第8章常用外围设备接口电路
第8章__TMS320C55x硬件设计实例分解

第8章
TMS320C55x硬件设计实例
8.1.1 C55x的电源设计
电源包括
内核电源:型号不同采用不同电压。 外部接口电源:外部接口电源为3.3V。 电源设计应注意电源的转换效率和电路的复杂程度。 采用DC-DC转换电路,效率高。 TPS54110:提供1.5A的连续电流,输出电压可调,输出范 围0.9~3.3V,满足供电要求。
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第8章
TMS320C55x硬件设计实例
8.1.2 复位电路设计
上电复位电路的作用是保证上电可靠,需要时实现手工复位。 采用MAX708S构建的DSP复位电路 提供低输入电压保护。 复位时间延迟。 手工复位等功能。
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第8章
TMS320C55x硬件设计实例
复位电路
复位信号
低电压报警信号
当PFI引脚电压低于2.93V时,复位电路将向DSP发出低电压 中断信号。
方法:下载程序之前先要生成一张载入表。 载入表的信息: 代码段和数据段信息 向DSP下载程序的入口点地址
寄存器配置信息
可编程延迟信息 用这些信息配置DSP来完成下载过程。
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第8章
TMS320C55x硬件设计实例
载入表的结构
寄存器配置 后延迟多少 个CPU周期 执行后面的 动作
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第9章
TMS320C55x硬件设计实例
第8章
TMS320C55x硬件设计实例
例 并行外部存储器(EMIF)加载
第8章 TMS320C55x硬件设计实例
知识要点 ● DSP最小系统设计 ● A/D与D/A设计
● C55x在语音系统中的应用
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第8章
TMS320C55x硬件设计实例
单片机系统常用接口电路和外设

单片机系统常用接口电路、功能模块和外设接口电路——用于衔接外设与总线,实现存储空间扩展、I/O口线扩展、类型转换(电平转换、串并转换、A/D转换)、功能模块、通信扩展、总线扩展等。
外围设备——工作设备,连接在接口电路上,主要有输出设备和输入设备。
本课程所学的接口原理和外设控制对于任何计算机系统都适用(工作原理相同)。
51单片机性能有限(基于8位的处理器),所以本课程只接触到了有限的几个最简单的接口和外设。
高性能计算机系统里面会用到更多更复杂的接口和外设。
例如:金敏《嵌入式系统——组成、原理与设计编程》关于外设的一章:
建立概念阶段不用每个都学,学几个就知道了——不过如此。
以后用到那个再看详细资料,了解细节。
..。
第8章 DMA控制器

8.2.4 8237A方式控制字
5.命令寄存器
命令寄存器为8位寄存器,4个通道公用。用于控制8237A的操作,其内容 由CPU写入,进行初始化编程或写入新的命令,而用复位信号RESET或软件清除 命令来清除它的内容。该寄存器只能写,不能读。
8.2.4 8237A方式控制字
5.命令寄存器
旋转优先权示意
8.1.3 DMA操作步骤
1.DMA控制器的预置(初始化)
DMA操作之前,必须把一些信息,如传送方向、存储器首地址、传 送字节数等预置入DMA控制器。
指定数据传送方向,即指定I/O设备要对存储器“读”还是“写”,
这就要指定其控制/状态寄存器中相应的控制位的值; 数据应传送至何处,这就要指定其地址的初值(即首地址); 传送字节数即有多少数据(字数)需要传送,也就是要指定其字计 数寄存器的初值。 预置DMA控制器初值的工作,是由CPU执行指令来完成的,即把DMA 控制器内部相应的寄存器看作是I/O端口,用输出指令把这些内容存放 到相应的寄存器中去。
8.2.4 8237A方式控制字
7.屏蔽寄存器
用来禁止或允许通道的DMA请求。当屏蔽位置位时。禁止本通道的DREQ进入。 若通道编程为不自动预置,则当该通道遇到 EOP 信号时,它所对应的屏蔽位置 位。 屏蔽字有两种格式,即写1位屏蔽位的屏蔽字和写4位屏蔽位的屏蔽字。
8.2.4 8237A方式控制字
8.2.2 8237A内部结构
8.2.2 8237A内部结构
1.控制逻辑单元
定时和控制逻辑单元 命令控制单元
优先权控制逻辑单元
2.缓冲器
两个I/O缓冲器
一个输出缓冲器
8.2.2 8237A内部结构
3.内部寄存器
第8章 外围设备6

其中,T1——平均找道时间,
T2——平均等待时间,
T3——一块数据传输的时间。
另外,如果给定有关参数,如:磁盘转速、 每道字数、每道容量…可以将T1、T2及T3再 进一步细化直到求出具体结果。
第七章后有关习题(P.269‾270)
1、计算机的外围设备是指——。 A、输入/输出设备 B、外存储器 C、输
– 读操作:当磁头经过载磁体的磁化元时,由于 磁头铁芯是良好的导磁材料,磁化元的磁力线 很容易通过磁头而形成闭合磁通回路。不同极 性的磁化元在铁芯里的方向是不同的。
8.4.3 硬磁盘驱动器和控制器 • 磁盘驱动器是一种精密的电子和机械装置,因
此各部件的加工安装有严格的技术要求。对温盘 驱动器,还要求在超净环境下组装。各类磁盘驱 动器的具体结构虽然有差别,但基本结构相同, 主要由定位驱动系统、主轴系统和数据转换系统 组成。如下图是磁盘驱动器外形和结构示意图。
8.4.4 磁盘上信息的分布
盘片的上下两面都能记录信息,通常把磁盘片 表面称为记录面。记录面上一系列同心圆称为磁道。 每个盘片表面通常有几百到几千个磁道,每个磁道 又分为若干个扇区。柱面。
磁头 移动方向
磁头架
旋转的盘
0道
n-1道
扇区 扇 区
• 在磁道上,信息按区存放,各个区存放的字或字节数 相同。为进行读/写,要求定出磁道的起始位置,这 个起始位置称为索引。 索引标志在传感器检索下可 产生脉冲信号,再通过磁盘控制器处理,便可定出磁 道起始位置 。
一、基本原理 1、数字磁记录原理
计算机的外存储器又称磁表面存储设备。所谓磁表 面存储,是用某些磁性材料薄薄地涂在金属铝或塑料 表面作载磁体来存储信息,利用两种不同的磁化状态 来表示二进制0/1。磁盘存储器、磁带存储器均属于磁 表面存储器。 磁表面存储器的优点:
常用外围设备接口电路培训

常用外围设备接口电路培训介绍外围设备接口电路是将计算机与外部设备连接的桥梁,它使得计算机能够与不同类型的外部设备进行通信和交互。
常用的外围设备接口电路包括串口、并口、USB、HDMI等。
本文将基于这些接口电路进行培训,介绍它们的工作原理和应用。
一、串口接口电路串口是一种用于串行数据传输的接口,它将数据按位发送和接收。
串口接口电路通常由UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)芯片实现。
UART芯片负责将数据从并行格式转换为串行格式,以及从串行格式转换为并行格式。
串口接口电路在各种设备中广泛应用,例如打印机、调制解调器、传感器等。
它具有传输速度低、传输距离远、连接方便等特点,是许多传统设备的标准接口。
二、并口接口电路并口是一种用于并行数据传输的接口,它能够同时传输多个数据位。
并口接口电路主要由输入输出控制器和数据缓冲器组成。
输入输出控制器负责控制数据的输入和输出,而数据缓冲器则负责存储数据。
并口接口电路在很多打印机和外部存储设备中得到广泛应用。
它具有传输速度快、连接方便等特点,但传输距离较短,一般不超过几米。
三、USB接口电路USB(Universal Serial Bus)是一种通用串行总线接口,它能够连接计算机与各种外部设备,如鼠标、键盘、摄像头、打印机等。
USB接口电路通常由USB控制器芯片实现。
USB接口电路具有传输速度快、连接方便、插拔式等特点。
目前,USB 2.0和USB 3.0是应用最广泛的两种版本。
USB 2.0传输速度最高为480Mbps,而USB 3.0传输速度最高可达5Gbps,是传输速度更快的升级版。
四、HDMI接口电路HDMI(High-Definition Multimedia Interface)是高清多媒体接口,常用于连接电视、电脑显示器和音频视频设备。
HDMI接口电路通过HDMI发送器和接收器实现。
HDMI接口电路具有传输高质量的音视频信号的能力。
第八章外围设备

(a) 管脚图
(c) 共阳级
2. 七段 七段LED数码管的驱动 数码管的驱动
A B C D MC14495
a b c d e f g e d c f a g b com
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 LE 74L374
a b c d e f g dp dp e d c f a g b com
每位七段LED数码管的公共端连接一个位驱动器, 每位七段LED数码管的公共端连接一个位驱动器,控 LED数码管的公共端连接一个位驱动器 制各位数码管的点燃。 制各位数码管的点燃。 位驱动器由一个位码锁存器提供输入逻辑电平。 位驱动器由一个位码锁存器提供输入逻辑电平。 显示器在系统中占用两个端口号:段码口与位码口。 显示器在系统中占用两个端口号:段码口与位码口。
2.
键扫描流程( 键扫描流程(8 X 8) )
行数; 设键号 = 0;计数器 = 行数; ; 扫描初值 = 11111110B
输出扫描值, 输出扫描值,使某行为地电位 将扫描值循环左移一位, 将扫描值循环左移一位, 使下一行输出地电位 是否有一列接地 ?
键号 〈= 键号 + 8 计数器 ← 计数器 — 1
下图为六位七段LED数据显示逻辑 下图为六位七段LED数据显示逻辑 LED
六位七段LED数据显示逻辑 数据显示逻辑 六位七段
: : a …. g : : a …. g a …. g a …. g a …. g a …. g : :
+5V
………………... a b c d e f g
cc
cc
cc
cc
第八章外围设备
8.1 小型键盘结构与接口 8.2 多位七段LED数码显示器及接口 多位七段LED LED数码显示器及接口
计算机组成原理课件第08章

一、接口的功能和组成
1、总线连接方式的I/O接口电路 、总线连接方式的 接口电路 在总线结构的计算机系统中,每一台 I/O设备都是通过I/O接口挂到系统总线上 的。如图示:
数据线: 数据线:传送数据信息 ,其根数一般等于存储 字长的位数或字符的位 数。双向。 设备选择线: 设备选择线:传送设备 码,其根数取决于I/O指 令中设备码的位数。单 向。 命令线: 命令线:传输CPU向设 备发出的各种命令信号 ,其根数与命令信号多 少有关。单向总线。 状态线: 状态线:向主机报告I/O 设备状态的信号线。单 向总线。
CPU在任何瞬间只能接受一个中断源 CPU在任何瞬间只能接受一个中断源 的请求。 的请求。因此,当多个中断源提出中断请 求时,CPU必须对各中断源的请求进行排 队,且只能接受级别最高的中断源的请求 ,不允许级别低的中断源中断正在运行的 中断服务程序。此时,就可用MASK来改 变中断源的优先级别。 另外,CPU总是在统一的时间,即执 CPU总是在统一的时间, 总是在统一的时间 行每一条指令的最后时刻, 行每一条指令的最后时刻,查询所有设备 是否有中断请求。 是否有中断请求。 接口电路中D、INTR、MASK和中断 查询信号的关系如图示:
2、排队器 、 当多个中断源同时向CPU提出请求时,经 排队器的排队,只有优先级高的中断源排上 队,这样就能实现CPU按中断源优先级的高 低响应中断请求。 下图是设在各个接口电路中的排队电路— —链式排队器。
其中首尾相接的虚线部分组成的门电路是排 当各中断源均无中断请求时,各INTRi 为高电 队器的核心,由一个非门和一个与非门构成。 平,其INTP1 '、 INTP2' 、 INTP3 '……均为高电平 中断源优先级最高的是1号中断源。当多个中 。一旦某中断源提出中断请求,就迫使比其优先级 断源提出中断请求时,排队器输出端INTPi, 低的中断源之INTPi '变为低电平,封锁其发中断 只有一个为高电平,表示该中断源排上队。 请求。
第8章 串并行通信

微型计算机各种接口框图
微机接口电路图
2.什么是I/O接口(电路)?
I/O接口是位于系统与外设间、用来协助 CPU实现CPU与外设之间的数据传送和 控制任务的逻辑电路 PC机系统板的可编程接口芯片、I/O总 线槽的电路板(适配器)都是接口电路
CPU
接口 电路
I/O 设备
3.为什么需要I/O接口(电路)?
数据端口
• 用于中转数据信息。一种情况是CPU通过数据总线,将待传送 给外设的数据先传送到数据端口,然后由I/O设备通过与I/O 接口电路相连接的数据线取得该数据 • 另一种情况是I/O设备首先将输入数据锁存于数据端口,然后, CPU通过数据端口将该数据读入CPU中。数据端口一般既有输 出寄存器(或称输出锁存器),又有输入寄存器(或称输入 锁存器)
一、统一编址
从内存空间划出一部分地址空间留给I/O设备编址,CPU把
I/O端口所指的寄存器当作存储单元进行访问,直接用访问内存 的指令访问I/O寄存器,这种I/O端口的编址方式被称之为统一
编址,或称为存储器映像的I/O编址方式。
统一编址优缺点 优点:不需要设立专门的I/O指令,用访问内存的指令就可 以访问外设,指令类型多,功能齐全,还可以对端口进行算术 运算,逻辑运算以及移位操作等。I/O端口空间不受限制 缺点:是I/O端口占用了内存空间,减少了内存容量
住址的总 线 地址总线
READY
M/IO
图8.2 查询式输入接口电路
WR
条件传送方式
数 据 锁 存 器
选通信号
数据总线
WR 地址 总线
输 出译码
Q
R
D +5V
RD M/IO
状 态 寄 存 器 图8.3 查询式输出的接口电路
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•⑶ CLK:外部时钟输入端,允许范围为10~1280KHz 。
•⑷ D0~D7: A-D转换数字量输出端。
•⑸ OE:A-D转换结果输出允许控制端,高电平有效。
•⑹ ALE: 8路通道地址锁存控制端。
•⑺ START:A-D转换启动控制端。
•⑻ EOC:A-D转换结束信号输出端。
•⑼ UREF(+)、UREF(-):正负基准电压输入端。
•LED数码管显示电路在单片机应用系统中可分为 •静态显示方式和动态显示方式。
•在静态显示方式下, •每一位显示器的字段需要一个8位I/O口控制, •而且该I/O口须有锁存功能, •N位显示器就需要N个8位I/O口, •公共端可直接接+5V(共阳)或接地(共阴)。 •显示时,每一位字段码分别从I/O控制口输出, •保持不变直至CPU刷新显示为止,也就是各字段的亮灭状态不变。
•UA = D×UREF / 2N (其中:D=D0×20+D1×21+… +DN-1×2N-1)
•D为N位二进制数字量,UA为电压模拟量,UREF为参考电压。
•⒈ A-D转换器的主要性能指标:
•① 分辨率。分辨率 = UREF / 2N •② 量化误差。•③ 转换时间。
•⒉ A-D转换器分类
•⑴ 逐次逼近式 •⑵ 双积分式 •⑶ V-F变换式
第8章常用外围设备接口电路
•【例8-8】 按图8-16电路,要求用中断方式对8路模拟信号依次A-D •转换一次,并把结果存入以30H为首址的内RAM中,试编制程序。
第8章常用外围设备接口电路
•查询方式时,0809 EOC端可不必通过反相器与 或 相连, • 直接与80C51 P1口或P3口中任一端线相连, • 不断查询EOC电平,当EOC高电平时,表示0809A-D完成,即可读0809A-D值。 •延时等待方式时,0809 EOC端可不必与80C51相连,而是根据时钟频率计算出 • A-D转换时间,每路每次需64个时钟周期,80C51一机周发出2次ALE信号, • 因此需要32个机器周期,略微延长后直接读A-D转换值。
•⒉ 主要性能指标
•⑴ 分辨率:D-A转换的位数越多,分辨率越高。 •⑵ 线性度 •⑶ 转换精度 •⑷ 建立时间 •⑸ 温度系数
第8章常用外围设备接口电路
•8.5.2 DAC 0832及其接口电路
•DAC 0832是8位D-A芯片,是目前国内应用较广的8位D-A芯片。
•⑴ 8位数据输入端: DI0~DI7
第8章常用外围设备接口 电路
2020/11/29
第8章常用外围设备接口电路
•第8章 常用外围设备接口电路
•8.1 LED数码管显示接口电路
•8.1.1 LED数码管和编码方式
•⒈ LED数码管
第8章常用外围设备接口电路
•⒉ LED数码管编码方式
第8章常用外围设备接口电路
•8.1.2 静态显示方式及其典型应用电路
第8章常用外围设备接口电路
•8.4.2 并行ADC0809及其接口电路
•ADC 0809是8通道8位CMOS逐次逼近式A-D转换器, •美国国家半导体公司产品,是目前国内应用较广泛的8位通用A-D芯片。
第8章常用外围设备接口电路
•⑴ IN0~IN7:8路模拟信号输入端。
•⑵ ADDA、ADDB、ADDC: 8路模拟信号转换通道地址码输入端。
•I/O端线分为行线和列线,按键跨接在行线和列线上。 •按键按下时,行线与列线连通。 •占用I/O端线较少,编程较复杂,适用于按键较多的场合。
第8章常用外围设备接口电路
•【例8-6】 试按图8-12编制按键掃描子程序。
第8章常用外围设备接口电路
第8章常用外围设备接口电路
•8.3.3 矩阵式键盘及其接口电路
第8章常用外围设备接口电路
第8章常用外围设备接口电路
•Keil C51软件调试和Proteus ISIS虚拟电路仿真见例9-17。
第8章常用外围设备接口电路
•8.3 键盘接口电路
•8.3.1 键盘接口慨述
•⒈ 按键开关去抖动问题
•消除抖动不良后果的方法有硬、软件两种方法: •⑴ 硬件去抖动:利用双稳电路、单稳电路和RC滤波电路 •⑵ 软件去抖动:延时10ms后再确认该键是否确实按下。
•静态显示方式编程较简单,但占用I/O端线多, •即软件简单、硬件成本高,一般适用显示位数较少的场合。
第8章常用外围设备接口电路
•⒈ 并行扩展静态显示电路
第8章常用外围设备接口电路
•【例8-2】 已知电路如图8-2所示, •显示数(≤255)存在内RAM 30H(设为234)中,试编制显示子程序。
•【例8-7】 已知电路如图8-13所示, •要求将闭合键编号存入以30H为首地址的内RAM, •闭合键总数存入40H,试编制键盘扫描程序。
第8章常用外围设备接口电路
•
第8章常用外围设备接口电路
•Proteus ISIS虚拟电路仿真 •见教辅书例9-19。
第8章常用外围设备接口电路
•需要说明的是,图8-13电路在许多单片机教材和技术资料中被介绍, •但实际上该电路连接存在问题,当同一行有多键同时按下, •且该行其中一键所在列又有多键同时按下时,会发生信号传递路径出错。 •例如,K1、K2、K8、K9同时按下,当P1.4行扫描输出低电平时, •按理,仅有P1.2、P1.1会因K2、K1闭合而得到低电平列信号。 •但由于K2与K9同列且K8与K9同行, •P1.4输出的低电平信号会通过K1→K9→K8传递到P1.0, •产生低电平列信号,引起出错。 •同理,当P1.6行扫描输出低电平时, •其低电平信号会通过K9→K1→K2传递到P1.2,产生低电平列信号,引起出错。 •不出错的条件是多键行与多键列不交叉。 •因此,这种矩阵式键盘电路适用于无锁按键并使用中断处理时相对合理。
•在某一瞬时,只让某一位的字位线处于选通状态(共阴极LED数码管为低电平, •共阳极为高电平),其他各位的字位线处于开断状态, •同时字段线上输出该位要显示的相应字符的字段码。 •在这一瞬时,只有这一位在显示,其他几位暗。 •同样,在下一瞬时,单独显示下一位,这样依次循环扫描,轮流显示, •由于人视觉的滞留效应,人们看到的是多位同时稳定显示。
第8章常用外围设备接口电路
第8章常用外围设备接口电路
3rew
演讲完毕,谢谢听讲!
再见,see you again
2020/11/29
第8章常用外围设备接口电路
第8章常用外围设备接口电路
•8.4 A-D转换接口电路
•在单片机应用系统中,常需要将检测到的连续变化的模拟量, •如电压、温度、压力、流量、速度等转换成数字信号, •才能输入到单片微机中进行处理。
•将模拟量转换成数字量的过程称为A-D转换;
-A,其转换关系为:
第8章常用外围设备接口电路
•8.5 D-A转换接口电路
•将数字量转换成模拟量的过程称为D-A转换。
•8.5.1 D-A转换的基本概念
•⒈ 基本概念
•由于数字量不是连续的,且每次输出数据和D-A转换需要一定的时间, •因此D-A转换器输出的模拟量随时间的变化曲线不是连续的,而是呈阶梯状。 •但若⊿T很短,1LSB也很小,曲线的台阶就很密, •则模拟量曲线仍然可以看作是连续的。
•Proteus ISIS虚拟仿真调试见例9-16。
第8章常用外围设备接口电路
•8.1.3 动态显示方式及其典型应用电路
•动态扫描显示电路是将 •显示各位的所有相同字段线连在一起, •每一位的a段连在一起,b段连在一起, •…,g段连在一起,共8段, •由一个8位I/O口控制, •而每一位的公共端(共阳或共阴COM) •由另一个I/O口控制,如图8-4所示。
•⑵ D-A控制端:ILE、 、 、 、 •⑶ IOUT1、IOUT2:电流输出端 •⑷ RFB:反馈电流输入端 •⑸ UREF:基准电压输入端
第8章常用外围设备接口电路
•⒊ 工作方式
•⑴ 直通工作方式: 5个控制信号均预置为有效 •⑵ 单缓冲工作方式: 5个控制端由CPU一次选通 •⑶ 双缓冲工作方式: 5个控制端分二次选通
第8章常用外围设备接口电路
•Proteus ISIS虚拟电路仿真见例9-15。
第8章常用外围设备接口电路
•⒉ 串行扩展静态显示电路
第8章常用外围设备接口电路
•【例8-3】 已知电路如图8-3所示,P1.0控制串行输出, •显示字段码已分别存在32H~30H内RAM中,试编制显示子程序。
第8章常用外围设备接口电路
•动态扫描显示电路的特点是占用I/O端线少; •电路较简单,硬件成本低;编程较复杂,CPU要定时扫描刷新显示。 •当要求显示位数较多时,通常采用动态扫描显示方第式8章。常用外围设备接口电路
•【例8-4】 已知电路如图8-5所示, •显示字段码存在以TAB为首址的ROM中, •试编制循环扫描(100次)显示子程序。
•⒉ 按键连接方式 •可分为独立式按键和矩阵式键盘。
•⑴ 独立式按键 •独立式按键是各按键相互独立,每个按键占用一根I/O端线, •每根I/O端线上的按键工作状态不会影响其他I/O端线上按键的工作状态,
•配置灵活,但每个按键必须占用一根I/O端线,电路结构显得繁杂。 •适用于按键数量较少的场合。 •⑵ 矩阵式键盘