本文介紹lpc2000系列微控制器片內(nèi)外設(shè)的接口設(shè)計(jì)，主要介紹以下幾種：
gpio（通用i/o）
uart、modem
i2c
spi
gpio外設(shè)接口設(shè)計(jì)
lpc2000系列的絕大多數(shù)gpio為真正的全雙向i/o口，可以獨(dú)立控制每一根i/o口線的狀態(tài)是輸入還是輸出，絕大多數(shù)gpio的輸出為推挽輸出，可以獨(dú)立控制每一根i/o口的輸出狀態(tài)。雖然lpc2000系列的i/o電壓為3.3v，gpio的輸出最高為i/o口電源電壓，但絕大多數(shù)gpio能夠承受5v電壓的輸入，絕大多數(shù)gpio作為輸入時(shí)是處于高阻狀態(tài)。
因?yàn)閘pc2000系列的gpio有以上特性，所以可以用它們（通過程序）模擬很多器件的時(shí)序達(dá)到控制相應(yīng)器件的目的。
gpio外設(shè)接口設(shè)計(jì)
——按鍵
gpio外設(shè)接口設(shè)計(jì)
——led控制
gpio外設(shè)接口設(shè)計(jì)
——蜂鳴器
gpio外設(shè)接口設(shè)計(jì)
——模擬總線
lpc2000系列部分芯片沒有外部總線，當(dāng)它們需要外接總線設(shè)備時(shí)就必須用gpio模擬總線了。因?yàn)榭偩€需要大量的信號(hào)線，而lpc2000的gpio資源是寶貴的，所以模擬總線的設(shè)計(jì)的首要任務(wù)是節(jié)省gpio的使用量，這就需要地址、數(shù)據(jù)總線復(fù)用了。
uart、modem外設(shè)接口設(shè)計(jì)
uart簡(jiǎn)介：
通用異步收發(fā)器uart(即universal asynchronous receiver and transmitter)是用硬件實(shí)現(xiàn)異步串行通信的通信接口電路。uart異步串行通信接口是嵌入式系統(tǒng)最常用的接口，可用來與上位機(jī)或其它外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。
lpc2000系列arm7微控制器均具有兩個(gè)uart，它們的結(jié)構(gòu)及寄存器符合16c550工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
uart：
是通用異步串行通信接口的總稱，uart允許在串行鏈路上進(jìn)行全雙工的通信，輸出/輸入的電平為ttl電平。一般來說，全雙工uart定義了一個(gè)串行發(fā)送引腳(txd)和一個(gè)串行接收引腳(rxd)，可以在同一時(shí)刻發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。
16c500：
是一種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的uart，此類uart芯片內(nèi)部集成了可編程的波特率發(fā)生器、發(fā)送/接收fifo、處理器中斷系統(tǒng)和各種總線狀態(tài)錯(cuò)誤檢測(cè)電路等等，并具有完全的modem控制能力。
rs232：
是美國電子工業(yè)協(xié)會(huì)(eia)制定的串行通訊標(biāo)準(zhǔn)，又稱rs-232-c 。rs232是一個(gè)全雙工的通訊標(biāo)準(zhǔn)，它可以同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)接收和發(fā)送的工作。
lpc2000系列arm7微控制器包含有兩個(gè)uart接口， 詳細(xì)請(qǐng)參考5.10節(jié)。使用uart時(shí)，數(shù)據(jù)位的寬度是由波特率而定。
如果要使用uart0與rs232接口的設(shè)備進(jìn)行基本的通訊，那么就需要一個(gè)rs232轉(zhuǎn)換器將ttl電平轉(zhuǎn)換成rs232電平。
lpc2000系列arm7微控制器的uart1帶有完整的調(diào)制解調(diào)器(modem)接口，只要使用sp3243eca轉(zhuǎn)換芯片將信號(hào)轉(zhuǎn)換成rs232電平，即可與modem連接，控制modem拔號(hào)、通訊等等。
2c總線接口
i2c bus（inter ic bus）是philips推出的芯片間串行傳輸總線，它以2根連線實(shí)現(xiàn)了完善的全雙工同步數(shù)據(jù)傳送，可以極方便地構(gòu)成多機(jī)系統(tǒng)和外圍器件擴(kuò)展系統(tǒng)。i2c總線采用了器件地址的硬件設(shè)置方法，通過軟件尋址完全避免了器件的片選線尋址方法，從而使硬件系統(tǒng)具有最簡(jiǎn)單而靈活的擴(kuò)展方法。詳細(xì)信息請(qǐng)參看5.12節(jié)。
——名詞解釋
發(fā)送器：本次傳輸中發(fā)送數(shù)據(jù)到總線的器件；
接收器：本次傳輸中從總線接收數(shù)據(jù)的器件；
主機(jī)：初始化發(fā)送、產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)和終止發(fā)送的器件，它可以是發(fā)送器或接收器。主機(jī)通常是微控制器；
從機(jī)：被主機(jī)尋址的器件，可以是發(fā)送器或接收器。
——總線信號(hào)
——常用i2c器件
隨著i2c總線技術(shù)的推出。很多電子廠商都推出了許多帶i2c總線接口的器件，大量應(yīng)用于視頻、音像及通訊等領(lǐng)域。表6.2給出了常用的通用i2c接口的種類、型號(hào)及尋址字節(jié)。
——zlg7290
zlg7290為鍵盤和led驅(qū)動(dòng)器，它提供了i2c串行接口和鍵盤中斷信號(hào),方便與處理器連接；可驅(qū)動(dòng)8位共陰數(shù)碼管或64只獨(dú)立led和64個(gè)按鍵, 可控掃描位數(shù)以及可控任一數(shù)碼管閃爍，提供數(shù)據(jù)譯碼和循環(huán)移位、段尋址等控制，8個(gè)功能鍵可檢測(cè)任一鍵的連擊次數(shù)，無需外接元件即可直接驅(qū)動(dòng)led即可擴(kuò)展驅(qū)動(dòng)電流和驅(qū)動(dòng)電壓。下圖為zlg7290的引腳排列。
——cat24wc02
cat24wc02是一款i2c總線接口的e2prom器件，其引腳如下圖所示。
cat24wc02的i2c總線地址的高4位固定為1010，低四位由a2、a1和a0決定。當(dāng)a2a1a0引腳懸空時(shí)，默認(rèn)值為000。
——i2c應(yīng)用示例
lpc2000系列微控制器都提供了硬件i2c總線接口和i2c總線控制器。由于lpc2000微控制器的sda和scl端口為開漏輸出，所以必須在sda和scl線上分別外接一個(gè)上拉電阻。
該示例利用lpc2000微控制器作為i2c總線的主機(jī)，在總線上掛接著兩個(gè)i2c器件作為從機(jī)，分別為e2prom器件cat24wc02和鍵盤和led驅(qū)動(dòng)器zlg7290。r46和r48即為i2c總線上的兩個(gè)上拉電阻。
spi總線接口
spi（serial peripheral interface——串行外設(shè)接口）總線系統(tǒng)是一種同步串行外設(shè)接口，允許mcu與各種外圍設(shè)備以串行方式進(jìn)行通信、數(shù)據(jù)交換。外圍設(shè)備包flash、ram、a/d轉(zhuǎn)換器、網(wǎng)絡(luò)控制器、mcu等。spi系統(tǒng)可直接與各個(gè)廠家生產(chǎn)的多種標(biāo)準(zhǔn)外圍器件直接接口，一般使用4條線：串行時(shí)鐘線sck、主機(jī)輸入/從機(jī)輸出數(shù)據(jù)線miso、主機(jī)輸出/從機(jī)輸入數(shù)據(jù)線mosi和低電平有效的從機(jī)選擇線ssel（有的spi接口芯片帶有中斷信號(hào)線int，有的spi接口芯片沒有主機(jī)輸出/從機(jī)輸入數(shù)據(jù)線mosi）。詳細(xì)信息參看5.13節(jié)。
——引腳描述
sck串行時(shí)鐘，用于同步spi接口間數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)鐘信號(hào)。該時(shí)鐘總是由主機(jī)驅(qū)動(dòng)并且從機(jī)接收；
ssel從機(jī)選擇，spi從機(jī)選擇信號(hào)是一個(gè)低有效信號(hào)，用于指示被選擇參與數(shù)據(jù)傳輸?shù)膹臋C(jī)。每個(gè)從機(jī)都有各自特定的從機(jī)選擇輸入信號(hào)。在數(shù)據(jù)處理之前，ssel必須為低電平并在整個(gè)處理過程中保持低電平。如果在數(shù)據(jù)傳輸中ssel信號(hào)變?yōu)楦唠娖剑瑐鬏斨兄梗?br> miso主入從出，該信號(hào)是一個(gè)單向的信號(hào)，它將數(shù)據(jù)從從機(jī)傳輸?shù)街鳈C(jī)。當(dāng)器件為從機(jī)時(shí)，串行數(shù)據(jù)從該端口輸出；當(dāng)器件為主機(jī)時(shí)，串行數(shù)據(jù)從該端口輸入；當(dāng)從機(jī)沒有被選擇時(shí)，將該信號(hào)驅(qū)動(dòng)為高阻態(tài)；
mosi主出從入，該信號(hào)是一個(gè)單向的信號(hào)，它將數(shù)據(jù)從主機(jī)傳輸?shù)綇臋C(jī)。當(dāng)器件為主機(jī)時(shí)，串行數(shù)據(jù)從該端口輸出；當(dāng)器件為從機(jī)時(shí)，串行數(shù)據(jù)從該端口輸入。
——發(fā)送與接收
將數(shù)據(jù)寫到spi發(fā)送緩沖區(qū)后，時(shí)鐘信號(hào)sck的1次作用對(duì)應(yīng)一位數(shù)據(jù)的發(fā)送(miso)和另一位數(shù)據(jù)的接收（mosi）；在主機(jī)中數(shù)據(jù)從移位寄存器中自左向右發(fā)出送到從機(jī)（mosi），同時(shí)從機(jī)中的數(shù)據(jù)自右向左發(fā)到主機(jī)（miso），經(jīng)過8個(gè)時(shí)鐘周期完成1個(gè)字節(jié)的發(fā)送。輸入字節(jié)保留在移位寄存器中，然后從接收緩沖區(qū)中讀出一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。
——總線連接
spi總線可在軟件的控制下構(gòu)成各種簡(jiǎn)單的或復(fù)雜的系統(tǒng)，如：1個(gè)主mcu和幾個(gè)從mcu；幾個(gè)從mcu相互連接構(gòu)成多主機(jī)系統(tǒng)（分布式系統(tǒng)）；1個(gè)主mcu和1個(gè)或幾個(gè)從i/o設(shè)備。
大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合中，使用1個(gè)mcu作為主機(jī)，它控制數(shù)據(jù)向1個(gè)或幾個(gè)從外圍器件的傳送。從器件只能在主機(jī)發(fā)命令時(shí)才能接收或向主機(jī)傳送數(shù)據(jù)。其數(shù)據(jù)的傳輸格式通常是高位（msb）在前，低位（lsb）在后，在一些增強(qiáng)型的mcu中高位在前或低位在前都是可通過軟件設(shè)置的，如lpc2000系列微控制器。
——應(yīng)用示例
在把spi與幾種不同的串行i/o芯片相連時(shí)，應(yīng)特別注意這些串行i/o芯片的輸入輸出特性。
(1) 輸入芯片的串行數(shù)據(jù)輸出是否有三態(tài)控制端。平時(shí)未選中芯片的輸出端應(yīng)處于高阻態(tài)。若沒有三態(tài)控制端，應(yīng)外加三態(tài)門。否則mcu的miso端只能連接1個(gè)輸入芯片。
(2) 輸出芯片的串行數(shù)據(jù)輸入是否有允許控制端。即應(yīng)該只有在這片芯片允許時(shí)，sck脈沖才把串行數(shù)據(jù)移入該芯片；芯片禁止時(shí)，sck對(duì)芯片無影響。若沒有允許控制端，應(yīng)在外部用門電路 對(duì)sck進(jìn)行控制后，再加到芯片的時(shí)鐘輸入端，或者spi只連接1個(gè)芯片，不能再連接其它輸入或輸出芯片。