單片機時序是指單片機執(zhí)行指令時應發(fā)出的控制信號的時間序列。這些控制信號在時間上的相互關系就是CPU的時序。它是一系列具有時間順序的脈沖信號。
CPU發(fā)出的時序有兩類:一類用于片內(nèi)各功能部件的控制,它們是芯片設計師關注的問題,對用戶沒有什么意義。另一類用于片外存儲器或I/O端口的控制,需要通過器件的控制引腳送到片外,這部分時序對分析硬件電路的原理至關重要,也是軟件編程遵循的原則,需要認真掌握。
CPU發(fā)出的時序有兩類:一類用于片內(nèi)各功能部件的控制,它們是芯片設計師關注的問題,對用戶沒有什么意義。另一類用于單片機外部芯片的控制,這部分時序對分析硬件電路的原理至關重要,也是軟件編程遵循的原則。
操作時序永遠使用是任何一片IC芯片的最主要的內(nèi)容。一個芯片的所有使用細節(jié)都會在它的官方器件手冊上包含。所以使用一個器件事情,要充分做好的第一件事就是要把它的器件手冊上有用的內(nèi)容提取,掌握其工作時序。
在這里我們以液晶1602為例,分析其操作時序。其基本時序有讀狀態(tài),寫指令,讀數(shù)據(jù)和寫數(shù)據(jù)。
1602的引腳定義
我們首先來看1602的引腳定義,1602的引腳是很整齊的SIP單列直插封裝,所以器件手冊只給出了引腳的功能數(shù)據(jù)表:
我們只需要關注以下幾個管腳:
3腳:VL,液晶顯示偏壓信號,用于調(diào)整LCD1602的顯示對比度,一般會外接電位器用以調(diào)整偏壓信號,注意此腳電壓為0時可以得到最強的對比度。
4腳:RS,數(shù)據(jù)/命令選擇端,當此腳為高電平時,可以對1602進行數(shù)據(jù)字節(jié)的傳輸操作,而此腳為低電平時,則是進行命令字節(jié)的傳輸操作。命令字節(jié),即是用來對LCD1602的一些工作方式作設置的字節(jié);數(shù)據(jù)字節(jié),即使用以在1602上顯示的字節(jié)。值得一提的是,LCD1602的數(shù)據(jù)是8位的。
5腳:R/W,讀寫選擇端。當此腳為高電平可對LCD1602進行讀數(shù)據(jù)操作,反之進行寫數(shù)據(jù)操作。筆者認為,此腳其實用處不大,直接接地永久置為低電平也不會影響其正常工作。但是尚未經(jīng)過復雜系統(tǒng)驗證,保留此意見。
6腳:E,使能信號,其實是LCD1602的數(shù)據(jù)控制時鐘信號,利用該信號的上升沿實現(xiàn)對LCD1602的數(shù)據(jù)傳輸。
7~14腳:8位并行數(shù)據(jù)口,使得對LCD1602的數(shù)據(jù)讀寫大為方便。
寫命令和寫數(shù)據(jù)
在此,我們分析兩個寫時序:寫命令和寫數(shù)據(jù)。
寫命令
當我們要寫指令字,設置LCD1602的工作方式時:需要把RS置為低電平,RW置為低電平,然后將數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)口D0~D7,最后E引腳一個高脈沖將數(shù)據(jù)寫入。
voidWriteCommandLCD(unsignedcharWCLCD,BuysC)//BuysC為0時忽略忙檢測
{
if(BuysC)ReadStatusLCD();//根據(jù)需要檢測忙
LCD_Data=WCLCD;//將要寫的命令放在數(shù)據(jù)線上
LCD_RS=0;//RS為低表明要寫的為命令
LCD_RW=0;//RS為低表明執(zhí)行的是寫操作
LCD_E=0;
LCD_E=0;
LCD_E=1;//以上三條語句引入一個高脈沖
}
寫數(shù)據(jù)
當我們要寫入數(shù)據(jù)字,在1602上實現(xiàn)顯示時:需要把RS置為高電平,RW置為低電平,然后將數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)口D0~D7,最后E引腳一個高脈沖將數(shù)據(jù)寫入。
voidWriteDataLCD(unsignedcharWDLCD)
{
ReadStatusLCD();//檢測忙
LCD_Data=WDLCD;//將要寫的命令放在數(shù)據(jù)線上
LCD_RS=1;//RS為高表明要寫的為數(shù)據(jù)
LCD_RW=0;//RS為低表明執(zhí)行的是寫操作
LCD_E=0;
LCD_E=0;
LCD_E=1;//以上三條語句引入一個高脈沖
}
寫指令和寫數(shù)據(jù),差別僅僅在于RS的電平不一樣而已。以下是LCD1602的時序圖,大家寫驅動代碼的時候一定要充分理解器件的時序圖(配合文字說明),否則寫不出合格的驅動代碼,器件也就不能工作。大家可以將上面的代碼對照下圖,看是不是一回事。
看懂時序圖注意事項
1、注意時間軸,如果沒有標明(其實大部分也都是不標明的),那么從左往右的方向為時間正向軸,即時間在增長。
2、上圖框出并注明了看懂此圖的一些常識:
(1)時序圖最左邊一般是某一根引腳的標識,表示此行圖線體現(xiàn)該引腳的變化,上圖分別標明了RS、R/W、E、DB0~DB7四類引腳的時序變化。
(2)有線交叉狀的部分,表示電平在變化,如上所標注。
(3)應該比較容易理解,如上圖右上角所示,兩條平行線分別對應高低電平,也正好吻合(2)中電平變化的說法。
(4)上圖下,密封的菱形部分,注意要密封,表示數(shù)據(jù)有效,Valid Data這個詞也顯示了這點。
3、需要十分嚴重注意的是,時序圖里各個引腳的電平變化,基于的時間軸是一致的。一定要嚴格按照時間軸的增長方向來精確地觀察時序圖。要讓器件嚴格的遵守時序圖的變化。在類似于18B20這樣的單總線器件對此要求尤為嚴格。
4、以上幾點,并不是LCD1602的時序圖所特有的,絕大部分的時序圖都遵循著這樣的一般規(guī)則,所以大家要慢慢的習慣于這樣的規(guī)則。
時序參數(shù)
時間的標注,也是個十分重要的信息,這些時間的標注表明了某些狀態(tài)所要維持的最短或最長時間。因為器件的工作速度也是有限的,一般都跟不上主控芯片的速度,所以它們直接之間要有時序配合。下面是時序參數(shù)表:
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