常用外围电路
MCU及常见MCU外围电路解读
在电子设计中使用单片机
输入处理
处理电路
输出驱动
电源
单片机
键盘显示
电子系统设计与实践
10
2019/2/27
MCU的架构
CISC （复杂指令集架构 ） Complex Instruction Set Computer 早期MCU采用 RISC （精简指令集架构） Reduced Instruction Set Computer 新开发的MCU Core绝大多数为RISC
CPU
RAM ROM
外设 外设 I/O
一个典型的计算机系统
电子系统设计与实践 4 2019/2/27
电子系统设计与实践
5
2019/2/27
电子系统设计与实践
6
2019/2/27
电子系统设计与实践
7பைடு நூலகம்
2019/2/27
电子系统设计与实践
8
2019/2/27
电子系统设计与实践
9
2019/2/27
–
电子系统设计与实践
19
2019/2/27
ARM微处理器的应用领域
– – – – – –
工业控制领域 无线通讯领域 网络应用 智能手机 消费类电子产品 成像和安全产品
电子系统设计与实践
20
2019/2/27
ARM体系结构的特点
体积小、低功耗、低成本、高性能。 – 支持 Thumb(16 位)/ARM(32 位)双指令集，能很好的兼 容8/16 位器件。 – 大量使用寄存器，指令执行速度更快。 – ARM处理器共有37个寄存器，分为若干个组（BANK）。 – 大多数数据操作都在寄存器中完成。 – ARM处理器有7种不同的处理器模式 – 寻址方式灵活简单，执行效率高。 – 指令长度固定。
单片机的外围电路
键盘电路设计要点
1 2
去抖处理
消除按键按下时的抖动，确保一次只识别一个按 键。
独立按键与矩阵按键的选择
根据按键数量和单片机I/O口资源选择合适的键 盘形式。
3
接口类型
根据单片机和键盘的接口类型选择合适的连接方 式，如直接连接或通过I2C、SPI等通信协议连接。
05
通信接口电路
通信接口电路的作用与类型
寻址方式
每个设备具有唯一的地址，通过地址码进行访问。
数据传输速率
最高可达400kHz。
06
外围电路的干扰与防护
外围电路的干扰来源与影响
01
02
03
04
电源噪声
由于电源线路上的电压波动和 电流脉冲，可能导致单片机工
作异常。
信号线耦合
信号线之间的电磁场相互作用 ，可能导致信号的畸变或噪声
。
接地回路
不同电路之间的地线连接可能 形成地线回路，导致噪声和干
扰。
空间辐射
来自其他电子设备或自然界的 电磁波可能对单片机产生干扰
。
干扰的防护措施
电源滤波
在电源入口处加入滤波 器，减少电源噪声的干
扰。
隔离与屏蔽
对容易受到干扰的信号 线进行隔离或屏蔽，降 低信号线耦合的影响。
合理的接地
采用单点接地、多点接 地或混合接地方式，减
少地线回路的干扰。
空间滤波
在单片机周围加装电磁 屏蔽材料，减少空间辐
单片机外围电路
• 单片机外围电路概述 • 电源电路 • 输入输出接口电路 • 显示与键盘电路 • 通信接口电路 • 外围电路的干扰与防护
01
单片机外围电路概述
定义与作用
定义
MCU及常见MCU外围电路
电子系统设计与实践
33
2020/3/21
NVIC 中的尾链
Cortex-M 处理器通过在 NVIC 硬 件中实现尾链技术简化了活动中断 和挂起的中断之间的转换
电子系统设计与实践
34
2020/3/21
NVIC 对迟到的较高优先级中断的响应
如果在为上一个中断执行堆栈推送 期间较高优先级的中断迟到， NVIC 会立即提取新的矢量地址来 为挂起的中断提供服务
电子系统设计与实践
43
2020/3/21
Cortex-M核芯片
飞思卡尔 -- Freescale
➢ Kinetis L系列（M0+） ➢ Kinetis X系列、K系列（M4）
第三讲 MCU及常见MCU外围电路
盛庆华
电子系统设计与实践
1
2020/3/21
MCU MCU分类
电子系统设计与实践
2
2020/3/21
单片机（Microcontroller）
MCU ： Microcontroller Unit 微控制器
电子系统设计与实践
3
2020/3/21
MCU结构
外设 外设
电子系统设计与实践
17
2020/3/21
MCU ARM Cortex-M 内核
电子系统设计与实践
18
2020/3/21
ARM体系结构概述
– ARM，英文全称为Advanced RISC Machines。 – ARM首先是一个公司的名称 。 – 其次，ARM是对一类微处理器的通称。 – 宽泛地说，ARM是一种技术的名字，即采用ARM
➢ ST STM32 ➢ TI（Luminary Micro） 的LM3xxxx系列 ➢ NXP(Philips) LPC2xxx系列、LPC17xx系列 ➢ Samsung 44B0 （ARM7） ➢ Atmel AVR32系列 AT32xxx （AVR32内核） ➢ （ARM Cortex内核）Cortex-M3/Cortex-M4,有ST的STM32
fpga 常用外围电路 -回复
fpga 常用外围电路-回复FPGA (现场可编程门阵列) 是一种可以实现数字逻辑功能的可编程芯片。
它的可编程性使得它成为现代电子设备中不可或缺的一部分。
然而，FPGA 只是一个基础的数字电路平台，为了实现更复杂的功能，需要与其他外围电路结合使用。
本文将介绍FPGA 的一些常用外围电路，包括时钟电路、存储器、通信接口和电源管理电路。
时钟电路是FPGA 中非常重要的一部分。
FPGA 的各个部分需要一个统一的时钟信号来同步运行。
为了实现稳定可靠的时钟信号，我们通常会添加一个外部时钟源以及一些时钟树电路。
外部时钟源可以是晶体振荡器，它能够提供一个准确的时钟信号给FPGA。
时钟树电路用于将时钟信号分配给不同的部件，并确保时钟的稳定和准确性。
存储器是FPGA 中另一个常用的外围电路。
存储器可以用来存储数据、指令或者配置位流（bitstream）。
常见的存储器类型包括SRAM (静态随机存储器) 和DDR (双倍数据率) 存储器。
SRAM 存储器通常用于存储FPGA 运行时所需的数据，而DDR 存储器则用于存储大容量数据，例如图像、视频或音频数据。
存储器的大小和速度是选择存储器类型时需要考虑的重要因素。
通信接口是FPGA 中另一个重要的外围电路。
通过合适的通信接口，我们可以实现FPGA 与其他设备之间的数据交换。
常用的通信接口包括UART (通用异步收发器)、SPI (串行外设接口)、I2C (双线制总线接口)、Ethernet (以太网接口) 等。
选择合适的通信接口取决于应用需求，例如数据传输速度、传输距离和通信协议等。
最后，电源管理电路在FPGA 设计中也非常重要。
FPGA 芯片通常需要不同的电压供电，包括核心电压、输入输出电压等。
电源管理电路用于为FPGA 提供稳定且准确的电压。
它通常包括电压调节器、滤波器和保护电路等。
电源管理电路的设计需要考虑到功耗、电源噪声和电源干扰等因素，以确保FPGA 正常运行和可靠性。
MCU及常见MCU外围电路
电子系统设计与实践
28
2013/5/12
Cortex-M3
电子系统设计与实践
29
2013/5/12
Cortex-M4
电子系统设计与实践
30
2013/5/12
CMSIS
ARM Cortex 微控制器软件接口标准
(CMSIS) 是 Cortex-M 处理器系列的与 供应商无关的硬件抽象层。 使用 CMSIS，可以为接口外设、实时操作系 统和中间件实现一致且简单的软件接口， 从而简化软件的重用、缩短新微控制器 开发人员的学习过程，并缩短新产品的 上市时间。
电子系统设计与实践
15
2013/5/12
嵌入式处理器（常见）
ADI
ADSP-BF53x/56x （Blackfin 16bits） TI OMAP2、DM64x、达芬奇 （ARM+TI DSP） Intel Pentium-M C-M 、 Core-Duo （x86） Via C7 （x86） Altera NiosII （NiosII soft core） Xilinx PowerPC（硬核）/MicroBlaze 软核 Magiceyes MMSP2 MP25xx （Dual ARM9） ARM Cortex内核（Cortex-A8/Cortex-A9）
Cortex-M核芯片
意法半导体-- STM STM32 F0xx系列（M0 48MHZ） STM32 Lxxx系列(M3 32MHZ) STM32 F1xx系列(M3 72MHZ) STM32 F2xx系列(M3 120MHZ) STM32 F4xx系列(M4 168MHZ)
电子系统设计与实践
17
2013/5/12
tp4056常用外围电路
tp4056常用外围电路
TP4056是一款常用的锂离子电池充电器芯片，它具有简单易用、高效稳定、安全可靠等特点。
在使用TP4056时，需要配置一些外围电路来确保其正常工作。
首先，TP4056需要一个电源输入，通常使用一个电源适配器或电池来提供电源。
为了确保电源的稳定性和可靠性，可以在电源输入端添加一个滤波电容，以减少电源噪声对芯片的影响。
其次，TP4056需要与电池连接，以便为其充电。
在电池连接端，需要添加一个保护电路，以防止电池过充、过放或短路等异常情况对芯片和电池造成损害。
常用的保护电路包括MOS管、二极管等。
此外，为了确保充电的安全性和稳定性，还需要在TP4056的输出端添加一个充电指示灯。
当电池正在充电时，充电指示灯会亮起；当电池充满电时，充电指示灯会熄灭。
另外，为了保护TP4056免受异常电压和电流的影响，还需要在输入输出端添加电阻和电容等元件来进行缓冲和滤波。
总之，TP4056的外围电路包括电源输入、电池连接、保护电路、充电指示灯以及输入输出端的缓冲和滤波元件等。
这些外围电路的配置对于确保TP4056的正常工作和使用寿命具有重要意义。
片机的典型外围ADC电路
03
ADC电路的性能指标
分辨率和量化误差
分辨率
ADC的分辨率是指其能够分辨的最 小模拟电压值，通常以位数表示。例 如，一个12位的ADC能够分辨 1/4096的模拟电压值。
量化误差
量化误差是由于ADC的有限分辨率而 引起的误差，它表现为数字输出与实 际模拟输入之间的差异。
转换速率和采样频率
转换速率
详细描述
在图像信号采集和处理中，ADC电路将摄像 头等模拟图像输入设备采集的图像信号转换 为数字信号，然后通过图像处理技术进行色 彩校正、边缘检测、特征提取等操作，实现
图像的识别和分析。
工业控制和测量系统
总结词
工业控制和测量系统是ADC电路的重要应用之一，它能 够实时采集和处理各种工业控制参数和物理量，实现精 确控制和监测。
要点二
详细描述
测试内容包括分辨率、线性度、噪声、失真等指标。验证 方法包括仿真测试、实际应用测试等，以确保ADC电路在 实际应用中的性能表现。
05
ADC电路的应用实例
音频信号采集和处理
总结词
音频信号采集和处理是ADC电路的重要应用 之一，它能够将模拟的音频信号转换为数字 信号，便于存储、传输和处理。
详细描述
在音频信号采集和处理中，ADC电路将麦克 风等模拟音频输入设备采集的音频信号转换 为数字信号，然后通过数字信号处理技术进 行降噪、滤波、压缩等操作，提高音频质量。
图像信号采集和处理
总结词
图像信号采集和处理是ADC电路的另一个重 要应用，它能够将模拟的图像信号转换为数 字信号，便于图像处理、分析和识别。
编码器电路的性能直接影响ADC的输出数据格式和传输方式，因此需要选 择合适的电路参数和器件。
参考电压源电路
51单片机外围电路
C y7 B A 0 y
/CE1 A12 A8 A7 8K×8 A0 /OE1 O0～O7
/CE7 A12 A8 A7 8K×8 A0 /OE1 O0～O7
MCS–51
74LS138
采用LS138译码器实现ROM扩展示意表
P2.7～P2.5
138 输出
静态LED数码显示电路（共阳极）
七段译码器
七段译码器
七段译码器
七段译码器
七段译码器
Vcc
BCD码 0000 0001 0010 0011 0100
返回
数码管（五）
由于静态显示占用的I/O 口线较多, CPU 的开销很大, 所以为了节省单片机的I/O 口线, 常采用动态扫描方式来作为LED 数码管的接口电路。 动态显示的接口电路是把所有LED的8 个笔划段a~g, dp 同名端连在一起, 而每一个显示器的公共极COM 端与各自独立的I/O 口连接。当CPU 向字段输出口送出字形码时, 所有显示器接收到相同的字形码, 但究竟是那个显示器亮, 则取决于COM 端, 而这一端是由I/O 口控制的, 所以我们就可以自行决定何时显示哪一位了。
MCS-51与32K ROM的连接
P2.7 : : : P2.0 P0.7 : : : P0.0 ALE /EA Psen
CE A14 : : A8 A7 O7 : : : : : : A0 O0 OE
返回
51单片机
程序存储器
数据存储器
数码管显示
键盘
电源模块
指示灯
AD转换
温度传感器
IIC总线
LCD液晶
最小系统板
指示灯电路（一）
一、电源指示灯 通常的指示灯电路是使用发光二极管，接法如下: 当电源正常工作时发光二极管就正常显示
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常用外围电路
外围电路是指与中央处理器（CPU）或微控制器（MCU）相连的各种电路，用于扩展和增强系统的功能。
它们可以提供输入和输出接口、存储器扩展、通信接口以及各种传感器和执行器的连接。
1. 输入和输出接口
输入和输出接口是外围电路中最常见的部分之一。
它们允许系统与外部设备进行通信。
常见的输入接口包括按键、开关、旋钮等，而输出接口则包括LED灯、液晶显示屏等。
这些接口通过信号转换电路将外部设备的信号转换为系统可以识别的信号，或将系统的信号转换为外部设备可以识别的信号，从而实现数据的输入和输出。
2. 存储器扩展
存储器扩展是外围电路中的重要组成部分。
它可以扩展系统的存储容量，提供更大的存储空间。
常见的存储器扩展包括闪存扩展、SD 卡扩展等。
这些扩展存储器可以用于存储程序代码、数据和文件等，从而增加系统的功能和灵活性。
3. 通信接口
通信接口是外围电路中的关键部分之一。
它可以实现系统与外部设备之间的数据交换和通信。
常见的通信接口包括串口、并口、SPI 接口、I2C接口等。
这些接口可以连接各种外部设备，如传感器、执行器、显示器等，实现数据的传输和控制。
4. 传感器和执行器连接
传感器和执行器连接是外围电路中的重要应用之一。
传感器可以感知环境的各种参数，如温度、湿度、光照等，而执行器可以控制各种动作，如电机的转动、继电器的开关等。
外围电路可以通过各种接口和电路将传感器和执行器与系统连接起来，实现对环境的感知和控制。
总结
常用外围电路包括输入和输出接口、存储器扩展、通信接口以及传感器和执行器连接等。
它们可以扩展和增强系统的功能，提供更多的输入和输出接口、扩展存储容量、实现数据交换和通信，以及连接各种传感器和执行器。
通过合理设计和使用外围电路，可以使系统更加灵活、功能更加强大、应用范围更加广泛。
希望本文对大家了解常用外围电路有所帮助。