显示图像，不但需要LCD驱动器，还需要有相应的LCD控制器。通常LCD驱动器会以COF/COG的形式与LCD玻璃基板制做在一起，而LCD控制器则由外部电路来实现。而S3C2410内部已经集成了LCD控制器，因此可以很方便地去控制各种类型的LCD屏。S3C2410A的LCD控制器支持单色，4级、16级灰度LCD显示，以及8位彩色、12位彩色LCD显示，彩色显示采用RGB的格式，通过软件编程可以实现332的RGB调色格式。可以通过对LCD控制器中的各寄存器写入不同的值，来配置不同尺寸、不同的垂直和水平像素点、数据宽度、接口时间及刷新率的LCD。LCD控制器的结构框图S3C2410A的LCD控制器内部结构方框图如图所示，由REGBANK、LCDCDMA、VIDPRCS、TIMEGEN和LPC3600等模块组成。REGBANK是LCD控制器的寄存器组，具有17个用于配置LCD控制器的可编程寄存器和256×16的调色存储器。用来对LCD控制器的各项参数进行设置。LCDCDMA则是LCD控制器专用的DMA信道，负责将视频资料从系统总线（SystemBus）上取来，通过VIDPRCS从VD[23:0]发送给LCD屏。TIMEGEN和LPC3600负责产生LCD屏所需要的控制时序，例如VSYNC、HSYNC、VCLK、VDEN，然后从VIDEOMUX送给LCD屏。S3C2410ALCD控制器的外部接口信号有33个，包括24个数据位和10个控制位：（1）VSYNC：垂直同步信号（TFT）LCD控制器和LCD驱动器之间的帧同步信号。该信号告诉LCD屏的新的一帧开始了，LCD控制器在一个完整帧显示完成后立即插入一个帧信号，开始新一帧的显示。（2）HSYNC：水平同步信号（TFT）LCD控制器和LCD驱动器之间的水平同步脉冲信号。该信号用于用指示新的一行扫描信号的开始。（3）VCLK：像素时钟信号（TFT）LCD控制器和LCD驱动器之间的像素时钟信号，由LCD控制器送出的数据在VCLK的上升沿处送出，在VCLK的下降沿处被LCD驱动器采样。LCD屏的驱动IC是通过采集VCLK信号来接受RGB数据。（4）VD[23，0]：LCD像素点数据输出端口（TFT）,R、G、B分别占用8位，顺序依次从高到低。（5）VDEN：LCD驱动器的AC信号（TFT）VDEN信号被LCD驱动器用于改变行和列的电压极性，从而控制像素点的显示或熄灭。（6）LEND:行结束信号（TFT），LCD驱动器在每扫描一行像素后给出该信号。（7）LCD_PWREN：LCD面板电源使能控制信号，由LCDCON5的PWREN位控制。（8）LCDVF0:SECTFT信号OE（9）LCDVF1:SECTFT信号REV（10）LCDVF2:SECTFT信号REVB5、LCD显示数据格式一个320×240个像素，8bit的256色LCD，显示数据格式什么样？每个像素占一个字节，每个字节中有RGB格式（332或者233）的区分，具体由硬件决定。例如332的RGB格式如图a所示，红、绿、蓝三个颜色分量分别占3位、3位、2位。8位256彩色显示的显示缓存器与LCD屏上的像素点是对应的，每个字节对应LCD上的一个像素点，如图b所示。在彩色图像显示时，要在显示缓存区SDRAM中存放显示数据，缓存区的数据会直接显示到LCD屏上。改变该显示缓存区内数据，LCD显示屏上的图像随之变化。图a图b讨论？为什么数据存放在显示缓存区SDRAM中，然后直接显示到LCD屏上？6、LCD编程基本内容1）设置LCD类型，例如，STN8八位彩色模式2）LCD像素，例如，320*2403）设置控制信号VFRAME、VLINE、VCLK和数据信号VD0-VD23等，分别在GPCCON，GPDCON中选择相应功能。4）设置视频数据缓冲区的地址详细内容，参照S3C2410A处理器和LCD液晶屏说明书。3.4触摸屏接口触摸屏的应用案例？？1、触摸屏的分类•电阻式触摸屏1）四线电阻式触摸屏2）五线电阻式触摸屏3）六线电阻式触摸屏4）七线电阻式触摸屏•电容式触摸屏1）单点触摸屏2）多点触摸屏•红外线触摸屏•超声波触摸屏（IPhone）2、触摸屏的结构和工作原理透明导电材料ITO：ITO是IndiumTinOxides的缩写。ITO是一种N型氧化物半导体-氧化铟锡,ITO薄膜即铟锡氧化物半导体透明导电膜,通常有两个性能指标:电阻率和透光率。特性是当厚度降到1800个埃（埃＝10-10米）以下时会突然变得透明，透光率为80％，再薄下去透光率反而下降，到300埃厚度时又上升到80％。一般是通过真空离子溅射工艺将ITO薄膜镀到塑料或者玻璃上。ITO中其透过率和阻值分别由In2O3与Sn2O3之比例来控制,通常Sn2O3:In2O3=1:9.电阻式触摸屏和电容式触摸屏都用到ITO材料。触摸屏为什么是透明的？触摸屏和LCD屏，哪个放在上面？1）电阻式触摸屏结构四线制的测量坐标位置原理如何测量点坐标（x，y）？测量X坐标：1）在X+，X-两电极加上一个电压Vref，Y+接一个高阻抗的ADC。2）两电极间的电场呈均匀分布，方向为X+到X-。3）手触摸时，两个导电层在触摸点接触，触摸点X层的电位被导至Y层所接的ADC，得到电压Vx。4）通过L