微控制器原理与接口技术

开始下个周期
由预置计数值，开始减计数 变为0，开始加计数
达到输出比较值，变高
达到输出比较值，变低
开始下个周期
❖同步串行外设接口SPI
（serial peripheral interface）
➢ 概述 串转并和并转串移位寄存器、A/D变换器、LCD控制器，需要同步时钟
➢ 工作原理
从机
➢ 功能框图
移位寄存器
计时操作：随时了解现在时刻的标准时间
✓ PC ▪ RTC-Real Time Clock
▪计数器/定时器-8253、8254、82C54
82C54的体系结构
D7~CDL0K0
数据 缓冲
总线
计数 器0
GATE0
OUT0 读写
计数
逻辑
器1
RD
CLK1
WR
GATE1 控制字
计数
A0
寄存器
器2
OUT1
A1
✓输入捕捉
wenku.baidu.com
➢各功能说明 ✓输出比较
➢各功能说明
✓输出比较
➢各功能说明 ✓PWM输出—脉冲宽度、占空比
脉冲周达期到：预置16值位(T1P6M位xMTOPDMHx:MTOPDMHx:MODL 脉冲宽度T：PMx1M6O位DLTP)M，xC从nV0H开:T始PMxCnVL
达到输出比较值(16位TPMxCnVH: TPMxCnVL )，变低
✓MCU-作为外围模块集成—2
▪ 定时器有很多的应用：利用输入捕捉测量脉宽、测量频率；输出特定的 波形；直接输出脉宽调制波（PWM）；使用输入捕捉配合输出比较来输 出同步波形以及用于延时等
▪ HCS08系列MCU一般有2个定时器模块
➢定时器的 结构及功能
✓每一：
▪8位TPMxSC ▪16位TPMxCNTH: TPMxCNTL ▪16位预置计数器 寄存器， TPMxMODH: TPMxMODL
❖定时器
➢ 概述
✓计算机处理与时间有关的事件——实时时钟：年月日、时分秒 ✓计算机用于工业控制——定时采取参数并进行处理 ✓计算机处理与时间有关的事件的方法——软件方法、硬件方法 ✓硬件方法——硬件电路：计数器、定时器 ✓计数器——累加输入到计数器的个数 ✓计数工作方式——增量计数器、减量计数器
✓定时器——对两事件发生的时间间隔进行计量 ✓定时工作方式——延时操作：只关心时间间隔和延时终到的时刻
❖A/D转换模块
➢ 概述
✓ A/D转换器的作用:模拟信号→数字信号；D/A相反 ✓ A/D转换器的指标 ▪ 工作原理—逐次比较式、双积分式、V/F、Σ—Δ ▪ 精度：转换结果的位数 ▪ 速度： ▪ 非线性 ▪ 接口形式：并行、串行（SPI、I2C等） ▪ 电源与功耗 ▪ 工作环境：电源指标、温度、湿度等
CS
82C54的方框图
D7~D0
CLK0
GATE0 RD#
OUT0 WR#
CLK1 A0
GATE1 A1
OUT1
CLK2
82C54
✓MCU-作为外围模块集成—1
▪ 定时器具有定时溢出、输入捕捉、输出比较、PWM脉冲输出等功能。
❖ 定时溢出：计数器计满后产生标志。 ❖ 输入捕捉：把外部信号发生跳变的时刻记录下来。 ❖ 输出比较：把实际的时间和设定的时间进行比较，符合时输出特定信号。 ❖ PWM脉冲输出：输出周期、宽度（占空比）均可改变的脉冲信号。
CLKSB:CLKSA—— 时钟源选择控制位
PS2:PS1:PS0——定时器分频因子选择控制位
▪各寄存器分析
8位状态和控制寄存器——TPMxCnSC
CHnF——Channel n Flag 1-有输入捕捉、输出比较等发生 0-没有发生输入捕捉、输出比较等
CHnIE——Channel n Interrupt Enable 0 Channel n interrupt requests disabled (use software polling) 1 Channel n interrupt requests enabled
▪ MSnB：MSnA——Mode Select B、A for TPM Channel n ▪ ELSn[B:A]——Edge/Level Select Bits
▪16位寄存器——TPMxCnVH:TPMxCnVL。可读写，2个字节缓 冲机制， 对应2个字节地址
➢各功能说明 ✓输入捕捉
➢各功能说明
✓数据寄存器SPI1D
➢数据时钟时序
在第一个周期开始发生时钟
在第一个周期中间发生时钟
MISO提前半个数据位
MISO拖后半个数据位
SPI与SCI的主要差异
• SPI：同步，传递速度（波特率）：10MHz SCI：异步，传递速度（波特率）：115KHz
• SPI：收发同时进行 SCI：收发分别进行
• SPI：有时钟信号与数据等信号的时间顺序（时序）问题 SCI：无时序问题
✓每个通道：
▪8位TPMxCnSC ▪16位TPMxCnVH: TPMxCnVL
8位TPMxSC
8位TPMxSC
16位TPMxCNTH: TPMxCNTL
8位TPMxSC 8位TPMxSC
16位TPMxMODH: TPMxMODL
8位TPMxCnSC
16位TPMxCnVH: TPMxCnVL
✓各寄存器分析
主
时钟
错误检测 中断控制
引脚控制及引脚
S M
➢SPI寄存器
✓ 控制寄存器SPI1C1
✓控制寄存器SPI1C2
✓ 波特率寄存器SPI1BR
SPI模块波特率＝总线频率/（预分频因子×分频因子）
✓状态寄存器SPI1S
SPRF—SPI Receive Buffer Full Flag SPTEF—SPI Transmit Buffer Empty Flag MODF—Master Mode Fault Flag
预置计数-模计数 TPMxMODH:TPMxMODL –16位寄存器 2MHz，32分频，16μS，1S（62500 16μS）后溢出；
预置值：$F423
✓各寄存器分析
▪ 定时器状态和控制寄存器TPMxSC
TOF——定时器溢出标志位；1-溢出，0-无溢出 TOIE——定时器溢出中断允许位 ；1-允许，0-不允许 CPWMS——PWM中心对齐控制位 ；1-中心对齐，0-其它
▪ 16位的自由运行计数器在TPM允许后，从$0000开始连续 计数，当达到最大值$FFFF时翻转到$0000，同时将状态 寄存器的溢出位TOF置1，然后重新开始计数 。可通过 TPMxCNTH:TPMxCNTL 随时读出。 2MHz，32分频，1.0486 S（65536 16μS）后溢出
✓各寄存器分析