單片機(jī)接口技術(shù)論文
單片機(jī)接口技術(shù)論文
接口是指各種不同特性部件的相互交接部分。對于單片機(jī)，CPU與其它外圍電路和部件相互交接的部分就是接口。學(xué)習(xí)啦小編為大家整理的單片機(jī)接口技術(shù)論文，希望你們喜歡。
單片機(jī)接口技術(shù)論文篇一
單片機(jī)接口技術(shù)概述
摘要：本文首先介紹了單片機(jī)接口技術(shù)的特點(diǎn)，之后對PS/2鼠標(biāo)接口單片機(jī)設(shè)備進(jìn)行擴(kuò)展，主要完成了串口轉(zhuǎn)PS/2鼠標(biāo)硬件和軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞：單片機(jī);接口技術(shù);PS/2
中圖分類號：TP368文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1007-9599 (2011) 24-0000-01
Interface Technology Overview
Xu Liyuan
(Tianjin Polytechnic University,School of Computer Science&Software Engineering,Tianjin300387,China)
Abstract:This paper describes the characteristics of the single-chip interface technology to be extended to complete the serial port to PS/2 mouse hardware and software architecture design,followed by the PS/2 mouse interface microcontroller devices.
Keywords:SCM;Interface technology;PS/2
接口是指各種不同特性部件的相互交接部分。對于單片機(jī)，CPU與其它外圍電路和部件相互交接的部分就是接口。接口又分為和軟件部分硬件部分。接口軟件則是指為實(shí)現(xiàn)信息交換而設(shè)計(jì)的程序;硬件接口是指兩個部件實(shí)體之間的連線和邏輯電路。在現(xiàn)在所掌握的技術(shù)條件下，硬件接口都必須得到相應(yīng)的接口軟件的支持。
一、單片機(jī)接口技術(shù)的特點(diǎn)
單片機(jī)本身已經(jīng)具備了一些常用的功能部件，而且我們知道單片機(jī)的應(yīng)用主要是面向測控系統(tǒng)，因此，與通用計(jì)算機(jī)的接口技術(shù)相比較，單片機(jī)的接口技術(shù)有以下特點(diǎn)。
(一)單片機(jī)的接口往往更側(cè)重于人機(jī)接口和控制接口。通用微機(jī)的人機(jī)界面是標(biāo)準(zhǔn)鍵盤和顯示器，較之單片機(jī)的人機(jī)接口要復(fù)雜，同時功能也強(qiáng)得多。PC機(jī)的鍵盤本身就是一個單片機(jī)系統(tǒng)，可以對100多個鍵進(jìn)行掃描，并具有消除抖動和重鍵處理等功能。另外，通用計(jì)算機(jī)不是面向測控應(yīng)用的，因此通常不具備測控接口。如果需要，也必須使用擴(kuò)展板。
(二)單片機(jī)的接口往往都是由用戶自行設(shè)計(jì)的，而且不會有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)格。而且同一種功能也可以采用不同的接口設(shè)計(jì)方案。而對于通用微型計(jì)算機(jī)的接口部件一般是已經(jīng)設(shè)計(jì)好的，用戶也只能使用它所提供的功能，卻不能更改其原有的設(shè)計(jì)。因此，單片機(jī)的接口設(shè)計(jì)往往需要更多的技巧和經(jīng)驗(yàn)。
(三)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的規(guī)模通常都比較小，存儲器的容量也不大。因此，很少采用大容量的存儲器，而且通常只采用靜態(tài)存儲器，很少采用動態(tài)存儲器。另外，也很少采用外部存儲器(軟盤、硬盤等)。而在通用微型計(jì)算機(jī)中，通常都采用大容量的動態(tài)存儲器，軟盤和硬盤更是必不可少的大容量的外部存儲器。
二、單片機(jī)接口技術(shù)的應(yīng)用――PS/2接口技術(shù)
作為一個出現(xiàn)較早的輸入接口，基于PS/2的開發(fā)技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，但是這些成熟的技術(shù)主要掌握在部分主板開發(fā)商和鼠標(biāo)鍵盤開發(fā)商手上。而且PS/2協(xié)議的官方參考資料已經(jīng)很難找到，所以本課題將以監(jiān)控并分析PS/2鼠標(biāo)在實(shí)際工作中的數(shù)據(jù)流并結(jié)合前人開發(fā)經(jīng)驗(yàn)心得為主要開發(fā)依據(jù)，通過不斷調(diào)試改進(jìn)來完成PS/2鼠標(biāo)接口的開發(fā)。
PS/2鼠標(biāo)和鍵盤履行一種雙向同步串行協(xié)議。換句話說每次數(shù)據(jù)線上發(fā)送一位數(shù)據(jù)并且每在時鐘線上發(fā)一個脈沖就被讀入。鍵盤/鼠標(biāo)可以發(fā)送數(shù)據(jù)到主機(jī)而主機(jī)也可以發(fā)送數(shù)據(jù)到設(shè)備，但主機(jī)總是在總線上有優(yōu)先權(quán)，它可以在任何時候抑制來自于鍵盤/鼠標(biāo)的通訊，只要把時鐘拉低即可。數(shù)據(jù)傳輸過程中的時鐘始終都由設(shè)備提供，如果主機(jī)要想設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)就必需先告訴設(shè)備產(chǎn)生一個時鐘信號。
(一)硬件結(jié)構(gòu)基本設(shè)計(jì)。PS/2接口與單片機(jī)可以直接連接，將單片機(jī)的VCC和GND分別與PS/2接口的4號和3號針腳連接，實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的供電。將P2.0和P2.1分別和PS/2接口的1號和5號針腳連接，作為數(shù)據(jù)線和時鐘線實(shí)現(xiàn)單片機(jī)到PS/2接口的信號傳輸。
在單片機(jī)的P2.2-P2.7引腳上連接六個按鍵，分別用來模擬鼠標(biāo)的上下左右移動以及鼠標(biāo)的左右鍵。該模塊用來測試PS/2接口設(shè)備的基本功能。P1口接8個發(fā)光二極管，在調(diào)試和測試中顯示相關(guān)內(nèi)容。P3.0-P3.1接串口模塊，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和PC的通信，該模塊用于擴(kuò)展和測試。
下面介紹PS/2接口設(shè)備與PC通過串口的連接：
這個模塊是一個擴(kuò)展和測試模塊，用來實(shí)現(xiàn)串口轉(zhuǎn)PS/2接口，并且可以測試PS/2接口的功能和性能。
通過串口將PC機(jī)同PS/2接口設(shè)備連接，在PC機(jī)上編寫測試軟件，測試軟件通過串口向單片機(jī)發(fā)送一定的鼠標(biāo)數(shù)據(jù)報(bào)，設(shè)備將這些數(shù)據(jù)報(bào)轉(zhuǎn)發(fā)到PS/2接口，這樣使得調(diào)試更加方便靈活，同時也實(shí)現(xiàn)了本課題的PS/2接口設(shè)備的一個擴(kuò)展應(yīng)用。
51單片機(jī)有一個全雙工的串行通訊口，所以單片機(jī)和電腦之間可以進(jìn)行串口通訊。但是電腦的串口是RS232電平的，而單片機(jī)的串口是TTL電平的，兩者之間必須有一個電平轉(zhuǎn)換電路，我們采用了三線制連接串口，也就是說和電腦的9針串口只連接其中的3根線：第5腳的GND、第2腳的RXD、第3腳的TXD。這是最簡單的連接方法。
(二)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。PS/2接口設(shè)備的軟件主要包括六個部分：PS/2接口驅(qū)動模塊，Reset模式處理模塊，stream模式處理模塊，顯示處理模塊，按鍵處理模塊，主程序模塊。
各模塊的功能如下：(1)PS/2接口驅(qū)動模塊：實(shí)現(xiàn)對PS/2接口的基本操作，包括向PS/2口發(fā)送一個字節(jié)數(shù)據(jù)，從PS/2口接收一個字節(jié)數(shù)據(jù)等操作的實(shí)現(xiàn)。(2)Reset模式處理模塊：完成Reset模式操作。(3)Stream模式處理模塊：完成Stream模式操作，提供發(fā)送一個完整鼠標(biāo)數(shù)據(jù)報(bào)的函數(shù)。(4)顯示處理模塊：提供用于調(diào)試和測試的顯示函數(shù)。(5)按鍵處理模塊：用六個按鍵分別模擬鼠標(biāo)的上下左右移動和左右鍵，當(dāng)按下某個按鍵時產(chǎn)生相應(yīng)的鼠標(biāo)數(shù)據(jù)報(bào)，并調(diào)用Stream模式處理模塊中的發(fā)送鼠標(biāo)數(shù)據(jù)報(bào)函數(shù)，數(shù)據(jù)包發(fā)送到主機(jī)。(6)主程序模塊：協(xié)調(diào)各模塊穩(wěn)定運(yùn)行。
(三)PS/2鼠標(biāo)接口設(shè)備狀態(tài)轉(zhuǎn)換。通過分析PS/2鼠標(biāo)在實(shí)際使用過程中的信號了解到，在鼠標(biāo)上電一定時間后主機(jī)會向鼠標(biāo)發(fā)送多次復(fù)位信號，鼠標(biāo)上電機(jī)進(jìn)入Reset模式。Reset模式下主機(jī)會對鼠標(biāo)進(jìn)行檢測和配置，這個過程也被叫做鼠標(biāo)的初始化。主機(jī)在重新啟動和休眠喚醒時也會讓鼠標(biāo)進(jìn)入Reset模式并初始化鼠標(biāo)。Stream模式下設(shè)備可以向主機(jī)發(fā)送鼠標(biāo)數(shù)據(jù)報(bào)，當(dāng)然主機(jī)在這個時期也可能短暫的抑制鼠標(biāo)數(shù)據(jù)報(bào)的發(fā)送。
參考文獻(xiàn)：
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單片機(jī)接口技術(shù)論文篇二
單片機(jī)接口技術(shù)的特點(diǎn)與應(yīng)用設(shè)計(jì)分析
摘 要 單片機(jī)接口技術(shù)比計(jì)算機(jī)接口技術(shù)更加容易控制，具有較小的規(guī)模，存儲容量不算很大。其接口的部分是由不同特性的部件進(jìn)行交接的。尤其是對于單片機(jī)來說，它的接口就是CPU與其他外圍電路的部件來進(jìn)行交接的。本文簡要敘述了單片機(jī)接口技術(shù)的特點(diǎn)，并且論述了這種技術(shù)在PS/2接口技術(shù)中的應(yīng)用，從而完成鼠標(biāo)硬件以及軟件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，僅供大眾參考。
【關(guān)鍵詞】單片機(jī) 接口技術(shù) 特點(diǎn) 應(yīng)用設(shè)計(jì)
接口指的是具有不同特性的部件在一起交互交接的部分。對于單片機(jī)來說，它的接口就是CPU與其他外圍電路以及部件來進(jìn)行交接的。而接口又可以分為軟件部分和硬件部分。接口的軟件部分指的是為了實(shí)現(xiàn)信息的交換而進(jìn)行設(shè)計(jì)的程序;解救的硬件部分就是指連接兩個實(shí)體部件的連線以及邏輯線路。在我國目前所掌握的技術(shù)條件下來看，要想實(shí)現(xiàn)硬件部分的對接，就一定要得到其相應(yīng)的軟件接口的支持才可。
1 單片機(jī)接口技術(shù)的特點(diǎn)
由于單片機(jī)本身就已經(jīng)具備了部分常用的功能部件，并且主要面向測控系統(tǒng)，所以，單片機(jī)的接口與通用計(jì)算機(jī)接口技術(shù)相比具有以下三方面的特點(diǎn)。
第一，單片機(jī)的接口設(shè)計(jì)更加側(cè)重于測控接口和人機(jī)接口。一般常用的危機(jī)的人機(jī)界面都是用的是標(biāo)準(zhǔn)鍵盤和顯示器，它與單片機(jī)的人機(jī)接口相比顯得更加復(fù)雜，但是卻又更加多的功能。由于PC機(jī)本身的鍵盤屬于一個單片機(jī)系統(tǒng)，能夠?qū)?00多個鍵同時進(jìn)行掃描，還有消除抖動以及重鍵處理等方面的功能。除此以外，一般的通用計(jì)算機(jī)并不能夠面向測控應(yīng)用，所以不具備測控接口的功能;要想其能夠進(jìn)行測控應(yīng)用，就必須要增加擴(kuò)展板。
第二，一般單片機(jī)的接口是由用戶自己進(jìn)行設(shè)計(jì)的，并且一般沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)格。即使是同一種功能的單片機(jī)接口也能夠采用不同的設(shè)計(jì)方案。但是一般通用微型計(jì)算機(jī)的接口都是在之前已經(jīng)設(shè)計(jì)好的，用戶只能夠選擇其不同的功能，并不能夠根據(jù)自己的喜好來進(jìn)行設(shè)計(jì)。所以，對于單片機(jī)的設(shè)計(jì)需要加入更多的技巧和經(jīng)驗(yàn)。
第三，一般單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的規(guī)模相對來說都比較小，并且也沒有足夠大的存儲容量。所以，單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)基本不采用大容量的存儲器，一般也都只使用靜態(tài)的存儲器，而很少使用動態(tài)的存儲器。此外，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)也較少使用軟盤、硬盤之類的外部存儲器。但是在通用的微型計(jì)算機(jī)中，大部分采用的都是大容量的動態(tài)存儲器，并且使用的外部存儲器也都是類似于軟盤和硬盤等的大容量存儲器。
2 單片機(jī)接口技術(shù)在PS/2上的應(yīng)用
PS/2是一個出現(xiàn)比較早的輸入接口，其接口技術(shù)和開發(fā)技術(shù)也都比較成熟，可是這種成熟的技術(shù)并不是被大眾掌握的，而僅僅掌握在一部分的主板開發(fā)商以及鼠標(biāo)鍵盤的開發(fā)商手中。并且我們也很難找到PS/2協(xié)議方面的官方參考資料。PS/2鼠標(biāo)與鍵盤都需要履行雙向同步串行的協(xié)議，也就是只要數(shù)據(jù)線上發(fā)出了一個數(shù)據(jù)，同時在時鐘線上打出一個脈沖就能夠被PS/2讀入。同時，鍵盤和鼠標(biāo)既能夠把數(shù)據(jù)發(fā)送到主機(jī)上，也能夠接收到主機(jī)發(fā)過來的數(shù)據(jù)，但是在總線上具有優(yōu)先權(quán)的是主機(jī)，主機(jī)只用把時鐘拉低，就能夠在任何時候都能夠阻斷鍵盤或者鼠標(biāo)的通訊。并且在數(shù)據(jù)的傳輸過程中，時鐘一直都是由設(shè)備提供的，即使主機(jī)想通過設(shè)備來發(fā)送數(shù)據(jù)，也需要提前告訴設(shè)備，讓設(shè)備產(chǎn)生一個可以利用的時鐘信號。
2.1 PS/2接口硬件結(jié)構(gòu)的基本設(shè)計(jì)
PS/2的接口能夠與單片機(jī)進(jìn)行直接連接，只需要把單片機(jī)中的VCC與GND兩個接口分別與PS/2中的4號與3號針腳進(jìn)行連接，就能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備的供電。如果把P2.0與P2.1的接口與PS/2的1號與5號接口進(jìn)行針腳的連接，就能夠數(shù)顯數(shù)據(jù)線與時鐘線的單片機(jī)與PS/2的信號傳輸。
如果在單片機(jī)的引腳上連續(xù)按P2.2至P2.7六個鍵，就能夠來模擬鼠標(biāo)的上下左右移動，也能夠模擬鼠標(biāo)的左右鍵。用這個模塊就能夠測試出PS/2接口的基本功能。要想調(diào)試和測試其相關(guān)的內(nèi)容，就需要通過P1接口上的八個發(fā)光二極管來調(diào)試。而通過P3.0至P3.1的接串口模塊，就能夠?qū)崿F(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)接口的通信，也可以用這個模塊來進(jìn)行擴(kuò)展與測試。
2.2 PS/2接口的軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
PS/2的接口設(shè)備軟件主要是由以下六個部分組成，筆者在此介紹每個模塊不同的功能。第一，PS/2接口驅(qū)動模塊能夠?qū)崿F(xiàn)PS/2接口對接的基本操作，能夠像PS/2接口發(fā)送一個字節(jié)的數(shù)據(jù)，也能夠接收一個字節(jié)的數(shù)據(jù);第二，reset的模式處理模塊能夠完成reset相關(guān)的模式操作;第三，stream的模式處理模塊能夠完成stream相關(guān)的模式操作，并且能夠發(fā)送一個完整的函數(shù);第四，顯示處理模塊能夠提供調(diào)試以及測試方面的顯示函數(shù);第五，按鍵處理模塊，能夠通過上面的六個按鍵來模擬鼠標(biāo)上下左右的移動以及左右鍵，如果按下了某一個鍵，就能夠產(chǎn)生與之對應(yīng)的鼠標(biāo)數(shù)據(jù)，并且能夠通過按鍵來調(diào)用stream模式中的數(shù)據(jù)函數(shù)，然后通過數(shù)據(jù)包將數(shù)據(jù)函數(shù)發(fā)送給主機(jī);第六，主程序模塊能夠協(xié)調(diào)接口設(shè)備中各類模塊的穩(wěn)定運(yùn)行。
2.3 PS/2的鼠標(biāo)接口設(shè)備狀態(tài)的轉(zhuǎn)換
通過對PS/2是鼠標(biāo)實(shí)際應(yīng)用，我們可以了解到：當(dāng)鼠標(biāo)的上電達(dá)到一定的時間以后，主機(jī)就能夠像鼠標(biāo)發(fā)送信號，同時鼠標(biāo)上的電機(jī)也會隨即進(jìn)入到reset模式。在這個模式之下，主機(jī)可以對鼠標(biāo)進(jìn)行一些配置的檢測。當(dāng)主機(jī)進(jìn)入到了重新啟動或者休眠喚醒的狀態(tài)下時，也能夠使鼠標(biāo)進(jìn)入到reset模式。而在stream模式之下，設(shè)備就能夠向主機(jī)發(fā)送一些鼠標(biāo)的數(shù)據(jù)，并且在這個時期，主機(jī)可以短暫的抑制鼠標(biāo)的數(shù)據(jù)發(fā)送。
3 結(jié)束語
綜上所述，本文總結(jié)了單片機(jī)接口技術(shù)與通用計(jì)算機(jī)接口技術(shù)的不同點(diǎn)，主要包括人機(jī)接口、控制接口、是否是用戶自行設(shè)計(jì)、系統(tǒng)的規(guī)模與儲存容量等方面進(jìn)行了對比;同時分析了單片機(jī)接口技術(shù)的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及鼠標(biāo)接口設(shè)備的狀態(tài)轉(zhuǎn)換，通過這些方面對單片接口技術(shù)做出了詳細(xì)的論述，望對廣大讀者有所幫助。
參考文獻(xiàn)
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作者簡介
劉爽(1986-)，女，漢族，吉林省白山市人，吉林省林業(yè)技師學(xué)院教師，助理講師。研究方向：電氣工程及其自動化方面教學(xué)。
作者單位
吉林省林業(yè)技師學(xué)院 吉林省白山市 134700
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