微控制器介面技術論文

　　介面是指各種不同特性部件的相互交接部分。對於微控制器，CPU與其它外圍電路和部件相互交接的部分就是介面。小編為大家整理的，希望你們喜歡。

　　篇一

　　微控制器介面技術概述

　　摘要：本文首先介紹了微控制器介面技術的特點，之後對PS/2滑鼠介面微控制器裝置進行擴充套件，主要完成了串列埠轉PS/2滑鼠硬體和軟體結構設計。

　　關鍵詞：微控制器;介面技術;PS/2

　　中圖分類號：TP368文獻標識碼：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***

　　 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.

　　 technology;PS/2

　　介面是指各種不同特性部件的相互交接部分。對於微控制器，CPU與其它外圍電路和部件相互交接的部分就是介面。介面又分為和軟體部分硬體部分。介面軟體則是指為實現資訊交換而設計的程式;硬體介面是指兩個部件實體之間的連線和邏輯電路。在現在所掌握的技術條件下，硬體介面都必須得到相應的介面軟體的支援。

　　一、微控制器介面技術的特點

　　微控制器本身已經具備了一些常用的功能部件，而且我們知道微控制器的應用主要是面向測控系統，因此，與通用計算機的介面技術相比較，微控制器的介面技術有以下特點。

　　***一***微控制器的介面往往更側重於人機介面和控制介面。通用微機的人機介面是標準鍵盤和顯示器，較之微控制器的人機介面要複雜，同時功能也強得多。PC機的鍵盤本身就是一個微控制器系統，可以對100多個鍵進行掃描，並具有消除抖動和重鍵處理等功能。另外，通用計算機不是面向測控應用的，因此通常不具備測控介面。如果需要，也必須使用擴充套件板。

　　***二***微控制器的介面往往都是由使用者自行設計的，而且不會有統一的標準和規格。而且同一種功能也可以採用不同的介面設計方案。而對於通用微型計算機的介面部件一般是已經設計好的，使用者也只能使用它所提供的功能，卻不能更改其原有的設計。因此，微控制器的介面設計往往需要更多的技巧和經驗。

　　***三***微控制器應用系統的規模通常都比較小，儲存器的容量也不大。因此，很少採用大容量的儲存器，而且通常只採用靜態儲存器，很少採用動態儲存器。另外，也很少採用外部儲存器***軟盤、硬碟等***。而在通用微型計算機中，通常都採用大容量的動態儲存器，軟盤和硬碟更是必不可少的大容量的外部儲存器。

　　二、微控制器介面技術的應用――PS/2介面技術

　　作為一個出現較早的輸入介面，基於PS/2的開發技術已經相當成熟，但是這些成熟的技術主要掌握在部分主機板開發商和滑鼠鍵盤開發商手上。而且PS/2協議的官方參考資料已經很難找到，所以本課題將以監控並分析PS/2滑鼠在實際工作中的資料流並結合前人開發經驗心得為主要開發依據，通過不斷除錯改進來完成PS/2滑鼠介面的開發。

　　PS/2滑鼠和鍵盤履行一種雙向同步序列協議。換句話說每次資料線上傳送一位資料並且每在時鐘線上發一個脈衝就被讀入。鍵盤/滑鼠可以傳送資料到主機而主機也可以傳送資料到裝置，但主機總是在總線上有優先權，它可以在任何時候抑制來自於鍵盤/滑鼠的通訊，只要把時鐘拉低即可。資料傳輸過程中的時鐘始終都由裝置提供，如果主機要想裝置傳送資料就必需先告訴裝置產生一個時鐘訊號。

　　***一***硬體結構基本設計。PS/2介面與微控制器可以直接連線，將微控制器的VCC和GND分別與PS/2介面的4號和3號針腳連線，實現對裝置的供電。將P2.0和P2.1分別和PS/2介面的1號和5號針腳連線，作為資料線和時鐘線實現微控制器到PS/2介面的訊號傳輸。

　　在微控制器的P2.2-P2.7引腳上連線六個按鍵，分別用來模擬滑鼠的上下左右移動以及滑鼠的左右鍵。該模組用來測試PS/2介面裝置的基本功能。P1口接8個發光二極體，在除錯和測試中顯示相關內容。P3.0-P3.1接串列埠模組，實現微控制器和PC的通訊，該模組用於擴充套件和測試。

　　下面介紹PS/2介面裝置與PC通過串列埠的連線：

　　這個模組是一個擴充套件和測試模組，用來實現串列埠轉PS/2介面，並且可以測試PS/2介面的功能和效能。

　　通過串列埠將PC機同PS/2介面裝置連線，在PC機上編寫測試軟體，測試軟體通過串列埠向單片機發送一定的滑鼠資料報，裝置將這些資料報轉發到PS/2介面，這樣使得除錯更加方便靈活，同時也實現了本課題的PS/2介面裝置的一個擴充套件應用。

　　51微控制器有一個全雙工的序列通訊口，所以微控制器和電腦之間可以進行串列埠通訊。但是電腦的串列埠是RS232電平的，而微控制器的串列埠是TTL電平的，兩者之間必須有一個電平轉換電路，我們採用了三線制連線串列埠，也就是說和電腦的9針串列埠只連線其中的3根線：第5腳的GND、第2腳的RXD、第3腳的TXD。這是最簡單的連線方法。

　　***二***軟體結構設計。PS/2介面裝置的軟體主要包括六個部分：PS/2介面驅動模組，Reset模式處理模組，stream模式處理模組，顯示處理模組，按鍵處理模組，主程式模組。

　　各模組的功能如下：***1***PS/2介面驅動模組：實現對PS/2介面的基本操作，包括向PS/2口傳送一個位元組資料，從PS/2口接收一個位元組資料等操作的實現。***2***Reset模式處理模組：完成Reset模式操作。***3***Stream模式處理模組：完成Stream模式操作，提供傳送一個完整滑鼠資料報的函式。***4***顯示處理模組：提供用於除錯和測試的顯示函式。***5***按鍵處理模組：用六個按鍵分別模擬滑鼠的上下左右移動和左右鍵，當按下某個按鍵時產生相應的滑鼠資料報，並呼叫Stream模式處理模組中的傳送滑鼠資料報函式，資料包傳送到主機。***6***主程式模組：協調各模組穩定執行。

　　***三***PS/2滑鼠介面裝置狀態轉換。通過分析PS/2滑鼠在實際使用過程中的訊號瞭解到，在滑鼠上電一定時間後主機會向滑鼠傳送多次復位訊號，滑鼠上電機進入Reset模式。Reset模式下主機會對滑鼠進行檢測和配置，這個過程也被叫做滑鼠的初始化。主機在重新啟動和休眠喚醒時也會讓滑鼠進入Reset模式並初始化滑鼠。Stream模式下裝置可以向主機發送滑鼠資料報，當然主機在這個時期也可能短暫的抑制滑鼠資料報的傳送。

　　參考文獻：

　　[1]黎愛瓊,陳家林.基於嵌入式微處理器的PS/2滑鼠驅動設計[J].測控技術,2006,2:71-74

　　[2]沈建華.嵌入式裝置滑鼠介面的設計與實現[J].電子技術應用,2003,11:12-14

　　篇二

　　微控制器介面技術的特點與應用設計分析

　　摘 要 微控制器介面技術比計算機介面技術更加容易控制，具有較小的規模，儲存容量不算很大。其介面的部分是由不同特性的部件進行交接的。尤其是對於微控制器來說，它的介面就是CPU與其他外圍電路的部件來進行交接的。本文簡要敘述了微控制器介面技術的特點，並且論述了這種技術在PS/2介面技術中的應用，從而完成滑鼠硬體以及軟體結構的設計，僅供大眾參考。

　　【關鍵詞】微控制器 介面技術 特點 應用設計

　　介面指的是具有不同特性的部件在一起互動交接的部分。對於微控制器來說，它的介面就是CPU與其他外圍電路以及部件來進行交接的。而介面又可以分為軟體部分和硬體部分。介面的軟體部分指的是為了實現資訊的交換而進行設計的程式;解救的硬體部分就是指連線兩個實體部件的連線以及邏輯線路。在我國目前所掌握的技術條件下來看，要想實現硬體部分的對接，就一定要得到其相應的軟體介面的支援才可。

　　1 微控制器介面技術的特點

　　由於微控制器本身就已經具備了部分常用的功能部件，並且主要面向測控系統，所以，微控制器的介面與通用計算機介面技術相比具有以下三方面的特點。

　　第一，微控制器的介面設計更加側重於測控介面和人機介面。一般常用的危機的人機介面都是用的是標準鍵盤和顯示器，它與微控制器的人機介面相比顯得更加複雜，但是卻又更加多的功能。由於PC機本身的鍵盤屬於一個微控制器系統，能夠對100多個鍵同時進行掃描，還有消除抖動以及重鍵處理等方面的功能。除此以外，一般的通用計算機並不能夠面向測控應用，所以不具備測控介面的功能;要想其能夠進行測控應用，就必須要增加擴充套件板。

　　第二，一般微控制器的介面是由使用者自己進行設計的，並且一般沒有統一的標準和規格。即使是同一種功能的微控制器介面也能夠採用不同的設計方案。但是一般通用微型計算機的介面都是在之前已經設計好的，使用者只能夠選擇其不同的功能，並不能夠根據自己的喜好來進行設計。所以，對於微控制器的設計需要加入更多的技巧和經驗。

　　第三，一般微控制器應用系統的規模相對來說都比較小，並且也沒有足夠大的儲存容量。所以，微控制器的應用系統基本不採用大容量的儲存器，一般也都只使用靜態的儲存器，而很少使用動態的儲存器。此外，微控制器應用系統也較少使用軟盤、硬碟之類的外部儲存器。但是在通用的微型計算機中，大部分採用的都是大容量的動態儲存器，並且使用的外部儲存器也都是類似於軟盤和硬碟等的大容量儲存器。

　　2 微控制器介面技術在PS/2上的應用

　　PS/2是一個出現比較早的輸入介面，其介面技術和開發技術也都比較成熟，可是這種成熟的技術並不是被大眾掌握的，而僅僅掌握在一部分的主機板開發商以及滑鼠鍵盤的開發商手中。並且我們也很難找到PS/2協議方面的官方參考資料。PS/2滑鼠與鍵盤都需要履行雙向同步序列的協議，也就是隻要資料線上發出了一個數據，同時在時鐘線上打出一個脈衝就能夠被PS/2讀入。同時，鍵盤和滑鼠既能夠把資料傳送到主機上，也能夠接收到主機發過來的資料，但是在總線上具有優先權的是主機，主機只用把時鐘拉低，就能夠在任何時候都能夠阻斷鍵盤或者滑鼠的通訊。並且在資料的傳輸過程中，時鐘一直都是由裝置提供的，即使主機想通過裝置來發送資料，也需要提前告訴裝置，讓裝置產生一個可以利用的時鐘訊號。

　　2.1 PS/2介面硬體結構的基本設計

　　PS/2的介面能夠與微控制器進行直接連線，只需要把微控制器中的VCC與GND兩個介面分別與PS/2中的4號與3號針腳進行連線，就能夠實現裝置的供電。如果把P2.0與P2.1的介面與PS/2的1號與5號介面進行鍼腳的連線，就能夠數顯資料線與時鐘線的微控制器與PS/2的訊號傳輸。

　　如果在微控制器的引腳上連續按P2.2至P2.7六個鍵，就能夠來模擬滑鼠的上下左右移動，也能夠模擬滑鼠的左右鍵。用這個模組就能夠測試出PS/2介面的基本功能。要想除錯和測試其相關的內容，就需要通過P1介面上的八個發光二極體來除錯。而通過P3.0至P3.1的接串列埠模組，就能夠實現微控制器與PC機介面的通訊，也可以用這個模組來進行擴充套件與測試。

　　2.2 PS/2介面的軟體結構設計

　　PS/2的介面裝置軟體主要是由以下六個部分組成，筆者在此介紹每個模組不同的功能。第一，PS/2介面驅動模組能夠實現PS/2介面對接的基本操作，能夠像PS/2介面傳送一個位元組的資料，也能夠接收一個位元組的資料;第二，reset的模式處理模組能夠完成reset相關的模式操作;第三，stream的模式處理模組能夠完成stream相關的模式操作，並且能夠傳送一個完整的函式;第四，顯示處理模組能夠提供除錯以及測試方面的顯示函式;第五，按鍵處理模組，能夠通過上面的六個按鍵來模擬滑鼠上下左右的移動以及左右鍵，如果按下了某一個鍵，就能夠產生與之對應的滑鼠資料，並且能夠通過按鍵來呼叫stream模式中的資料函式，然後通過資料包將資料函式傳送給主機;第六，主程式模組能夠協調介面裝置中各類模組的穩定執行。

　　2.3 PS/2的滑鼠介面裝置狀態的轉換

　　通過對PS/2是滑鼠實際應用，我們可以瞭解到：當滑鼠的上電達到一定的時間以後，主機就能夠像滑鼠傳送訊號，同時滑鼠上的電機也會隨即進入到reset模式。在這個模式之下，主機可以對滑鼠進行一些配置的檢測。當主機進入到了重新啟動或者休眠喚醒的狀態下時，也能夠使滑鼠進入到reset模式。而在stream模式之下，裝置就能夠向主機發送一些滑鼠的資料，並且在這個時期，主機可以短暫的抑制滑鼠的資料傳送。

　　3 結束語

　　綜上所述，本文總結了微控制器介面技術與通用計算機介面技術的不同點，主要包括人機介面、控制介面、是否是使用者自行設計、系統的規模與儲存容量等方面進行了對比;同時分析了微控制器介面技術的硬體結構設計、軟體結構設計以及滑鼠介面裝置的狀態轉換，通過這些方面對單片介面技術做出了詳細的論述，望對廣大讀者有所幫助。

　　參考文獻

　　[1]丁保華、張有忠、陳軍、孟凡喜.微控制器原理與介面技術實驗教學改革與實踐[J].實驗技術與管理，2010***01***.

　　[2]徐麗媛.微控制器介面技術概述[J].計算機光碟軟體與應用，2011***24***.

　　[3]孫景祥，李欣.微控制器介面技術的特點與應用設計[J].科技傳播，2011***11***.

　　作者簡介

　　劉爽***1986-***，女，漢族，吉林省白山市人，吉林省林業技師學院教師，助理講師。研究方向：電氣工程及其自動化方面教學。

　　作者單位

　　吉林省林業技師學院 吉林省白山市 134700

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