从单片机到嵌入式开发 |
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从单片机到嵌入式开发
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此前我们已经对单片机的基本功能有了一定的了解，接下来我们介绍一下几款常见的单片机外部设备。首先是常用的LCD显示屏模块，此处选用LCD1602（器件名LM016L）进行介绍。然后是AD转换的部分，这里选择并行的ADC0808和DAC0808进行介绍。最后介绍一个使用I2C通信协议的AT24C1024外置EEPROM模块。 以上几种模块都是比较常见的外设组件。在此仅对各个模块做一个简单的介绍，并给出一套简单的例程示范。详细的使用方法请参考相应器件的数据手册。 LCD显示屏 如图为LCD1602显示屏，驱动一个LCD1602显示屏需要一个并行数据口data，数据/指令信号RS，读/写信号RW，使能信号E。 LCD1602的基本动作如下：
static void Wait(void)
//忙检测函数，最高位是0允许执行，1等待
{
unsigned char sta = 0;
data = 0xff;
rs = 0; // 选择发送命令模式
rw = 1; // 选择读取模式
do{
en = 1;
sta = data;
en = 0; //使能，用完就拉低，释放总线
}while(sta & 0x80);
}
void Write(unsigned char rsc,unsigned char cmd)
//写指令/数据函数，rsc是0写入指令，1写入数据
{
Wait(); // 先等待LCD1602处于不忙状态
en = 0; // 禁止LCD
rs = rsc; // 选择发送模式
rw = 0; // 选择写入模式
data = cmd; // 写数据
en = 1; // 使能LCD
en = 0; // 禁止LCD
}
具体使用流程如下： 首先，进行LCD1602初始化。 void Init() { Write(0, 0x38); // 按照数据手册，发送38H delay5ms(); // 延时5ms Write(0, 0x38); // 按照数据手册，发送38H delay5ms(); // 延时5ms Write(0, 0x38); // 按照数据手册，发送38H delay5ms(); // 延时5ms Write(0, 0x38); // 显示模式设置 Write(0, 0x08); // 关闭显示 Write(0, 0x01); // 清屏（同时清数据指针） Write(0, 0x06); // 读写后指针自动加1 Write(0, 0x0c); // 开显示，不显示光标 }此部分主要是按照初始化时序输入指令进行初始化，以及模式设置，然后就可以进行字符串显示了。 void SetCursor(unsigned char x, unsigned char y) //设置坐标，LCD1602的坐标地址为第一行0x80-0x8f，第二行0xc0-0xcf { Write(0, 0x80 + 0x40*y + x); } void ShowStr(unsigned char x, unsigned char y, unsigned char *pStr) //在指定坐标显示字符串 { SetCursor(x, y); //设置起点的坐标 while (*pStr != '\0'){ Write(1, *pStr++);//自增写数据 } }带字库的LCD12864使用方法与之类同，基本硬件操作部分与上述代码可以复用。LCD12864多一个串/并控制口PSB。 LCD12864初始化、光标控制、写数据指令如下： void Init() { psb = 1; Write(0, 0x34); // 扩充指令操作 delay5ms(); // 延时5ms Write(0, 0x30); // 基本指令操作 delay5ms(); // 延时5ms Write(0, 0x0c); // 开显示，不显示光标 delay5ms(); // 延时5ms Write(0, 0x01); // 清屏（同时清数据指针） } void SetCursor(unsigned char x, unsigned char y) //设置坐标，LCD12864的坐标地址为0x80 0x90 0x88 0x98 { Write(0, 0x80 + y>1?0x08:0x00 + y%2?0x10:0x00 + x); } void ShowStr(unsigned char x, unsigned char y, unsigned char *pStr) //在指定坐标显示字符串 英文字符占半位 汉字占整位 自增 { SetCursor(x, y); //设置起点的坐标 while (*pStr != '\0'){ Write(1, *pStr++);//自增写数据 } }2.AD/DA转换
将读取的数据通过P3端口送到DAC0808，经运算放大器处理后可以看见输出电压，因为输出电压范围为0-10V，故可看见输出电压约为输入电压值的两倍。 I2C+EEPROM 如图为AT24C1024外置存储设备的使用。AT24C1024是一个1024K大小的串行EEPROM，通过I2C协议进行读写，使用SCL、SDA端口。WP用于写保护开关，为1开启写保护，A1用于硬件地址选择，默认为0，可以与其他芯片连接。下面我将给出该设备的使用代码，并进行解释。 首先是I2C通信协议所需要的部分。I2C协议需要的函数有如下几个：void Start_I2c(); 总线启动函数，用于启动I2C通信void Stop_I2c(); 总线终止函数，用于结束I2C通信void sendByte(unsigned char c); 数据发送函数，发单个字符数据unsigned char RcvByte(); 数据接收函数，收单个字符数据void Ack_I2c(void); 应答子函数，表示数据成功接收void NoAck_I2c(void); 非应答子函数，通知设备结束发送 此外还需要一个全局接收标志符ack，作为应答标志。
//启动总线
void Start_I2c()
{
SDA=1; //发送起始条件的数据信号
_Nop();
SCL=1; //SCL保持高电平，总线开启
_Nop(); _Nop(); _Nop(); _Nop(); _Nop(); //5周期延时
SDA=0; //SDA负跳变，表示起始信号
_Nop(); _Nop(); _Nop(); _Nop(); _Nop(); //5周期延时
SCL=0; //暂停I2C总线，准备接收操作
_Nop(); _Nop(); //2周期延时
}
//结束总线
void Stop_I2c()
{
SDA=0; //发送结束条件的数据信号
_Nop();
SCL=1; //SCL保持高电平，总线开启
_Nop(); _Nop(); _Nop(); _Nop(); _Nop(); //5周期延时
SDA=1; //SDA正跳变，表示结束信号
_Nop(); _Nop(); _Nop(); _Nop(); //4周期延时，结束
}
//字节数据传送函数
void sendByte(unsigned char c)
{
unsigned char BitCnt;
for(BitCnt=0;BitCnt
unsigned char retc;
unsigned char BitCnt;
retc=0; //数据接收临时变量
SDA=1; //数据线置位，准备接收
for(BitCnt=0;BitCnt
SDA=0; //发送结束条件的数据信号
_Nop(); _Nop(); _Nop(); //3周期延时
SCL=1; //SCL保持高电平，总线开启
_Nop(); _Nop(); _Nop(); _Nop(); _Nop(); //5周期延时
SCL=0; //暂停I2C总线，准备接收操作
_Nop(); _Nop(); //2周期延时
}
//非应答信号
void NoAck_I2c(void)
{
SDA=1; //数据线置位
_Nop(); _Nop(); _Nop(); //3周期延时
SCL=1; //SCL保持高电平，总线开启
_Nop(); _Nop(); _Nop(); _Nop(); _Nop(); //5周期延时
SCL=0; //暂停I2C总线，准备接收操作
_Nop(); _Nop(); //2周期延时
}
以上就是I2C总线通讯的基本操作函数，_Nop()为空指令函数，表示延时一个周期。使用时遵循启动-发送-结束或者启动-接收-应答函数-结束即可。 下面是AT24C1024使用I2C的处理函数。AT24C1024使用到的函数如下： 数据发送函数bit mcu_sendByte( unsigned char add, unsigned char dat); 参数add：地址，dat：数据；返回值：成功/失败。字符串发送函数bit mcu_send_string( unsigned char add, unsigned char rom_add_h, unsigned char rom_add_l, unsigned char *s, unsigned char num); 参数add：地址，rom_add：rom高/低地址，s：字符串，num：字符位数；返回值：成功/失败。数据接收函数bit mcu_RcvByte( unsigned char add, unsigned char *c); 参数add：地址，c：接收数据地址；返回值：成功/失败。字符串接收函数bit mcu_receive_string( unsigned char add, unsigned char rom_add_h, unsigned char rom_add_l, unsigned char *s, unsigned char num); 参数add：地址，rom_add：rom高/低地址，s：字符串，num：字符位数；返回值：成功/失败。 //器件当前地址写字节数据 bit mcu_sendByte(unsigned char add, unsigned char dat) { Start_I2c(); //I2C开始 sendByte(add); //写器件地址 if(ack==0) return 0; sendByte(dat); //如果应答，则发送数据 if(ack==0) return 0; Stop_I2c(); //正常结束，返回1 return 1; } //向器件指定地址写字符串 bit mcu_send_string(unsigned char add,unsigned char rom_add_h,unsigned char rom_add_l,unsigned char *s,unsigned char num) { unsigned char i; Start_I2c(); //I2C开始 sendByte(add); //写器件地址 if(ack==0) return 0; sendByte(rom_add_h); //如果应答，发地址高8位 if(ack==0) return 0; sendByte(rom_add_l); //如果应答，发地址低8位 if(ack==0) return 0; for(i=0;i Start_I2c(); //I2C开始 sendByte(add); //写器件地址 if(ack==0) return 0; *c=RcvByte(); //如果应答，则读取数据 NoAck_I2c(); //送非应答信号 Stop_I2c(); //正常结束，返回1 return 1; } //从器件指定地址读字符串 bit mcu_receive_string(unsigned char add,unsigned char rom_add_h,unsigned char rom_add_l,unsigned char *s,unsigned char num) { unsigned char i; Start_I2c(); //I2C开始 sendByte(add); //写器件地址 if(ack==0) return 0; sendByte(rom_add_h); //如果应答，发地址高8位 if(ack==0) return 0; sendByte(rom_add_l); //如果应答，发地址低8位 if(ack==0) return 0; Start_I2c(); //I2C重新开始 sendByte(add+1); //写器件地址，方式为读 if(ack==0) return 0; for(i=0;i |
如图为ADC0808模数转换芯片，驱动一个ADC0808模数转换芯片需要一个并行数据口data，启动信号ST，不高于640KHz的时钟信号CLK，同时监听转换完成信号EOC。ADC0808芯片的使用流程为：在脉冲信号CLK的驱动下，给ST一个正脉冲信号，则AD转换开始，等到EOC信号转为正，则转换结束,OUT1-8口自高向低输出数据（注意OUT1为最高位）。返回值为0-255，对应ADC输入的参考电平VREF-和VREF+，实际电压值将0-255等比变换至所需的电压区间即可。比如此题中测量电压为0-5V，则对应电压值为测量值/255*5（V）=测量值/51（V）。
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