4.5.1 显示器接口设计 4.5.2 键盘接口设计 4.5.3 触摸屏接口设计 4.5.4 嵌入式系统其它接口设计 4.5 人机交互接口 4.5.1 显示器接口设计 4.5.2 键盘接口设计 4.5.3 触摸屏接口设计 4.5.4 嵌入式系统其它接口设计

4.5 人机交互接口 为了使嵌入式系统具有友好的人机接口，需要给嵌入式系统配置显示装置，如LCD显示器以及必要的声响提示等。另外，要进行人机交互，还得由输入装置，使用户可以对嵌入式系统发出命令或输入必要的参数。如输入设备如键盘、触摸屏等。 4.5.1 LCD显示器 LCD（Liquid Crystal Display）是一种耗电少、体积小的数字式显示器件，通过液晶、彩色过滤器过滤广元。在平面面板上显示字符、文字和图像等信息。与阴极射线管CRT相比占用空间小、功耗低、辐射底、无闪烁，降低视觉疲劳。

1、液晶显示器（LCD）概述 在LCD显示器中，显示面板薄膜被分成很多小栅格，每个栅格由一个电极控制，通过改变栅格上的电极就能控制栅格内液晶分子的排列，从而控制光路的导通。彩色显示利用三原色混合的原理显示不同的色彩：此时每一个象素都是由3个液晶单元格构成的。其中每一个单元格前面都分别有红色R、绿色G或蓝色B的过滤片，光线经过过滤片的处理变成不同的色彩。 点阵式LCD由矩阵构成，显示文字字符以及其他符号，常见的点阵LCD用5行8列的点表示一个字符，使用16行16列的点表示一个汉字。LCD驱动器将输入数据转换为激发相应的点所需的电信号。

主要用于显示文本及图形信息。它具有重量轻、体积小、耗电量低、无辐射、平面直角显示以及影像稳定不闪烁等特点，因此在许多电子应用系统中，常使用液晶屏作为人机界面，而且已广泛应用与于各类显示器件上如下图所示。

（1）LCD的分类 液晶显示的原理是液晶在不同电压的作用下会有不同的光特性。一类是STN型液晶属于无源的，这类液晶需要有外部提供光源，根据光源的位置又可以进一步分成反射式和透射式两种。这种液晶显示的成本较低，但有效视角较小，色彩也不够鲜艳。它具有省电的最大优势。其屏幕尺寸一般在5英寸以下（目前较少使用）。 另一类是有源发光器件TFT形式。TFT是薄膜晶体管Thin Film Transitor的缩写，每个液晶就类似是一个可以发光的晶体管。液晶显示屏就是有许多液晶排列成阵列而构成的。

（2）单色与彩色显示器 在单色液晶显示屏中，一个液晶就是一个象素。 在彩色液晶屏中则每个象素由R红、G绿和B兰色三个液晶共同组成。同时也可以认为每个象素背后都有一个8位的寄存器，寄存器的值决定着三个液晶单元各自的亮度。有些情况下寄存器的值并不直接驱动RGB三个液晶单元的亮度，而是通过一个调色板技术来访问，发出真彩色的效果。

在实际现实中如果要为每个象素都配备寄存器是不现实的，实际上只配备了一组寄存器，而这些寄存器依次轮流连接到每一行象素并装入该行的内容，使每一行象素都暂短的受到驱动，这样周而复始将所有的象素行都驱动一遍就显示一个完整的画面。一般为了使人不感到闪烁，一秒钟要重复显示数十帧。LCB一般采用并行传输。

（3）LCD的驱动控制 市场上的LCD有两种模块形式，一种是LCD显示屏后边有印刷板并在板上带有驱动芯片的LCD模块。这种LCD可以方便的与各种单片机使用总线方式来驱动，例如8051但偏激的显示形式就属于这种。 另一种在微处理器芯片上的内置LCD控制器来驱动显示模块（如S3C2410)，它可以支持彩色/灰度/单色三种模式，灰度模式下可支持4级灰度和16级灰度，彩色模式下最多支持256色，LCD的实际尺寸可支持到320×240。

（4）LCD模块的显存控制 从系统结构上来讲，由于显示器模块中已经有显示存储器。显存中的每一个单元对应LCD上的一个点，只要显存中的内容改变，显示结果便进行刷新。于是便存在两种刷新： ①直接根据系统要求对显存进行修改，一种是只需修改相应的局部就可以，不需要判断覆盖等；另一种就是有覆盖问题，计算起来比较复杂，而且每做一点小的屏幕改变就进行刷新，将增加系统负担。 ②专门开辟显示内存，在需要刷新时候由程序进行显示更新。这样，不但可以减轻总线负荷，而且也比较合理，在有需要的时候进行统一的显示更新，界面也可以比较美观，不致由于无法预料的刷新动作导致显示界面闪烁。

前后台双重显示缓存的显示模块结构

在常用的嵌入式LCD屏幕上实现图像和字符的显示具体步骤如下： 首先在程序中配置微处理器GPIO的寄存器，将与LCD连接的引脚定义为所需的功能；将帧描述符定义在SDRAM里，在DMAC被初始化后供DMAC提取；配置LCD控制器的各寄存器；最后建立LCD屏幕上的每一象素与帧缓冲区对应位置的映射关系，将字符位图转换成字符矩阵数据，并且写入到帧缓冲器（也成为显存）里。

（5）工作原理 显存中的每一个单元对应LCD上的一个点，只要显存中的内容改变，显示结果便进行刷新。显示屏可以以单色或彩色显示，单色用1位来表示，彩色可以用8位（256色）或16位、24位表示其颜色。屏幕的大小和显示模式这些因素会影响显存的大小。 显存通常是从内存空间分配所得，并且它是由连续的字节空间组成，而屏幕的显示操作总是从左到右逐点象素扫描，从上到下逐行扫描，直到右下角，然后再折返到左上角。而显存里的数据则是按地址递增的顺序被提取，当显存里的最后一个字节被提取后，再返回显存的首地址。

工作原理 计算机反映自然界的颜色是通过R、G、B值来表示的，如果要在屏幕某一点显示某种颜色，则必须在显存里给出相应每一个象素的R、G、B值。其实现方法有直接从显存中得到和间接得到两种方式。直接得到是指在显存里存放有象素对应的RGB值，通过将该RGB值传输到显示屏上而令屏幕显示。间接得到方式是指显存中存放的并不是RGB值，而是调色板的索引值，调色板里存放的才是RGB值，然后再发送到显示屏上。

（6）调色板技术 在显存与显示器之间还需要有LCD控制器负责完成从现存提取数据，进行处理并传输到屏幕上。例如PXA255微处理器内部集成有LCD控制器，它提供了一个从微处理器到Passive(STN)或Active(TFT)显示屏的接口。LCD控制器由LCD DMAC,输入输出FIFO，内部调色板和寄存器组组成。 当接STN显示屏，并且显示模式为单色或彩色（小于8位/象素）时， LCD控制器采用调色板技术。当接TFT 显示屏时， LCD控制器无需加载数据到调色板中，通过DMAC传输到输入FIFO后，数据又立刻被传输到输出FIFO，然后在屏幕上进行显示。

2、S3C2410 LCD控制器 一般功能：S3C2410 LCD控制器具有一般LCD控制器功能，产生各种信号、传输显示数据到LCD驱动器。 （1）基本特点 有专用DMA 用于向LCD驱动器传输数据 有中断（INT_LCD）

显示缓存可以很大 系统存储器可以作为显示缓存用 支持多屏滚动显示 用显示缓存支持硬件水平、垂直滚屏 支持多种时序LCD屏 通过对LCD控制器编程，产生适合不同LCD显示屏的扫描信号、数据宽度、刷新率信号等。 支持多种数据格式 大端、小端格式，WinCE格式。

（2）支持STN材料LCD 单色显示：每像素2位数据、4级灰度；每像素4位数据、16级灰度。 单色扫描：4位单向、双向扫描，8位单向扫描。 彩色显示：每像素16位数据、65536种色彩，每像素24位数据真色彩。 支持多种LCD屏： 640×480、320×240、160×160等 4MB显示缓存：支持256色的像素数，4096×1024, 2048×2048, 1024×4096等

单色显示：每像素1位数据、2位数据、4位数据、8位数据。 （3）支持TFT材料LCD 单色显示：每像素1位数据、2位数据、4位数据、8位数据。 彩色显示：每像素16位数据、65536种色彩，每像素24位数据、16M种真色彩。 支持多种LCD屏： 640×480、320×240、160×160等 4MB显示缓存： 支持64K色的像素数，2048×1024等。

2）S3C2410 LCD控制器结构与工作原理 （1）控制器结构

（1）LCD控制器结构 主要由6部分组成：时序发生器、LCD主控制器（LPC3600）、DMA、视频信号混合器、数据格式转换器、控制逻辑等。

（2）LCD控制器引脚信号 共41个信号 VD[23:0]：LCD数据 VDEN：数据使能 VCLK：时钟信号 VLINE：行扫描信号 LEND：行结束信号

VFRAME：帧扫描信号 HSYNC：水平同步信号 VSYNC：垂直同步信号 VM：显示驱动交流信号 LCDVF0、LCDVF1、LCDVF2：时序控制信号 LCD_PWREN：面板电源控制信号 LCD_HCLK：时钟面板控制信号 CPV：行同步面板控制信号 STV：帧同步面板控制信号 TP：显示驱动面板控制信号 STH：面板控制信号

（3）LCD控制器专用寄存器 S3C2410的有17个专用寄存器，分为四类，其基地址均为0x4D000000。 控制寄存器（5个，如下表） 描 述 初值 偏址 LCDCON1 LCD控制寄存器1 0x00000000 0x00 LCDCON2 LCD控制寄存器2 0x04 LCDCON3 LCD控制寄存器3 0x08 LCDCON4 LCD控制寄存器4 0x0C LCDCON5 LCD控制寄存器5 0x10

地址寄存器 共3个地址寄存器控制寄存器，如下表所示。 寄存器 描 述 初值 偏址 LCDSADDR1 帧起始地址寄存器1 描 述 初值 偏址 LCDSADDR1 帧起始地址寄存器1 0x00000000 0x14 LCDSADDR2 帧起始地址寄存器2 0x18 LCDSADDR3 虚拟屏地址寄存器 0x1C

共4个颜色配置寄存器，1个抖动模式寄存器，如下表所示。 描 述 初值 偏址 REDLUT 红颜色寄存器 0x00000000 0x20 GREENLUT 绿颜色寄存器 0x24 BLUELUT 蓝颜色寄存器 0x28 DITHMODE 抖动模式寄存器 0x4C TPAL 临时调色存器 0x50

共3个中断寄存器，1个LCD控制器寄存器，如下表所示。 描 述 初值 偏址 LCDSADDR1 中断服务存器 0x0 0x54 LCDSADDR2 中断标志寄存器 0x58 LCDSADDR3 中断屏蔽寄存器 0x3 0x5C LPCSEL LPC3600控制器 控制寄存器 0x4 0x60

3）PXA255 LCD控制单元 PXA255处理器集成的LCD控制单元，支持单屏或双屏显示，并有专用的二个DMA控制器、一个256单元调色板RAM和FIFO缓冲器等。 当输入LCD控制器的图像数据采用1位（黑白）、2位（4色）和8位（256色）编码时，需要将这些图像数据的编码转换为16位颜色编码输出。调色板RAM用于指明图像数据与图像编码的映射关系，内部装有256个调色单元，每个单元保存一个16位颜色值。其中5位表示红色，6位表示绿色，5位表示蓝色。 LCD模块接口包含有16位数据（5，6，5）线，时钟线（3），数据使能线（1），电源和地线等。

2、LED显示器接口 LED(Light Emitting Diode)常称为七段发光二极管, 在专用的微型计算机系统中,特别是在嵌入式控制系统中, 应用非常普遍。它价格低廉、体积小、功耗低，而可靠性又很好，因此，从单板微型机、袖珍计算机到许多微型机控制系统及数字化仪器都用LED作为输出显示。

LED显示器结构原理

LED显示器的连接设计

4.5.2 键盘工作原理图 常用4*4小键盘，也可外加PS/2接口连接标准键盘。

(1)键盘扫描方法 键盘扫描过程有三种控制方法，其一是程序控制方式。其二是定时扫描方法。其三是键盘中断控制方式。键盘上每个键都被分配一个称为扫描码的唯一标识符。是用不同扫描控制方式读取该扫描码，根据按下的键功能来判定应该采取什么行动。注意事项： 消抖算法： 组合键处理

键盘抖动示意图

（2）键盘驱动程序组成 ../ucos-II/add/OSAddTask.c中的任务初始化函数OSAddTask_Init的创建键盘任务Key_Scan_Task 键盘初始化函数KeyBoard_init(); 中断程序ISR_Key的实现 键盘的查询任务 键盘映射表KeyBoard_Map

4.5.3 触摸屏设计 触摸屏是一种简单、方便的输入设备，应用的越来越广泛。人们用触摸屏代替鼠标或键盘，根据触笔点击的位置来定位选择信息输入。它广泛的应用在自助取款机、PDA设备、媒体播放器、汽车导航器、智能手机医疗电子设备等方面。它是嵌入式设备最常用的输入接口之一。 触摸屏和LCD不是同一个物理设备，触摸屏是覆盖在LCD的表面，检测用户电击的位置。触摸屏的输入是一个模拟信号，通过触摸屏控制器将模拟信号转换为数字信号，再送给处理器进行处理。 触摸屏分类有如下4种形式： 电阻式触摸屏 ；表面声波触摸屏； 红外式触摸屏 ；电容式触摸屏。

1、电阻式触摸屏概述 最常见的触摸屏是电阻式触摸屏，其屏体部分是一块与显示屏表面非常配合的多层复合薄膜，由一层玻璃或有机玻璃作为基层，表面涂有一层透明的导电层上面在盖有一层外表面硬化处理，光滑、防刮的塑料层，它的内表面也涂一层透明导电层。在两个导电层之间有许多细小（小于千分之一英寸）的透明隔离点把它们隔离绝缘。触摸屏负责将受压的位置转换成模拟电信号，再经过A/D转换成为数字量表示的x、y坐标，送入CPU处理，为了可视化还可以在LCD上显示出来。

1）工作原理 电阻式触摸屏工作时，上下导体层相当于二维精密电阻网络。即等效为沿x方向的电阻Rx和沿y方向的电阻Ry。当某一层电极加上电压时，会在该网络上形成电压梯度。如有外力使得上下两层在某一点接触，则在另一层未加电压的电极上可以测的接触点处的电压。然后用模/数转换器来测量电压，以此得出位置。触摸屏通过交替使用水平X和垂直Y电压梯度来获得x和y的位置。具体常用的有四线电阻式触摸屏。电阻技术触摸屏是一种对外界完全隔离的工作环境，故不怕灰尘、水汽和油污，可以用任何物体来触摸，比较适合工业控制领域及办公室内的使用。

触摸屏驱动开发 芯片: BB公司的ADS7846、接口SPI 工作在笔中断模式 驱动模型:本机设备驱动，分层驱动(MDD、PDD) PENIRQ# DOUT BUSY CS# DCLK DIN 串行数据输出 X+ X- Y+ Y- 供电 测量 电路网络 ADC

四线电阻触摸屏原理

测量原理 Y Y V 在触摸点X、Y坐标的测量过程中，测量电压与测量点的等效电路图所示，图中P为测量点 X

2）触摸屏的硬件接口设计 触模屏控制器ADS7843是一个可编程的模拟到数字转换器。内部有一个12位的A/D转换器，可以准确判断出触点的坐标位置。同时非常适合于四线的触摸屏，以2.7V到5V间供电，转换率高达125KHZ,功耗可达750uW。在自动关闭模式下功耗仅为0.5uW。模拟到数字的转换精度（逐次比较式ADC）可选256级（8位）或4096级（12位）。命令字的写入以及转换后的数字量的读取可通过串行方式操作。

触摸屏的接口设计 触摸屏的控制采用专用芯片，专门处理是否有笔或手指按下触摸屏，并在按下时分别给两组电极通电，然后将其对应位置的模拟电压信号经过A/D转换送回处理器。S3C44B0选取PG口与ADS7843接口，共使用PG2 - PG7的6条口线,也可以选择其他的I/O口，但注意不要与I/O口上已经设定的功能相冲突．其中，X+、Y+、X-、Y-引脚直接与触摸屏的相应管脚相连。

触摸屏控制芯片

FM7843与ARM的连接

触摸屏的接口设计 FM 7843送回控制器的X与Y值仅是对当前触摸点的电压值的A/D转换值。这个值的大小不但与触摸屏的分辨率有关，而且也与触摸屏与LCD贴合的情况有关。而且，LCD分辨率与触摸屏的分辨率一般来说是不一样，坐标也不一样，因此，如果想得到体现LCD坐标的触摸屏位置，还需要在程序中进行转换。转换公式如下：

触摸屏与LCD坐标匹配公式 x=(x-TchScr_Xmin)*LCDWIDTH/(TchScr_Xmax-TchScr_Xmin) y=(y-TchScr_Ymin)*LCDHEIGHT/(TchScr_Ymax-TchScr_Ymin) 其中，TchScr_Xmax、TchScr_Xmin、TchScr_Ymax和TchScr_Ymin是触摸屏返回电压值x、y轴的范围，LCDWIDTH、LCDHEIGHT是液晶屏的宽度与高度。

3）编程实现 利用连接好的电路设置PCONG寄存器如下： rPCONG = Ox015f； 其中，PENIRQ最好加上内部上拉，设置为: rPUPG＆＝Ox80。 （1）读取触摸点坐标程序: 首先检测PENIRQ端，如果为低电平，则认为有接触；否则认为触摸屏没有接触。利用软件模拟DIN, DOUT和DCLK上的3线串行传输时序，将读取的x或Y坐标数值的控制字串行送入ADS7843,然后再串行读出坐标值，送串口显示即可。 （2）送控制字并读取结果子程序。

DdsiTouchPanelPowerHandler 当电源状态变化时发出通知 开始 DdsiTouchPanelPowerHandler 当电源状态变化时发出通知 DdsiTouchPanelDisable/DdsiTouchPanelEnable 禁止触摸屏/使能触摸屏 DdsiTouchPanelGetDeviceCaps 返回关于触摸屏性能的信息 DdsiTouchPanelGetPoint 获取触摸点坐标 TouchPanelCalibrateAPoint 把没校准的点转换为校准后的点 TouchPanelSetMode 设置触摸屏设备的模式信息 产生中断? NO YES 关中断、清中断标志 发送测量X的控制字 SPI忙? YES NO 读取X座标转换数据 SPI忙? YES NO 发送测量Y的控制字 SPI忙? YES NO 读取Y座标转换数据 中断使能 结束

4）触摸屏驱动程序剖析 ../ucos-II/add/OSAddTask.c中的任务初始化函数OSAddTask_Init的触摸屏的初始化函数TchScr_init 创建触摸屏任务Touch_Screen_Task 注册系统中断（SetISR_Interrupt） 开启S3C44B0外部中断4567（TS_OPEN_INT） 中断程序Touch_Screen_ISR的实现 触摸屏的查询任务

2、S3C2410X的A/D 转换器概述 S3C2410X中集成了一个８通道10 位A/D 转换器，A/D 转换器自身具有采样保持功能。并且S3C2410X的A/D 转换器支持触摸屏接口。 A/D转换器的主要特性： 分辨率：10位； 精度：±1LSB 线性度误差： ±1.5---2.0LSB； 最大转换速率：500KSPS； 输入电压范围：0~3.3v； 系统具有采样保持功能； 常规转换和低能源消耗功能； 独立/自动的X/Y 坐标转换模式。

下图为S3C2410 A/D 转换器和触摸屏接口的功能块图。 主要由6部分构成： 信号输入通道 8转1切换开关 A/D转换器 控制逻辑 中断信号发生器 触摸屏接口

1）工作原理 （1）A/D 转换时间计算和分辨率 当PCLK 频率为50MHz，预分频值是49，10 位数字量的转换时间如下： A/D 转换频率=50MHz /（49+1）=1MHz 转换时间=1/（1MHz/5 个周期）=1/200KHz=5us A/D 转换器最大可以工作在2.5MHz 时钟下，所以转换速率可以达到500KSPS。 （2）触摸屏的结构及工作原理 原理：对于电阻式触摸屏，由3层透明薄膜构成，有一层是电阻层，还有一层是导电层，它们中间有一隔离层，当某一点被按压时，在按压点电阻层与导电层接触，如果在电阻层的一边接电源，另一边接地，便可测量出按压点的电压，从而可算出其坐标。 实现方法：

测量X坐标：从XP输出电压给X+端，从XM输出地电位给X-端；从YP脚输入按压点电压。 控制信号： nYPON=1； nYMON=0 nXPON=0； nXMON=1 测Y 测X

测量Y坐标：从YP输出电压给Y+端，从YM输出地电位给Y-端；从XP脚输入按压点电压。 控制信号： nYPON=0； nYMON=1 nXPON=1； nXMON=0 测Y 测X

3）S3C24120X A/D转换器的工作模式 有5种：普通转换模式、分离的X/Y坐标转换模式、连续的X/Y坐标转换模式、等待中断模式、静态模式。第2---4种是用于触摸屏。 （1）普通转换模式 用于一般A/D转换，不是用于触摸屏。转换结束后，其数据在ADCDAT0中的XPDATA域。 （2）分离的X/Y坐标转换模式 分两步进行X/Y坐标转换，其转换结果分别存于ADCDAT0中的XPDATA域中和ADCDAT1中的YPDATA域中，并且均会产生INT_ADC中断请求。 （3）自动（连续）的X/Y坐标转换模式 X坐标转换结束启动Y坐标转换，其转换结果分别存于ADCDAT0中的XPDATA域中和ADCDAT1中的YPDATA域中，然后产生INT_ADC中断请求。

（4）等待中断转换模式 在该模式下，转换器等待使用者按压触摸屏，一旦触摸屏被按压，则产生INT_TC触摸屏中断请求。 中断后，在中断处理程序中再将转换器设置为分离的X/Y坐标转换模式、或者连续的X/Y坐标转换模式进行处理。 触摸屏接口信号： XP=上拉 XM=高阻 YP=AIN[5] YM=接地 （5）静态模式 当ADCCON中的STDBM设为1时，转换器进入静态模式，停止A/D转换。其数据域的数据保持不变。

4）ADC和触摸屏专用寄存器 有5个专用寄存器 Register Address R/W Description Reset Value ADCCON 0x58000000 ADC控制寄存器 0x3FC4 ADCTSC 0x58000004 触摸屏控制寄存器 0x058 ADCDLY 0x58000008 ADC起始延迟寄存器 0x00FF ADCDAT0 0x5800000C R ADC转换数据0寄存器 - ADCDAT1 0x58000010 ADC转换数据1寄存器

（1）ADCCON---ADC控制寄存器 0：停止预分频器； 1：使能预分频器 15 14 13 …… 6 5 4 3 2 1 13 …… 6 ECFLG PRSCEN PRSCVL 5 4 3 2 1 SEL_MUX STDBM READ_START ENABLE_START ECFLG---转换结束标志（只读） 0：转换操作中； 1：转换结束 PRSCEN---转换器预分频器使能 0：停止预分频器； 1：使能预分频器 PRSCVL---转换器预分频器数值 数值N范围：1---255 注意：（1）实际除数值为N+1 （2）对N数值的要求：转换速率应该<PCLK/5

0：正常工作模式； 1：备用模式，不做A/D转换 5 4 3 2 1 SEL_MUX STDBM READ_START ENABLE_START SEL_MUX ---模拟输入通道选择 000：AIN0； 001：AIN1 010：AIN2 011：AIN3 …… 111：AIN7 STDBM---备用模式设置 0：正常工作模式； 1：备用模式，不做A/D转换 READ_START---通过读取启动转换 0：停止通过读取启动转换；1：使能通过读取启动转换 ENABLE_START---通过设置该位启动转换 0：无效； 1：启动A/D转换（启动后被清0） 注意：如果READ_START为1，则该位无效

（2）ADCTSC---ADC触摸屏控制寄存器 8 7 6 5 4 3 2 1 保留0 YM_SEN YP_SEN XM_SEN XP_SEN PULL_UP AUTO_PST XY_PST YM_SEN---选择YMON的输出值 0：输出0（YM=高阻）； 1： 输出1（YM=GND） YP_SEN---选择nYPON的输出值 0：输出0（YP=外部电压）； 1：输出1（YP连接AIN[5]） XM_SEN---选择XMON的输出值 0：输出0（ XM=高阻）； 1： 输出1（XM=GND） XP_SEN---选择nXP的输出值 0：输出0（XP=外部电压）； 1：输出1（XP连接AIN[7]）

0：普通A/D转换； 1：连续X/Y轴转换模式 00：无操作模式； 01：对X坐标测量； 8 7 6 5 4 3 2 1 保留0 YM_SEN YP_SEN XM_SEN XP_SEN PULL_UP AUTO_PST XY_PST PULL---上拉切换使能 0：XP上拉使能； 1： XP上拉禁止 AUTO_PST---自动连续转换X轴和Y轴坐标模式选择 0：普通A/D转换； 1：连续X/Y轴转换模式 XY_PST---手动测量X轴和Y轴坐标模式选择 00：无操作模式； 01：对X坐标测量； 10：对X坐标测量； 11：等待中断模式

（3）ADCDLY---ADC起始延迟寄存器 31 …… 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 保留为0 起始延迟数值---分两种情况 第一情况： 对普通转换模式、分离的X/Y轴坐标转换模式、连续的X/Y轴坐标转换模式，为转换延时数值。 第二种情况： 对中断转换模式，为按压触摸屏后到产生中断请求的延迟时间数值，其时间单位为ms。

（4）ADCDAT0---ADC转换数据0寄存器 15 14 13 12 11 10 9 …… 0 UPDOWN AUTO_PST XY_PST 保留（0） XPDATA或普通ADC值 UPDOWN---等待中断模式的按压状态 0：触笔点击； 1：触笔提起 AUTO_PST---自动X/Y轴转换模式指示 0：普通转换模式； 1：X/Y轴坐标连续转换 XY_PST---手动X/Y轴转换模式指示 00：无操作； 01：为X轴坐标转换 10：为Y轴坐标转换 11：为等待中断转换 XPDATA[9：0]：为X轴坐标转换数值、或普通ADC转换数值 具体意义由其它位指示。其值为：0---0x3FF

（5）ADCDAT1---ADC转换数据1寄存器 15 14 13 12 11 10 9 …… 0 UPDOWN AUTO_PST XY_PST 保留（0） YPDATA UPDOWN---等待中断模式的按压状态 0：触笔点击； 1：触笔提起 AUTO_PST---自动X/Y轴转换模式指示 0：普通转换模式； 1：X/Y轴坐标连续转换 XY_PST---手动X/Y轴转换模式指示 00：无操作； 01：为X轴坐标转换 11：为Y轴坐标转换 11：为等待中断转换 YPDATA[9：0]：为10位Y轴坐标转换结果 其值为：0---0x3FF

AREA ADC，CODE，READONLY ENTRY START 例题：编写程序，对3通道的模拟量连续做10次转换，用查询方式读取转换结果，其数据存于0x400000开始的区域。 AREA ADC，CODE，READONLY ENTRY START #define rADCCON (*(volatile unsigned *)0x58000000) #define rADCDAT0 (*(volatile unsigned *)0x5800000c) #define pref 49 #define ch 3

void adc(void) { int adc_data[10], i; rADCCON=(1<<14)|(pref<<6)|(ch<<3)|1//允许预分频 for(i=0;i<10;i++) { while(rADCCON&0x8000==0); //查询转换结束否 adc_data[i]=rADCDAT0&0x3ff; //读取转换结果 rADCCON|=1; //再次启动转换 }

4.5.4 通用几种接口标准 1）红外接口 红外接口是新一代手机等智能设备的配置，它支持手机等设备与电脑以及其他数字设备进行数据交流。红外通讯有着成本低廉、连接方便、简单易用和结构紧凑的特点，因此在小型的移动设备中获得了广泛的应用。通过红外接口，各类移动设备可以自由进行数据交换。    红外线是波长在750nm至1mm之间的电磁波，它的频率高于微波而低于可见光，是一种人的眼睛看不到的光线。由于红外线的波长较短，对障碍物的衍射能力差，所以更适合应用在需要短距离、无遮挡的无线通讯的场合。   

配备有红外接口的智能设备进行无线上网非常简单，不需要连接线和PC CARD，只要设置好红外连接协议就能直接上网。红外接口被众多的硬件和软件平台所支持；通过数据电脉冲和红外光脉冲之间的相互转换实现无线的数据收发。 红外线通信技术适合于低成本、跨平台、点对点高速数据连接，尤其是嵌入式系统。红外线技术的主要应用：设备互联、信息网关。设备互联后可完成不同设备内文件与信息的交换，信息网关负责连接信息终端和互联网。

（1）红外技术的主要特点 其使手机和电脑间可以无线传输数据； 可以与同样具备红外接口的设备间进行信息交流；  其使手机和电脑间可以无线传输数据； 可以与同样具备红外接口的设备间进行信息交流； 红外接口可以省去下载或其他信息交流所发生的费用； 由于需要对接才能传输信息，安全性较强； 通讯距离短，通讯过程中不能移动，遇障碍物通讯中断；  红外通讯技术的主要目的是取代线缆连接进行无线数据传输，功能单一，扩展性差。

（2）红外（ IrDA ）接口标准 IrDA是红外数据协会(Infrared Data Association)的简称。 IrDA是一种利用红外光进行短距离点对点通信的技术。 IrDA标准： 1.0版－最高速度115.2kb/s 1.1版－最高速率4Mb/s，与1.0版本的兼容。 IrDA物理层规范 通信速率、数据的调制方式、红外收发器的峰值波长、视角、发光强度、接收灵敏度、抗背景光噪声的能力等。

（3）IrDA的重要指标～速率 SIR：串行红外(SIR)标准，速率覆盖了RS-232通常所支持的速率，如9600bps、19.2kbps、38.4kbps、57.6kbps等。 MIR：指0.576Mbps与1.152Mbps的速率。。 FIR：高速红外(FIR) 指4Mbps的速率，有时也指高于SIR的所有速率。 VFIR：甚高速红外标准，16Mbps。

（4）主板红外接口应用 目前大多数电脑的主板均提供了红外线传输端口，如果能通过主板红外线接口与其他设备实现红外通讯，在不少应用中是会很方便的。 首先要安装好红外线连接器，连接红外接口连接器和主板红外接口时要注意5针插口的方向，方问插反可能会导致主板接口损坏。     ①正确设置主板BIOS 使用主板红外接口时需在BIOS的“INTEGRATED PERIPHERALS”子菜单中，将“Onboard IrDa Port”或相关选项设置成Enable ，“UART2 Use Infrared”项设置为IrDA，一般是将主板的COM2设置为红外线传输接口。因此主板COM2接口将会失去作用。    

在有关红外线传输模式“UART Mode Select”中，如果选“HPSIR”，只能通过标准的速度115 在有关红外线传输模式“UART Mode Select”中，如果选“HPSIR”，只能通过标准的速度115.2Kbps传输数据，选“ASKIR”就能享受红外线的最高速度4Mbps。“HPSIR”建议在不能通过4Mbps相连接时才选用。 ②系统软件和协议安装设置      安装成功后，双击“我的电脑”，你会发现多出一个“红外线接收者”的图标。进入“控制面板”后，你可以通过新增的“红外线”选项来修改它的状态。再进入“网络”，你又会发现多安装了一个“红外线端口”和“快速红外线协议”。这些都表明，你的红外线收发器已正常安装。

2、SPI接口概述 SPI接口：SPI（Serial Peripheral Interface，串行外设接口）是Motorola公司开发的一种同步串行外设接口标准。 SPI接口信号：有4个信号：数据发送、数据接收、时钟和片选。在时钟信号的作用下，发送的同时，接收对方发来的数据；也可以只发送、或者只接收。SPI的波特率可以达到20Mb/s以上。 S3C2410 ARM9有2个SPI接口，既可以作为主SPI使用，也可以作为从SPI使用。 主要特点： 与SPI 协议 (ver. 2.11) 兼容； 8位发送移位寄存器； 8位接收移位寄存器； 8位预分频器； 具有查询、中断、DMA传输模式。

1）S3C2410 SPI结构与工作原理 （1）SPI结构

系统可以多个SPI设备组成，任何一个设备都可以为主SPI，但是任一时刻只能有一个主SPI设备。如下图所示。 从SPI n …… SCK MOSI MISO nSS

（3）SPI工作时序 下图为时序的一部分。 图 （A）

图 （B） Format CPOL和CPHA 第一位数据输出 其它位数据输出 数据采样 A CPOL=0,CPHA=0 第1个SCK上升沿前

2）SPI专用寄存器 2个UART，每个都有6个专用寄存器，共12个寄存器 Register Address R/W Description Reset Value SPCONn 0x590000x0 SPI控制寄存器 0x00 SPSTAn 0x590000x4 R SPI状态寄存器 0x01 SPPINn 0x590000x8 SPI引脚控制寄存器 0x02 SPPREn 0x590000xC SPI预分频寄存器 SPTDATn SPI数据发送寄存器 SPRDATn SPI数据接收寄存器

Tx Auto Garbage Data Mode （1）SPI控制寄存器（SPCON） Register Address R/W Description Reset Value SPCON0 0x59000000 SPI0 控制寄存器 0x00 SPCON1 0x59000020 SPI1 控制寄存器 字段名 位 意 义 初值 SMOD 6:5 SPI模式选择。00：查询模式； 01：中断； 10：DMA模式； 11：保留 00 ENSCK 4 时钟SCK控制。 0：禁止；1：允许。 MSTR 3 SPI主、从选择。 0：从SPI；1：主SPI CPOL 2 时钟极性选择。0：高电平有效；1：低 CPHA 1 时钟相位选择。0：格式A；1：格式B Tx Auto Garbage Data Mode Enable (TAGD) 仅接收模式控制。0：正常收发； 1：仅接收（此时(自动)发送任意数据）

Data Collision Error Flag (DCOL) Multi Master Error Flag (MULF) （2）SPI状态寄存器（SPSTA） Register Address R/W Description Reset Value SPSTA0 0x59000004 R SPI0 状态寄存器 0x01 SPSTA1 0x59000024 SPI1 状态寄存器 字段名 位 意 义 初值 reserved 7:3 保 留 Data Collision Error Flag (DCOL) 2 数据写碰撞(正在发送时写SPTDAT) 错误标志。 0：无错；1：碰撞错误 Multi Master Error Flag (MULF) 1 多主SPI错误标志。 0：无错；1：多主SPI错误。 Transfer Ready Flag (REDY) 收发就绪标志。 0：未就绪； 1：收或发就绪。 写SPTDAT后该位自动清0

(3) SPI引脚控制寄存器（SPPIN） Register Address R/W Description Reset Value 字段名 0x59000008 SPI0 引脚控制寄存器 0x02 SPPIN1 0x59000028 SPI1 引脚控制寄存器 字段名 位 意 义 初值 reserved 7:3 保 留 Multi Master error detect Enable (ENMUL) 2 引脚多主SPI错误测试设置。 0：禁测；1：允许多主错误测试。 测试结果在SPSTAn中的MULF位 1 该位应该为1 Master Out Keep (KEEP) 1字节发完后MOSI的控制与释放 0：释放；1：保持MOSI原电平

(4) SPI预分频寄存器（SPPRE） Register Address R/W Description Reset Value 字段名 0x5900000C SPI0 预分频寄存器 0x00 SPPRE1 0x5900002C SPI1 预分频寄存器 字段名 位 意 义 初值 Prescaler value 7:0 预分频值 波特率计算： Baud tate = Pclk/2/( Prescaler value + 1 ) 提示：SPI的波特率必须<25MHz。

（5）SPI发送数据寄存器（SPTDAT） Register Address R/W Description Reset Value SPTDAT0 0x59000010 SPI0 发送数据寄存器 0x00 SPTDAT1 0x59000030 SPI1 发送数据寄存器 字段名 位 意 义 初值 Tx data 7:0 SPI所发送的8位数据 0x00 提示：在同时双向传输时，从SPI设备必须先把所发送的数据写到“发送数据寄存器”SPTDATn中，然后再写主SPI设备的“发送数据寄存器”SPTDATn。

（6）SPI接收数据寄存器（SPRDAT） Register Address R/W Description Reset Value SPRDAT0 0x59000014 R SPI0 接收数据寄存器 0x00 SPRDAT1 0x59000034 SPI1 接收数据寄存器 字段名 位 意 义 初值 Tx data 7:0 SPI所接收的8位数据 0x00 提示：在同时双向传输时，启动发送后，应该先读取数据，然后再发送数据。

3）SPI应用方法 （1）一般操作步骤 如果SPI控制寄存器SPCON已经设置过，则写数据发送寄存器SPTDAT启动发送。对SPI卡操作步骤如下： ①设置预分频寄存器SPPRE； ②设置控制寄存器SPCON； ③设置一个GPIO引脚，使选中的MMC或SD卡的片选信号nSS有效； ④向数据发送寄存器SPTDAT写10次0xFF，对MMC或SD卡初始化； ⑤发送数据：先要查询Tx/Rx REDY是否为1，然后向数据发送寄存器SPTDAT写数据；

一般方式（同时收发，TAGD=0）：向数据发送寄存器SPTDAT写0xFF，查询并确认Rx REDY为1，然后从数据接收寄存器中读取数据。 ⑥接收数据： 一般方式（同时收发，TAGD=0）：向数据发送寄存器SPTDAT写0xFF，查询并确认Rx REDY为1，然后从数据接收寄存器中读取数据。 仅接收方式（TAGD=1）：并确认Rx REDY为1，然后从数据接收寄存器中读取数据。读取数据的同时启动一次发送。 ⑦设置GPIO引脚，使选中的MMC或SD卡的片选信号nSS无效，结束传输。

（2）DMA模式发送 对SPI的DMA模式发送操作步骤如下： ①设置预分频寄存器SPPRE； ②设置控制寄存器SPCON，并且设为DMA模式； ③SPI请求DMA服务； ④DMA发送1字节数据给SPI； ⑤SPI给卡发送数据； ⑥返回到③，直到DMA的计数器为0；

（3）DMA模式接收 对SPI的DMA模式接收操作步骤如下： ①设置预分频寄存器SPPRE； ②设置控制寄存器SPCON，并且设为DMA模式； ③将SPI设置为仅接收模式，设置引脚控制寄存器SPPIN中的TAGD为1； ④当SPI从卡接收到1字节数据后，请求DMA服务； ⑤DMA从SPI读取数据； ⑥SPI自动启动一次无用数据(0xFF)的发送； ⑦返回到（4），直到DMA的计数器为0； ⑧设置控制寄存器SPCON，改设为其它模式，如查询、中断模式； ⑨如果Rx REDY被设置为1，则需要读取最后接收的数据。 注意：DMA第1次接收的是数据的无效的。

对于中断和查询模式，可以延时半个时钟，能够正确读取数据。 （4） SPI从设备以格式B接收的问题 当SPI从设备以格式B接收，DMA的读信号比数据接收的锁存信号早，在数据未锁存之前，读信号就出现了。因此使用DMA模式不能够正确接收。如下图所示。 对于中断和查询模式，可以延时半个时钟，能够正确读取数据。

4）SPI接口应用举例 把S3C2410的SPI0设为主设备，同时把SPI1设为从设备，将二者的MOSI、MISO交叉相连，二者的SCL对连， 用GPG0引脚控制nSS1。编写程序， SPI0用中断方式、 SPI1用查询方式，采用格式B、1Mb/s的波特率，SPI0和SPI1在发送的同时接收数据，双方都发送、接收100个字节的数据。设系统Pclk=50MHz。 解： （1）SPI计算预分频值： 由 Baud tate = Pclk/2/( Prescaler value + 1 ) Prescaler value = Pclk/2/Baud tate － 1=24 （2）SPI控制寄存器值 SPCON0=0b 01 1 1 0 1 0 = 0x3A 含义：中断模式、使用时钟、主设备、0极性、格式B、一般收发传输。 SPCON1=0b 01 0 0 0 1 0 = 0x22 含义：中断、不用时钟、从设备、0极性、格式B、收发

含义：不检测多主错误、保留1、输出引脚保持输出。 SPPIN1=0b 0 1 1 = 0x03 （4）SPI引脚配置 GPECON=0b ** ** 10 10 10 ** …… 先清0：&~(0xFC<<20)；再设置：|(0xA8<<20) GPGCON=0b …… 11 11 11 ** 11 11 ** 01 先清0：&~0xFCF3)；再设置：|(0xFCF1) SPI0引脚 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 GPECON * 1 CLK0 MOSI0 MISO0 SPI0引脚 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 GPGCON * CLK1 MOSI1 MISO1 nSS1 nSS0 输出

（4）中断寄存器设置 中断模式寄存器： INTMOD &=~(1<<22) INT_UART2位于第15位，将UART2设置为IRQ中断 中断屏蔽寄存器： INTMSK&=~ (1<<22) 中断优先级寄存器PRIORITY： 不设置，用复位值0x7F，优先级为循环方式。 （5）在中断服务程序中对寄存器的操作 清除中断标志寄存器相应位： SRCPND&=~ (1<<22) 清除中断服务寄存器相应位： INTPND&=~ (1<<22)

#include "2410header.h" void Main(void) { sysinit(); while(1) Uart_Printf("\n 2410 Board SPI TEST!\n"); Test_SPI( ); }

char tran_data0[100], rec_data0[100], num0=0; void Test_SPI(void) { rSPPRE0=24; rSPPRE1=24; rSPCON0=0x3A; rSPCON1=0x22; rSPPIN0=0x03; rSPPIN1=0x03; rGPECON = rGPECON & ~(0xFC<<20)|(0xa8<<20); rGPGCON = rGPGCON & ~0xFCF3 | 0xFCF1; rGPGDAT = rGPGCON & ~1; //使GPG0输出0 INTMOD &=~(1<<22); INTMSK &=~(1<<22); pISR_SPI0=(U32)spi0_int;

rSPTDAT1=tan_data1[num1]; for(;num1<100;) { while(rSPSTA1&1==0); INTMSK |=(1<<22); //关闭SPI0中断 rec_data[num1] = rSPRDAT1; num1++; if(num1<100) INTMSK &=~(1<<22); //打开SPI0中断 } INTMSK |=(1<<22); //关闭SPI0中断 rGPGDAT |= 1; //使GPG0输出1，nSS1为高

SRCPND &=~ (1<<22); //清除中断标志寄存器相应位 void _irq spi_int(void) { rec_data[num0]=rSPRDAT0; num0++; if(num<100) rSPTDAT0 = tran_data[num0]; SRCPND &=~ (1<<22); //清除中断标志寄存器相应位 INTPND &=~ (1<<22); //清除中断服务寄存器相应位 }

#define rSPTDAT0 (*(volatile unsigned *)0x59000010) //SPI0 Tx data #define rSPRDAT0 (*(volatile unsigned *)0x59000014) //SPI0 Rx data #define rSPTDAT1 (*(volatile unsigned *)0x59000030) //SPI1 Tx data #define rSPRDAT1 (*(volatile unsigned *)0x59000034) //SPI1 Rx data

3）SD卡接口 SD 卡是Secure Digital Card 卡的简称，直译就是“安全数字卡”， SD卡由松下、东芝和SanDisk联合推出，1999年发布。 通常采用4位并行数据线，具有7针接口。内部采用NAND型的Flash，平均数据传输率达2Mb/S。 SD存储卡是一个完全开放的标准（系统），多用于MP3、数码摄像机、数码相机、电子图书、AV 器材等等，尤其是被广泛应用在超薄数码相机上。

SD卡接口 SD卡最大的特点就是通过加密功能，可以保证数据资料的安全保密。它还具备版权保护技术。 SD总线信号定义如下： ① CLK：时钟信号 ② CMD：命令/响应信号 ③ DAT0-DAT3：双向数据传输信号 ④ VDD，VSS1，VSS2：电源和地信号 为了保证信号的可靠性，SD卡的所有接口引脚需加上拉电阻，具体接口电路如图。

SD卡驱动电路

4）IIS音频设备总线 目前，越来越多的消费电子产品都引入了数字音频系统。这些数字化的声音信号都由一系列的超大规模集成电路处理，常用的数字声音处理需要的集成电路包括A/D和D/A转换器、数字信号处理器DSP、数字滤波器和数字音频输入输出接口等。 IIS总线是菲利普公司提出的音频总线协议，全称是数字音频集成电路通信总线（Intel IC Sound Bus），它是一种串行的数字音频总线协议。IIS总线只处理声音数据，其他信号必须单独传输。该总线只使用了提供分时复用功能的数据线SD；字段选择（声道选择）WS线；时钟信号线SCK共3根串行总线。

IIS音频设备总线 目前，S3C44B0X, S3C2410等处理器中都内置有IIS总线接口电路，能够和其他厂商提供的多媒体编码解码芯片配合使用，读取IIS总线上面的数据。 微处理器上的IIS接口电路有三种工作模式，即正常传输模式、DMA模式和传输/接收模式。它通过4或5个引脚与外部的编解码器连接起来，在回放数字化声音或合成声音时， IIS控制器从IIS LINK端发送至编解码器。编解码器中的D/A转换器把声音数据转换成模拟声音波形。为记录数字化声音， IIS控制器从编解码器（通过IIS LINK）接收数字化采样值，存放在微处理器系统的存储器中。

5）数字音频接口 AC’97（Audio Codec’97的缩写）是Intel公司架构实验室在1997年开发出来的一个标准。它所定义的是一种在主流PC中实现音频特性的方法，后来又扩展了实现Modem的功能。Intel使用“audio codec”来概括数字到模拟以及模拟到数字的编码、解码等这一类的问题，这样audio codec经常和A/D，D/A结合在一起。 在Intel Xscale系列微处理器中都带有AC97控制单元，它被集成到Intel芯片组中的音频器件包括两个芯片，一个是AC’97 Digital controller,另一个是AC’97 codec。AC97控制器支持点到点的全双工同步互联。

数字音频接口 AC’97利用核心芯片组的功能和外围的模拟设备共同实现音频卡/Modem的功能。目前AC’97的规范有2.0，2.2，2.3等版本。 AC’97规范实现了DSP芯片与CODEC芯片分离，模拟与数字电路完全分离；固定采样率；使用标准引脚的CODEC芯片等三方面优点。保证了音频质量，使声卡电路标准化、提高了兼容性能。 嵌入式系统中也经常使用该接口进行语音信号的处理，AC’97控制单元支持音频控制器，通过串口来传输数字音频信号。 注意：AC97控制单元和IIS控制器不能同时使用。