【哈爾濱工業大學】《單片機原理》(建議收藏) P35 - 35. 12.1-AT89S51單片機的串行擴展技術(1)

我們今天呢主要介紹第十一章二十二章 就是單片機的串行擴展 大家注意啊 單片機的串行擴展呢 是近幾年特別應用非常廣泛的 特別受大家歡迎的一種擴展技術啊 所以是單片機的串行擴展技術 這是我們第十二章的內容 那麼我們前面介紹系統擴展呢 主要講的是並行總線擴展 但是現在呢又出現了串行總線的擴展技術 也是目前單片機應系統設計當中呢 經常用的一種系統擴展技術啊 比如說現在使用比較多的 飛利浦公司的iPhone7串行總線接口 還有達拉斯公司的單總線接口 也把它叫做ewear或者onewear啊 還有摩托羅拉公司推出的 SPI串行接口啊 好 下面大家往前看 我們把這三種常用的 目前常見的串行擴展總線 也俗稱爲123串行總線 一呢 就是單總線 二呢 就是iPhone7 三呢 就SPI啊 就是串行外設接口 好 那麼我們這一張呢 主要介紹這三種串行擴展接口總線的工作原理特點 和它的系統結構 重點介紹一下iPhone7串行擴展技術 那麼大家知道 AT89S5要單片機 片內沒有iPhone7接口 那怎麼辦呢 我們可以利用89S5要單片機的IO口來模擬iPhone7總線 那麼串行擴展技術和並行擴展技術相比呢 它有哪些優點呢 第一和單片機接口需要的IO口線很少 一到四根線 這接口非常簡單 第二個優點呢 是串口器件由於它是串行連接 它的引腳少 所以它的體積小 所以佔用的電路板的面積就小 它的體積實際上大概是並行接口器件的十分之一 另外呢 可以減小電路板的空間和成本 另外它還有什麼優點呢 工作電壓寬 抗干擾能力強 我再三說過 我們設計一個單片機應用系統 抗干擾能力是我們設計系統啊 調試系統一個非常大的一個瓶頸 尤其在環境惡劣的條件下 另外功耗低 數據不易丟失這些優點 所以目前的串行擴展技術呢 在埃及卡智能儀器儀表還有分佈式測控系統都得到了廣泛的應用 首先我們先介紹單種線 就是這一種線的串行擴展 單種線的是美國達拉斯公司推出來 它和外部的外圍器件連接 只有一條數據輸入輸出線叫DQ 那麼總線上所有的器件 你要擴展的器件 都掛在這個DQ線上 那麼實際上大家要注意 由於電路內部呢 還有一個電容 你就不用再外接電源了 所有這個器件的工作電源呢 都有內部的那個電容提供 一會兒我們就會看到 那麼單種線的各種器件 大家注意它實際上是由達拉斯提供公司提供的 爲啥呢 這個總線是達拉斯公司推出來的 那麼它這個器件帶有這個接口呢 都是由達拉斯公司來提供的專用芯片來實現 每一個芯片裏面都有一個64位的ROM 其中呢 這64位裏面存有了16位實進制的編碼序列號 那麼這個序列號實際上就是器件的地址 那麼每一個芯片呢 都是用激光燒寫的編碼 是吧 這樣的話呢 它的地址碼確定以後呢 它在總線上的地址呢 也就是唯一被確定了 那單片機就通過這一根線和各個外圍器件相連 所以就單種線一根線 好 那麼除了這個芯片帶有單種線接口 除了裏面用激光燒寫的地址編碼以外 還包含一些收發控制和電源存儲電路 大家看這個啊 這個就是那一根線 這器件有的那一根線 這裏面有個ROM 裏面把16位BCD碼的那個編碼燒進去了 實際上就是它地址 然後有接收數據 就是從單種線來的數據和接收 這是發送數據 發送數據 然後呢 大家注意這裏面有個電容 這個電容呢 實際上就作爲電源能量存儲 省去了這個器件的電源 所以這個單種線就有非常 這種單種線器件就有非常好的 這個首先和單片機的接口非常簡單 另外呢 這個內部邏輯也比較簡單 原因就是單種線一根線 好 那麼 這個電容呢 它實際上起一個電源的作用 它大家知道電容是儲能的 那麼從總線上 這是單種線 匯送的這個電容呢 到匯送能量存到電容裏面 就可以爲這個器件提供電源 電源能量 所以呢 一般情況下 你這器件帶有單種線接口的器件 不用再外加電源了 原因就在這 好 具體應用 我們看一個例子 這個例子呢 是我們單片機應用系統當中經常用到的一個經典例子 看啊 圖12-2是單種線構成的分佈式溫度測量系統 大家看這個 這是151單片機 然後這就是單種線 DQ線 那麼各個芯片呢 都掛到這個 這根線上 單種線嘛 大家注意看啊 DS18B20實際上是一個溫度傳感器 溫度傳感器 這個系統呢 實際上是一個多點的分佈式溫度監測系統 那麼這些都是溫度傳感器 放置在你要監測的各個點上 大家注意啊 這就通過一條線連 沒有電源線了 爲什麼沒有電源線 道理剛纔已經講了 然後這個芯片的外形呢 就是這樣啊 所以大家注意 單種線系統 尤其是51單片機和DS18B20構成的多點分佈式溫度監測系統 這個結構非常非常簡單啊 好 這個是數字溫度計的外形 那麼大家看到了 溫度傳感器實際上就是一個小芯片 由一根線和單片機相連 所以它可以用在狹小空間內 設備的數字測溫 大家一定要注意 這個例子也是將來我們要進行 設計一個比較好用的溫度監測 例子案例啊 那麼這個多個芯片都掛在單片機這一根L口線 那麼大家注意 單片機就通過這個總線DQ尋址 然後呢 對各個溫度傳感器進行訪問 另外大家注意啊 各個芯片的DQ端 它都是漏極開路的 所以呢 使用的時候必須要加一個上拉電阻 所謂上拉呢 通過這個電阻接到正阻上 好 那麼 DS18B20這個溫度傳感器啊 它有各種各樣的系列型號 大家注意 DS1820 DS18S20 還有DS1822 這個都是達拉夫公司生產的 單種線的溫度傳感器 它的工作原理和特性的基本都相同 好 那麼 大家注意這個 呃 溫度傳感器有什麼特點 首先體積小結構簡單 使用方便 第二個特點呢 它每一個芯片有一個64位光刻的肉模編碼 它的家族碼 是28 那前面家族碼28 你探測的話 你就知道這是DS18B20這個系列溫度傳感器 溫度測量範圍 大家一定要注意 -55度到正125度 還有呢 在-10度到85度範圍內呢 測量精度可以達到正負0.5度 所以大家一定要注意 這個方案是我們進行溫度測量 尤其在狹小空間多點分佈式系統內 非常好的一個溫度測量方案 大家應該把這個掌握 另外呢 分辨率啊 分辨率呢 這個DS18B20呢 它可以通過軟件編程設成9位到12位 其中有一位是符號位 那麼對應的溫度變化量是多少呢 0.5度 0.25度 0.125度 肯定位數越高 分辨率越高 那麼轉換時間呢 和分辨率有關 就是說一個溫度量經過DS18B20進行轉換 轉換成數字量 那麼跟分辨率是有關 如果你設置成 把這個溫度傳感器芯片設置成9位 轉換時間呢 是93.75毫秒 也就是說當你開始溫度轉換的時候 要經過這麼長時間以後 你才能讀寫它的數據 這纔是準確的 10位的話呢 轉換時間是187.5毫秒 11位呢 轉換時間是375毫秒 12位呢 轉換時間750毫秒 很明顯 位數越多 它的轉換時間越長 至於說是多少位的分辨率 由你軟件來數 好 片內呢 有靜態RAM 還有一方P-ROM 你比如測溫的話呢 你經常需要溫度上下線 到上下線的話 要報警 那你片內有一方P-ROM的話呢 可以把你要報警的上下線溫度呢 寫到DS18B20 存到什麼呢 片內的一方P-ROM 所以我原來一直給大家提一個問題 一方P-ROM和FLASH存儲器 它倆的差別在哪 這個大家一定要清楚嗎 你們查一查 上網可以查 那麼它倆從表面 單片機對它的讀寫特性都一樣 但是FLASH是FLASH 一方P-ROM是一方P-ROM 什麼情況下用一方P-ROM呢 比如說剛纔說的 我測溫的話 要溫度上下線 要事先設定好 那這是一個常數 要寫到一方P-ROM 寫完以後 即使這個單片機系統掉電了 它那個值還非意識性的 非意識性 那麼這個大家 我作爲留給大家的一個小小的思考題 回去考慮一下 FLASH和一方P-ROM差別在哪 那爲什麼要一方P-ROM 它的片內集成 正好你要把車文的上線下線放到 超出這個就報警 你可以編寫軟件報警 另外 單片機向DS18B20寫入的功能命令有兩類 其中一條是啓動溫度轉換命令 單片機通過這單種線 往DS18B20寫個44H就可以了 另外還有五條讀寫靜態RAM和一方P-ROM 這些命令 我們不詳細介紹 你可以查一下DS18B20的說明書 那麼下面大家看這個電路 這個電路 如果我們在擴單種線的那種LED數碼管的驅動器 就可以掛上數碼管 實際上你就構成了一個什麼 單片機控制的單種線的溫度測量系統 溫度測量系統 那麼你可以在單種線基礎上 自己再擴一些其他帶有單種線的這些器件 單種線接口的器件 那麼大家知道這個單種線接口器件 由於單種線是達拉斯公司推出來的 所以器件的話 你就到達拉斯公司的網站去查找 然後你設立一個系統 大家可以看到剛纔那系統就一根線 單片機和各個外設相外圍器件相連 這系統結構非常簡單 尤其是這個測溫系統 大家知道我們經常有時候用單片機做測溫系統 要監測很多點的溫度 那麼尤其那空間非常小 這個時候你用單片機擴展DS18B20 是非常好的一個設計方案 那麼在單種線上傳輸的是數字信號 它實際上把溫度量變成數字量了 然後串行傳輸 那麼數據傳輸採用CRC碼檢驗 這個我們可能在數字電路里面 我們有一位同學學過這部分 那麼達拉斯公司爲單種線的尋址和數據傳送 制定了一個總線協議 這個詳細的呢 大家查一些相關資料 你要說這個總線有什麼不足 那麼它傳輸速率呢 不是那麼快 有比較慢 好在你測溫的話呢 它不是一個快速變化的量 有時候要求也不那麼快 實用的話呢 就是在什麼場合用這單種線呢 測控點比較多 分佈面比較廣 那就一根線啊 單片機和這些溫度傳感器連接就一根線 另外呢 又需要集中監控統一管理的應用場合 這時候使用這個單種線是非常方便的 好 下面介紹 一二三種線的三種線 三種線 剛纔的單種線是一 二呢 是我們這一張重點是iPhone7總線 那麼SPI總線 這是一個同步的串口總線 串型總線 它在SPI的碩寫是 呃 是一個碩寫是serial 這是外設的單詞 就是串型外設接口 它實際上是一個同步的串型外設接口 所以SPI總線 這個串口總線同步的 在現在單片機系統裏面 在各種各樣嵌入式處理器系統裏面 比如說 DSP 啊 還有其他各種類型的嵌入式控制器裏面 SPI接口 這個 用的比較多 現在大部分的單片機和控制用的DSP都帶有 SPI接口 啊 所以呢 這個串型接口也是非常重要 這個大家注意啊 只要 你按照SPI這個接口標準做的接口 這種單片機可以和各個廠家帶有SPI接口的外設直接相連 啊 直接相連 啊 那麼用串型方式來交換信息 大家注意 這個是摩托羅拉公司推出來的 啊 那麼這個是現在應用十分廣泛的 同步的串型外設接口 同步是什麼意思啊 就是說在數據傳送的時候 他有一根失蹤信號 失蹤線 發出失蹤信號 控制的數據的傳播 發送和接收是同步的 啊 是靠着失蹤信號 所以這個失蹤 我們也把它叫同步失蹤 啊 那麼大家看一看 先看一下這個SPI系統結構圖啊 這是單片機啊 單片機 如果這個單片機帶有SPI接口的話呢 實際上這就是三根線 啊 三根線 那麼大家注意SDK呢 就是這個失蹤啊 是失蹤線 這個呢 是Master Out Slave Input 就是主輸出 重輸入 這個呢 MISO呢 是Master Input Slave Output 就是主輸入 重輸出 所以呢 這個是主機往外發 這個是主機收 那麼片外的器件 大家注意 這些外圍器件都帶有這幾個信號 所以現在好多公司生產的這外圍接口芯片都帶有SPI接口 那麼單片機呢 我們講的這個AT89S51單片機不帶這個SPI接口 但是現在其他各種增強型擴展型的單片機 不管是什麼型號的 幾乎都有SPI接口 所以這個SPI接口呢 將來同學做系統擴展的話呢 是一個非常有用的串行接口 那麼大家注意 我要選擇某一個芯片跟單片機進行通訊的話 串行通訊 大家注意 你可以用單片機的IO口線呢 加到這個外圍器件的片選端上 每一個器件 你可以用一個IO口線來控制 那你有N個器件可以用N個IO口線 所以這個SPI總線接口呢 我們把它叫三 主要是指它 當然有人也把這個片選端 這個信號也算了一個 它在總線裏的一個信號 那就是四 所以大家注意看 剛纔的系統結構圖裏面 我們可以看到 不算的片選端的話 我們就使用三條線 用的片選端的話 使用的片選端就四條線 所以ICK呢 就是同步的串行失蹤 MISO呢 剛纔我已經解釋過了 它是主器件輸入 重器件輸出的數據線 MOSI呢 是主器件輸出 重器件輸出的數據線 片選端呢 是指這個芯片 被選通的控制信號線 所以叫重器件選擇線 那麼SPI接口一般主要是指這三條線 指這三條線 算上它是四條線 好 那麼大家注意 我們來看一下 SPI總線系統的典型應用 一般情況下 最常用的是單主系統 單主 主就是Master 單主呢 這個單主 就主器件 是由誰來擔當 都有單片機來擔當 那麼重器件呢 就是帶有SPI接口的外圍接口器件 那麼大家要注意 SPI接口的外圍器件 像現在的存儲器 IO接口 ADDA 就是我們前面學到的那些 所有並行擴展的這些器件 現在都有帶有SPI的這些外圍器件 你比如說 存儲器IO ADDA 鍵盤 日曆時鐘 和顯示驅動器 這些各種各樣的外圍接口器件 都帶有SPI接口 所以這個系統擴展起來非常方便 如果你擴展單個的SPI器件 就是說一個單片機 這個 SPI總線上就掛一個器件 這時候大家注意 你片選端直接可以接地 或者是用IO來控制 一般都直接把它接地了 爲什麼呢 不需要和其他器件進行區別 你把接地就永遠被選中了 單片機只能和它一個進行通訊 如果是多個SPI器件 這時候 你可以通過剛纔的系統結構圖看到 通過片選端 通過單片機的IO 控制這些片選端 也就是說這些外圍器件的片選端 和單片機的IO連在一起 然後單片機用指令來控制 這些IO口線的高低電平 好 那麼大家注意 如果在這SPI系統裏面 某一個程序件只做輸入 比如說鍵盤 或者只做輸出 比如說數碼管顯示器 這時候呢 兩根數據線一出一進 可以省去一條 對吧 省去一條數據線 就是數據輸出線可以省去 或者是數據輸入線 實際上就構成了一個雙線系統 這時候呢 你片選端就接地就可以了 片選端接地 單片機如何對多個SPI接口器件進行選擇呢 就靠這片選端 用什麼呢 單片機IO口線 來控制這片選端 這樣的話 大家知道 這就不用什麼呢 先發地址 先選中這個器件 不用那樣 直接用一個IO口線控制片選端就可以了 但是這裏有一個問題 當SPI接口 這個單片機要擴的外圍器件比較多的話呢 那每一個芯片都有一個片選端 每一個帶有SPI接口的外圍接口部件都帶有這片選端 這時候需要的IO口線就比較多 來控制片選吧 這樣線就比較多 所以呢 大家注意 一般情況下呢 SPI系統呢 它這個串線擴展並不需要太多的器件 所以這系統結構也比較簡單 也不需要那麼多IO口線來去區別各個器件 另外呢 大家注意 看它的時序 在SPI這個系統當中 如果主器件一般都是單片機來單 啓動一次傳送的話呢 它就自動的產生八個時鐘 當然 這個單片機必須帶有SPI接口 如果不帶着SPI接口怎麼辦 單片機就用 你像AT89S51用IO口這個軟件來模擬 來模擬這些同步時鐘 那麼八個時鐘 每一個時鐘對應一個數據位 那麼它的格式呢 就是高位在前 低位在後 那麼大家注意 它伴隨着同步時鐘 實際上大家注意 對應一個時鐘位 那麼要對數據線進行採樣 那麼 SPI系統裏面 擴展的各種外圍器件呢 有的是在這個時鐘線的上條沿 你去採樣對得起作用 有的是在時鐘的下降沿 對得起作用 所以這個大家要注意 那麼SPI這個速傳速率呢 最高時候能達到每秒1.05兆位 1.05兆位 這個數據傳輸率呢 也不低 不低 好 那麼大家看就剛纔說的 你看這個 SPI的時鐘 啓動的話呢 它自動發出八個數據位 高位先發高位後發低位 那麼這時候呢 加到這個SPI器件的片線端 一定要有效 那麼大家注意 摩托羅拉公司推出的SPI接口 實際上它本身也提供了一套 具有SPI接口的單片級和外圍接口芯片 大家注意 這個SPI接口的器件 現在呢 各大公司都在做 所以大家在做SPI接口 使用SPI接口進行系統擴展的話呢 非常方便 爲什麼呢 各大公司都推出一系列具有SPI接口的外圍接口芯片 單片機 大家一定要注意 包括我們下一期要學的DSP選修課 那麼這些控制用的DSP 包括現在各種各樣的增強型單片機 都帶有這個SPI接口 比如說大家看一看 比較常見的外圍接口芯片 比如說存儲器MC MC表示摩托羅拉器件 2814 另外呢 還有顯示驅動器MC14499和MC14489 大家注意 你這顯示驅動器芯片 它就掛到SPI總線上 然後呢 它就可以驅動顯示器顯示 所以我們大家做一個測量系統的話 基於SPI的測量系統的話呢 你可以接上這些顯示驅動器 控制那些LED數碼管顯示 那麼大家注意 一般外圍器件 我們都把它叫做重器件 主器件指的是單片機 它具有控制作用 重器件一般說來都要帶有SPI接口 這個SPI接口呢 現在使用比較廣泛 大家都認可它 所以很多公司做的一些器件呢 都帶有SPI接口 那麼已經說了 各大公司生產的單片機 現在的單片機 由於集成電路技術的飛速發展 大部分都帶SPI接口 所以大家將來進行系統設計的時候 除了我們前面介紹的 並行擴展技術以外 還要考慮使用串營擴展技術 接口非常簡單 下面大家看一個例子 設計一個單片機和串型AD轉合芯片 TLC2543的SPI接口 並且把它驅動程序變出來 大家注意 由於現在這是美國TIA公司推出的 AD轉合芯片是串型 串型總線 這是美國TIA公司非常有名的一個 做生產DSP和單片機的公司 那麼它的串型AD轉換器 現在用的比較廣泛 那麼前面我們講的12位DA並行擴展 單片機擴一個12位的DA 那廣數據線就12條 當然實際上是和單片機的P0口相連 它數據線12位要和單片機的P0口相連 那麼現在要採用這個串型AD 它就是一個12位分辨率的 連接的話就是按SPI總線規範來連接 TLC2543這是一個非常經典的 AD轉換器SPI接口 那麼它的分辨率12位 轉換時間1微秒 所以現在好多人的AD轉換器接口 只要這個轉換時間夠的話 它就採用這種方案來設計一個 比如說我們拿來測電壓 單片機加AD就可以測電壓 所以這個芯片的性能還比較高 那麼大家看一看 它片內有一個14路的模擬開關 注意這14路的模擬開關 可以對11路的模擬輸入量 要檢測11路的模擬輸入量 還有3路的內部測試電壓 進行AD轉換 所以這個方案大家注意 也是一個非常好的 SPI總線的應用方案 下面先看一下圖 就是系統結構圖 這邊是單片機 利用了4根L口線 P1口的4根L口線 大家注意 這個芯片是TLC2543 12位AD轉換時間1微秒 那麼大家看 它們之間的連接 這個是同步失蹤 這個是 注意 它的數據輸入短 就是控制它 這個是數據輸出短 是幹嘛的呢 是對這邊模擬電壓進行轉換 然後它的數據輸出 轉換成的數量 這個是片選端 用P1.3口線來進行控制 那麼大家看 這個AD轉換接口電路非常簡單 還12位的 同學可以把這個接口電路 推廣到14位的16位的 有時候我們在設計一個 數據採集系統的話 它往往要求分辨率更高 比如說14位的16位的 那麼TI公司 它做的AD芯片 做了一個大系列 裏面12位14位16位 實際上這個工作原理都是一樣的 對吧 工作原理都是一樣的 好 那麼這些模擬量 大家注意看 11路模擬量 通過這 它還能對內部的 有個測試電壓 三路進行檢測 所以這個芯片呢 和這個與單片機的接口電路設計方案 大家要把它儘量掌握 這個掌握 下面我們介紹一下軟件編程 講軟件編程之前呢 我們把連線再說明一下 剛纔看的時鐘 還有data input 還有片顯端 由單片機的P1.0 1.1和1.3來控制 注意 轉換完畢的結果的輸出數據 由單片機P1.2串線接收 那麼單片機呢 要寫這個 TLC2543呢 是通過什麼呢 P1.1引腳 把這個命令字呢 寫到TLC2543裏面 大家可以看這個 看這個 這個是單片機往 這芯片裏寫一些命令 命令呢 包括對這芯片的處理化設置 轉換完的AD結果呢 從這讀到單片機裏面 然後大家注意 這個就是輸入輸出的同步時鐘 所謂同步同步 是指這個信號 這個時鐘 每一個時鐘位和你寫的 或者讀的那些數字量啊 一位一位都對應的 這個是片顯端 另外呢 大家注意 我們下面要介紹的程序呢 就是選擇IN0 A是模擬的意思 IN0這個通道 一共可以對11路的模擬量進行數據採集 那麼轉換結果 大家一定要注意是12位 那麼他是怎麼讀寫的話 大家一定要注意 TI公司的這種AD轉換器呢 他挺有特性 大家一定要注意 結果12位呢 得分兩次往裏讀 因爲他看到前面時序了 一次呢 是八位 那麼這12位呢 一次讀不了分兩次 大家注意 我們先把這個前提整明白 你才能看懂下面的程序 先讀入裏面的八位轉換結果 應當是12位結果 先讀入八位 讀入八位 把這八位轉換結果送到單面機裏 讀進來 然後再寫入轉換命令 大家注意 這時候我這一次讀結果和我這一次要寫的命令 尤其是這一次寫的命令 是下一次進行AD轉換的轉換命令 有關這些命令呢 大家可以看看TLC2453的說明書 然後呢 大家注意再讀 所以呢 這個子程序編寫要注意怎麼來控制呢 先串着讀入八位AD轉換結果 然後再寫入轉換命令 然後寫入這次寫入的轉換命令 是下一次 就他的AD轉換結果是下一次才能讀 這個大家一定要 實際上剛纔這一次讀的八位轉換結果 是上一次往裏面寫的命令 然後呢 結果這一次才能往裏讀 所以先讀八位 再寫入八位轉換命令 然後再讀那四位 明白這個邏輯關係以後 時序關係 我們就可以看到下面的程序 來理解他是怎麼 爲什麼要這麼編 這裏剛纔已經反覆強調 他每次讀取的轉換結果都是上一次 你寫入的轉換命令的轉換結果 你這次往裏寫的命令是下一週期呢 才能被串行讀出來 所以呢 大家注意 當你開始啓動2543AD轉換器的時候 第一次讀取的結果 一般情況下都不要 不可能準確 因爲什麼呢 他要進行一些內部調整啊 大家應當知道這個明確這個事實 所以你單片機擴展2543的時候呢 第一次讀的結果 一般情況下都應該把它丟棄掉 不準 好 下面看程序啊 大家注意 這是定義了一些單元啊 6F這是命令存儲單元 就是你要單片機控制2543AD進行工作的話呢 先發個命令 這個呢 是存儲結果的高把位單元 6E呢 高四位單元是6E 低把位單元的是6D 所以你12位轉換結果要存到6E和6D裏面 P1.0呢 實際上是作爲他模擬SPI口 因爲89S51單片機沒有這個SPI口 我們完全可以用軟件一根IO口線來模擬 那模擬這個SPI裏面 這接口的始終信號 P1.3呢 是片選段啊 片選段 他爲第一的話就選中2543 08大家注意看啊 先最開始把Clock清零 是單片機控制Clock IO Clock的引腳 P1.0引腳爲低電平 下一個把P1.3這個引腳也清零 實際上說穿了 選中這個芯片 TLC2543 然後母08H送到R2 這幹嘛呢 因爲你讀數據串着讀 一次讀進來以爲你要讀八次 要讀八次 然後大家注意 你這回先讀八位以後啊 低把位讀進來以後 再往裏寫個命令 這個這次寫的命令 下一次他的轉換結果纔有效 就是說下一次才能讀出來 所以你那個轉換命令 大家注意事先 事先存到這個符號地址裏面 這符號地址 大家注意啊 就存到這裏面啊 把命令先放到這裏 好了大家看 把它先送到A 把送到A了 這時候你要記住 A裏面存的是轉換命令 然後下面就開始進行這接口操作 先把P1.2引腳 就是AD轉換器的數據輸出 就上一次送完命令的轉換結果讀到C位裏面啊 大家注意啊 直接送到C A累加器的進位位 實際上是一位單片機的地累加器 然後大家注意啊 把這個A裏的內容右移 大家挺奇怪 先把這個轉換結果的一位讀進來 然後再把這個A裏的 這個結果呢 右移實際上大家注意 這個是帶標誌位的右移 實際上剛纔的第一位數據進來以後 在CY標誌位裏面 然後把A累加器結果右移 什麼意思呢 實際上把第一位轉換數據 大家看一下 對看這個啊 這個是C累加器 剛纔從1.2G引腳讀進來讀到這裏 然後用下面的RC指令 把整個結果往右移一位 右移啊 這裏面裝的G7到G0什麼的 就我剛纔說的下 就是要寫入的轉換命令 好了 大家看一下 我這麼右移一下呢 這個G0呢 到這兒 進到這位了 你剛纔讀進來的一位轉換結果呢 移到這個地方 這個地方是個技巧 它是先讀第八位數據裏面的一位 然後一移 你事先要把命令寫到這裏面 移這麼右環移的話呢 命令的這一位G0 你看通過它就進到這兒 然後下一條指令幹嘛呢 再把這個命令的這一位往外發 把命令的這一位往外發 所以大家看一下啊 大家看這是右移那條指令 就是剛纔那圖裏面 然後大家注意 這個就把這一位的命令的G0 那個命令往外發 發到哪呢 通過誰往外發 P1.1往外發 然後呢 大家注意 這四條藍顏色標誌的指令呢 是表示要產生一個脈衝 因爲剛纔看見 持續每一位要對應一個脈衝 每一位要對應一個脈衝 這個用軟件來模擬那個脈衝 通過哪往外發呢 通過P1.0端 P1.0就我們剛纔講的 SPI接口的clock端 就時鐘端 這個來模擬一個時鐘 什麼意思呢 這一位出去了 讀進了一位又出去一位 然後呢 大家注意這個就判一下R2是否爲0 R2初值是多少 08 因爲實際上要進行第一把位的讀入 完了送出八位命令 所以R2來這麼一次就把它減1 是否爲0呢 這八次轉換是否完呢 如果非0的話 再跳到前面loop1呢 對吧 跳到這個地方loop1 不會0 說明這八次讀入呢還沒完 八位嘛 那怎麼辦 沒讀完就反覆進行這個循環 讀完了 大家注意 你這轉換結果 按照我們剛纔那圖 大家注意 經過八次移位以後 這個轉換結果都不都在這呢 轉換結果 是吧 八位轉換結果 然後怎麼辦呢 就把它送到A累加器裏面 大家注意 八位轉換結果 第一把位轉換結果在這 把裏面的八位轉換結果送到這個單元裏面 然後再把A累加器清零 然後再讀入高四位 讀入高四位做好準備 然後呢 大家注意 這四條指令呢 來產生一個魔力的失蹤脈衝 然後大家注意 把R裏面存的是零四 那麼實際上就要讀進來高四位 高四位 當然如果減到零就往下執行 高四位轉換結果呢 就存到這個結果的高四位 就這個單元裏面 然後呢 再把這個單元裏面的高低四位轉一下 Swipe什麼意思 高低四位互換 然後就行了 然後呢 大家注意 下面這個呢 等你四位都讀完了以後呢 大家注意 最後要把失蹤讓它無效 把它只一就行 把P1.0那個演講失蹤輸出端呢 只一失蹤無效 那你這個12位AD轉換結果 加上八位命令 就已經發送完了 所以大家一定要注意把這個圖看明白啊 這個圖一定看明白 這個就是把高八位的低八位的結果 和往外發的命令同時進行了 這實際上利用一個什麼技巧呢 他先第一次先讀命令的結果的最低位 最高位來了 然後下一次再往外送 結果進來以後 還疑一次 又還疑一次 然後呢 最低位這個命令啊 就進到這一還疑 進到這位 然後再從他往外出 再從他往外出 這樣讀進低八位結果一位 送出一位命令 命令是八位組成的 低八位結果也是八位 這樣的話呢 他這個編程的話就很好的利用了這還疑指令 當然這是我們只要實現這功能就行了 那麼拔次又一以後 大家注意你這八個命令位啊 也都全都通過這塊出去了 然後你低八位轉換結果也讀進來 這裏圖裏面沒有給出高四位的一位結果 大家呢 完全可以照這個規律呢 把它畫出來 根據那個指令啊 根據那子程序 好 還有一種Makerware這個總線呢 這個用了我們現在用的不多啊 我們就簡單介紹 大家知道寫到教材裏面 大家看一看啊 那麼這一張的重點呢 實現關鍵在這兒啊 iPhone7總線這個串行擴展 iPhone7總線是目前串行擴展裏面和SPI一樣用的比較多 也就是我們剛纔說的一種線 二種線 三種線 三種線指的SPI 二種線呢 二就是指的iPhone7 一種線就單種線 那麼iPhone7總線誰推出來 飛利浦啊 飛利浦 它實際上大家注意是芯片間的串行擴展總線 大家可以把這個碩寫打開看一下 它就是指一成中文 就是芯片間的串行擴展總線 實際上一個單片機系統就是單片機外擴迎接芯片 通過這兩條線呢 把各個芯片連在一起啊 兩條信號線 一條是數據線 大家記住啊 SDA 另一條呢 是時鐘線 SCL 它們都是雙向的啊 雙向的 那麼所有那些iPhone7器件 就你一個系統 一個單片機 加若干個iPhone7器件 都掛到SDA線上 那麼器件的時鐘線呢 都掛到這個時鐘線上 所以它的系統結構呢 大家看一看 是這樣 看屏幕啊 大家看 就是兩條線 然後呢 時鐘線 SCL 數據線 所有這些器件 大家注意 都是兩條線掛在上面 大家一定要注意啊 這有個上拉電阻 上拉電阻 一會兒我們要注意 爲什麼要有這個上拉電阻 好 這就是iPhone7系統結構 這是目前使用最廣泛的一種單片機串行擴展結構 iPhone7總線也是應用比較廣泛的一個串行總線 好 那麼大家注意 現在有些單片機帶iPhone7接口 有些單片機不帶 比如說我們的AT89S51不帶 但是呢 飛利浦的 比如說原來的804152這個單片機 它就帶iPhone7總線接口 那麼現在的單片機 增強型 擴展型的 各種各樣的單片機 一般都帶iPhone7接口和SPI接口 這個大家要引起注意 我們將來進行系統設計的話 尤其是要很好的利用這串行擴展技術 它直接通過這個串行總線和各個器件相連 好 那麼iPhone7這個總線 它實際上採用純軟件尋址 不像SPI還得需要片選 這樣的話呢 這個總線數量就可以大大減化 就兩根線就可以了 兩根線 一根時鐘線 一根數據線 那麼它也分爲主器件 重器件 大家要注意 主器件一般就是來控制iPhone7系統運行 來啓動數據的發送 控制發出時鐘信號 另外呢 傳送結束的話呢 要發出中止信號的器件 這個一般都由單片機來擔當 那麼重器件 重器件就是各種各樣的外圍擴展器件 包括存儲器啊 LED LCD驅動器啊 ADDA啊 還有時鐘日曆這些器件 那麼大家注意 這重器件一般都要帶iPhone7接口 所以大家呢 設計一個系統的話 你查各種外圍器件的話 你可以查這些帶有iPhone7接口的器件 現在這些器件都品種都比較豐富了 比較容易買到啊 非常好買 好 大家要注意 當iPhone7總線空閒的時候 不工作的時候 沒有數據進行傳輸的話 它的數據線和它的時鐘線 這兩條線都應當是高帶的電路 大家注意 它這個iPhone7外圍器件設計的時候 都是漏級開路或者極電級開路 所以掛到總線上的話 應當加一個上拉電阻 使它在不工作的時候 iPhone7總線的這兩條線都爲高電平 所以大家看一看 這兩條線都通過一個上拉電阻 接到電源上 好 那麼大家還要注意 這種連接方法實際上它是限餘的 什麼意思呢 各個器件漏級開路 都通過總線上掛上拉電阻 與正負相連 那麼大家一定要注意 它是限餘的關係 爲什麼是限餘的關係呢 大家都併到這根線上 只要有一個器件的這根線爲低電平 整個這種線就由高電平變爲低電平 大家一定要注意這個特點 也就掛到這一條線上的這些器件 大家注意看 這些器件 只要它一根線爲低電平 整個這根線就一定爲低電平 爲什麼呢 它們是極電極開路 已經構成了限餘的邏輯關係 好 所以它們是限餘的關係 那麼在不工作的話 這兩條線都應當上拉爲高電平 那麼道理很簡單 你接了上拉電阻 只要它不工作 沒有任何器件去把這兩根線拉低 那它一定就是高電平 那麼這裏面大家一定要注意 這個時鐘線上的時鐘信號 對數據線上各器件之間的數據傳輸 起到同步控制作用 換句話說 時鐘信號控制了數據線上的數據傳輸 所以大家一定要注意 數據線上的數據起始位 終止位和數據的有效性都要通過 都要根據SDA這個數據線上的時鐘 這時候你要看 這個是數據線 你還要看對應這時候的SCL線 就是時鐘線 它是什麼狀態來判斷它們的 那麼標準iPhone7的數傳輸率是100K 就是標準的iPhone7模式 如果你採用高速模式的話 它的是每秒是400K 標準iPhone7模式是100K 高速模式是400K 這什麼意思呢 每秒多少K位 另外大家注意iPhone7總線上 剛纔我們大家看到的結構就兩根線 大家都往上掛 那麼能夠掛多 它的負載是多少呢 負載量 這個不是由它的電流負載來決定的 而是由電容負載來決定的 一般注意每一個器件 就是每個節點的器件接口 它都有一個等效電容 如果連的器件越多 它的電容值就越大 電容值越大就會造成什麼呢 你進行01信號 數字信號容易造成傳輸的延遲 所以總線上允許的器件數 大約是這樣 器件的總的電容量 小於等於400pF 如果你在總線上加驅動器 可以達到4000pF 這樣的話 你就可以計算出總線長度 和連接器件的數目 這個裏面大家一定要注意 就這兩條線大家都往上掛 我們可能有的同學瞭解 就學過工業控制總線裏面 有個叫CAN總線 結構也是這樣的 兩條線 大家都往上掛 但是這個一定要注意 一個是時鐘線 一個是數據線 而那個實際上就是一個數據的 輸入線和輸出線 那麼結構非常類似 那麼它倆的區別在哪呢 大家一定要注意 有一個思考問題是這麼問的 iPhone7總線結構和CAN總線結構非常相似 它們的差別在哪 CAN總線結構就這兩條線 是連在它是工業線上用的總線 可以達到1000多米 那麼工業線上的好多測控元件 都會掛到這兩條線上 而這iPhone7總線 是單片機系統裏面 芯片間的互相連接總線 它這兩個信號 一個是時鐘信號 一個是數據信號 而CAN總線那兩條線 是工業線上裏面連接各個功能部件的 一個是數據輸入線 一個是數據輸出線 它是用在兩種不同場合 那個CAN總線是用在工業線上 而這個iPhone7呢 是用在我們線路式處理器 擴展外圍器件的一個芯片間的連接總線 好 我們休息一會兒 再介紹iPhone7