嵌入式原理（5）外围设备和嵌入式系统IO接口.ppt

第5章嵌入式系统的外围设备和I/O接口
外围设备
常见输入输出接口类型
I/O接口原理基础
小结
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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。
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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
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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。
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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。
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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
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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。
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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。
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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