嵌入式原理5嵌入式系统的外围设备和IO接口.pptx

主要内容
基本输入/输出设备的结构
输入设备：键盘、触摸屏；输出设备：LED、LCD
I/O接口和总线的工作原理
常见的输入输出接口类型
总线接口：I2C、I2S、CAN、以太网
并行接口
串行接口：RS-232、IEEE1394、USB
无线接口：红外线、蓝牙、、GPRS、CDMA
I/O接口的数据交换方式
DMA、查询、中断
使用芯片内部总线把接口集成在嵌入式处理器内部，或者应用各种扩展方法在处理器外部以接口芯片的形式出现。
外围设备
输入设备：小型键盘、触摸屏
输出设备：LED、LCD
扩充设备：PCMCIA、CF、SD、MS
便携式嵌入式系统的电源
智能型电源管理设备
智能型电池
输入设备
输入设备用来将外部信息输入主机，一般是将用户（或广义的应用环境）所提供的原始信息，转换为计算机所能识别的二进制代码。
符号信息，如字符、数字代码等。
非符号信息，如图形、图像、声音、物理信号等。
输入设备往往需要具备信息转换功能与数据传送功能。
常见的输入设备
键盘、穿孔输入设备、数据录入站、图形数字化仪、字符输入与识别装置、语音输入与识别装置、光笔、鼠标、跟踪球、操纵杆等。
输入设备（常见的输入设备）
键盘能将击键动作转换成字符代码，然后输入计算机。
穿孔输入设备用有孔、无孔表示1 、0。
数字化仪能输入像点的绝对坐标值，从而将图形转换为二进制代码。
光笔、鼠标、跟踪球、操纵杆等输入坐标相对移动值来操纵显示器光标移动。
扫描仪、摄像机等可将图像信息转换为像点代码，从而输入图像。
音频信号采集装置能将声音信号转换为数字信号，再通过模拟量/数字量（A/D）转换，输入计算机。
键帽
恢复弹簧
键杆
键块
触点
磁铁
密封玻管
薄膜
衬垫
基底
直接作用式机械键
干簧管间接作用式
薄膜式短行程触摸键
接触式按键的基本结构
从结构上可以分为两类：接触式、非接触式。
从按键操作方式上可以分为两类：机械动作式、触摸式。
阅读：键的结构
阅读：非接触式键
非接触式键将击键动作引起的其他物理量变化间接转换为电信号，以避开接触式键存在的触点导通可靠性问题。
常用的非接触式键
①电容式
②感应式
感应式键是真正的无行程触摸键。
常见的有静电感应式、压感式、光遮断式等。
静电感应式键有一个裸露的金属板，当手指接触它时，人体所带的静电或感应所产生的交流电信号，通过它传给放大器放大，产生按键信号。易受电磁场干扰。
压感式键一般由一块压电陶瓷构成，当它受到外界压力时，会变形并产生感应电势。
小型键盘
键盘与键盘控制器电路工作原理示意
16个按键输入分别接到键盘控制器的4条行输出X0~X3和4条列输入Y0~Y3上，构成矩阵键盘，以节省占用的控制器I/O端口资源。
小型键盘的工作过程/原理
当键盘按键按下时，某一行与某一列的输入电路之间形成通路，因此可由输入的引脚信号变化得知哪一个按键被按下，按键的值将存储在键盘控制器的寄存器中。
一般由键盘控制器内部自动完成按键的输入扫描、译码和去抖动处理功能。
当键盘控制器检测到矩阵键盘中有按键被按下时，键盘控制器的Key引脚将由低电平变为高电平，并一直保持到按键值被读取为止。
嵌入式处理器从Key引脚得知目前有按键被按下时，将键盘控制器的CS引脚设为低电平，存储在键盘控制器的寄存器中的按键值将从键盘控制器的DIO引脚依次输出给嵌入式处理器。
当所有按键数值传送完毕后，Key重新变为低电平。
键盘控制器的工作方式
键盘控制器通知嵌入式处理器按键消息的工作方式
轮询（Polling）方式
由处理器每隔一段时间检测键盘控制器的Key引脚是否为高电平，若是高电平则表示有按键被按下。
中断（Interrupt）方式
由Key引脚直接发出中断请求信号给处理器，处理器因为中断信号触发得知目前有按键被按下。
矩阵扫描式键盘构成
行驱动
L0
L1
L2
L3
Vcc
列输入缓