单片机接口技术论文
单片机接口技术论文
接口是指各种不同特性部件的相互交接部分。对于单片机，CPU与其它外围电路和部件相互交接的部分就是接口。学习啦小编为大家整理的单片机接口技术论文，希望你们喜欢。
单片机接口技术论文篇一
单片机接口技术概述
摘要：本文首先介绍了单片机接口技术的特点，之后对PS/2鼠标接口单片机设备进行扩展，主要完成了串口转PS/2鼠标硬件和软件结构设计。
关键词：单片机;接口技术;PS/2
中图分类号：TP368文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 24-0000-01
Interface Technology Overview
Xu Liyuan
(Tianjin Polytechnic University,School of Computer Science&Software Engineering,Tianjin300387,China)
Abstract:This 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.
Keywords:SCM;Interface technology;PS/2
接口是指各种不同特性部件的相互交接部分。对于单片机，CPU与其它外围电路和部件相互交接的部分就是接口。接口又分为和软件部分硬件部分。接口软件则是指为实现信息交换而设计的程序;硬件接口是指两个部件实体之间的连线和逻辑电路。在现在所掌握的技术条件下，硬件接口都必须得到相应的接口软件的支持。
一、单片机接口技术的特点
单片机本身已经具备了一些常用的功能部件，而且我们知道单片机的应用主要是面向测控系统，因此，与通用计算机的接口技术相比较，单片机的接口技术有以下特点。
(一)单片机的接口往往更侧重于人机接口和控制接口。通用微机的人机界面是标准键盘和显示器，较之单片机的人机接口要复杂，同时功能也强得多。PC机的键盘本身就是一个单片机系统，可以对100多个键进行扫描，并具有消除抖动和重键处理等功能。另外，通用计算机不是面向测控应用的，因此通常不具备测控接口。如果需要，也必须使用扩展板。
(二)单片机的接口往往都是由用户自行设计的，而且不会有统一的标准和规格。而且同一种功能也可以采用不同的接口设计方案。而对于通用微型计算机的接口部件一般是已经设计好的，用户也只能使用它所提供的功能，却不能更改其原有的设计。因此，单片机的接口设计往往需要更多的技巧和经验。
(三)单片机应用系统的规模通常都比较小，存储器的容量也不大。因此，很少采用大容量的存储器，而且通常只采用静态存储器，很少采用动态存储器。另外，也很少采用外部存储器(软盘、硬盘等)。而在通用微型计算机中，通常都采用大容量的动态存储器，软盘和硬盘更是必不可少的大容量的外部存储器。
二、单片机接口技术的应用――PS/2接口技术
作为一个出现较早的输入接口，基于PS/2的开发技术已经相当成熟，但是这些成熟的技术主要掌握在部分主板开发商和鼠标键盘开发商手上。而且PS/2协议的官方参考资料已经很难找到，所以本课题将以监控并分析PS/2鼠标在实际工作中的数据流并结合前人开发经验心得为主要开发依据，通过不断调试改进来完成PS/2鼠标接口的开发。
PS/2鼠标和键盘履行一种双向同步串行协议。换句话说每次数据线上发送一位数据并且每在时钟线上发一个脉冲就被读入。键盘/鼠标可以发送数据到主机而主机也可以发送数据到设备，但主机总是在总线上有优先权，它可以在任何时候抑制来自于键盘/鼠标的通讯，只要把时钟拉低即可。数据传输过程中的时钟始终都由设备提供，如果主机要想设备发送数据就必需先告诉设备产生一个时钟信号。
(一)硬件结构基本设计。PS/2接口与单片机可以直接连接，将单片机的VCC和GND分别与PS/2接口的4号和3号针脚连接，实现对设备的供电。将P2.0和P2.1分别和PS/2接口的1号和5号针脚连接，作为数据线和时钟线实现单片机到PS/2接口的信号传输。
在单片机的P2.2-P2.7引脚上连接六个按键，分别用来模拟鼠标的上下左右移动以及鼠标的左右键。该模块用来测试PS/2接口设备的基本功能。P1口接8个发光二极管，在调试和测试中显示相关内容。P3.0-P3.1接串口模块，实现单片机和PC的通信，该模块用于扩展和测试。
下面介绍PS/2接口设备与PC通过串口的连接：
这个模块是一个扩展和测试模块，用来实现串口转PS/2接口，并且可以测试PS/2接口的功能和性能。
通过串口将PC机同PS/2接口设备连接，在PC机上编写测试软件，测试软件通过串口向单片机发送一定的鼠标数据报，设备将这些数据报转发到PS/2接口，这样使得调试更加方便灵活，同时也实现了本课题的PS/2接口设备的一个扩展应用。
51单片机有一个全双工的串行通讯口，所以单片机和电脑之间可以进行串口通讯。但是电脑的串口是RS232电平的，而单片机的串口是TTL电平的，两者之间必须有一个电平转换电路，我们采用了三线制连接串口，也就是说和电脑的9针串口只连接其中的3根线：第5脚的GND、第2脚的RXD、第3脚的TXD。这是最简单的连接方法。
(二)软件结构设计。PS/2接口设备的软件主要包括六个部分：PS/2接口驱动模块，Reset模式处理模块，stream模式处理模块，显示处理模块，按键处理模块，主程序模块。
各模块的功能如下：(1)PS/2接口驱动模块：实现对PS/2接口的基本操作，包括向PS/2口发送一个字节数据，从PS/2口接收一个字节数据等操作的实现。(2)Reset模式处理模块：完成Reset模式操作。(3)Stream模式处理模块：完成Stream模式操作，提供发送一个完整鼠标数据报的函数。(4)显示处理模块：提供用于调试和测试的显示函数。(5)按键处理模块：用六个按键分别模拟鼠标的上下左右移动和左右键，当按下某个按键时产生相应的鼠标数据报，并调用Stream模式处理模块中的发送鼠标数据报函数，数据包发送到主机。(6)主程序模块：协调各模块稳定运行。
(三)PS/2鼠标接口设备状态转换。通过分析PS/2鼠标在实际使用过程中的信号了解到，在鼠标上电一定时间后主机会向鼠标发送多次复位信号，鼠标上电机进入Reset模式。Reset模式下主机会对鼠标进行检测和配置，这个过程也被叫做鼠标的初始化。主机在重新启动和休眠唤醒时也会让鼠标进入Reset模式并初始化鼠标。Stream模式下设备可以向主机发送鼠标数据报，当然主机在这个时期也可能短暂的抑制鼠标数据报的发送。
参考文献：
[1]黎爱琼,陈家林.基于嵌入式微处理器的PS/2鼠标驱动设计[J].测控技术,2006,2:71-74
[2]沈建华.嵌入式设备鼠标接口的设计与实现[J].电子技术应用,2003,11:12-14
单片机接口技术论文篇二
单片机接口技术的特点与应用设计分析
摘 要 单片机接口技术比计算机接口技术更加容易控制，具有较小的规模，存储容量不算很大。其接口的部分是由不同特性的部件进行交接的。尤其是对于单片机来说，它的接口就是CPU与其他外围电路的部件来进行交接的。本文简要叙述了单片机接口技术的特点，并且论述了这种技术在PS/2接口技术中的应用，从而完成鼠标硬件以及软件结构的设计，仅供大众参考。
【关键词】单片机 接口技术 特点 应用设计
接口指的是具有不同特性的部件在一起交互交接的部分。对于单片机来说，它的接口就是CPU与其他外围电路以及部件来进行交接的。而接口又可以分为软件部分和硬件部分。接口的软件部分指的是为了实现信息的交换而进行设计的程序;解救的硬件部分就是指连接两个实体部件的连线以及逻辑线路。在我国目前所掌握的技术条件下来看，要想实现硬件部分的对接，就一定要得到其相应的软件接口的支持才可。
1 单片机接口技术的特点
由于单片机本身就已经具备了部分常用的功能部件，并且主要面向测控系统，所以，单片机的接口与通用计算机接口技术相比具有以下三方面的特点。
第一，单片机的接口设计更加侧重于测控接口和人机接口。一般常用的危机的人机界面都是用的是标准键盘和显示器，它与单片机的人机接口相比显得更加复杂，但是却又更加多的功能。由于PC机本身的键盘属于一个单片机系统，能够对100多个键同时进行扫描，还有消除抖动以及重键处理等方面的功能。除此以外，一般的通用计算机并不能够面向测控应用，所以不具备测控接口的功能;要想其能够进行测控应用，就必须要增加扩展板。
第二，一般单片机的接口是由用户自己进行设计的，并且一般没有统一的标准和规格。即使是同一种功能的单片机接口也能够采用不同的设计方案。但是一般通用微型计算机的接口都是在之前已经设计好的，用户只能够选择其不同的功能，并不能够根据自己的喜好来进行设计。所以，对于单片机的设计需要加入更多的技巧和经验。
第三，一般单片机应用系统的规模相对来说都比较小，并且也没有足够大的存储容量。所以，单片机的应用系统基本不采用大容量的存储器，一般也都只使用静态的存储器，而很少使用动态的存储器。此外，单片机应用系统也较少使用软盘、硬盘之类的外部存储器。但是在通用的微型计算机中，大部分采用的都是大容量的动态存储器，并且使用的外部存储器也都是类似于软盘和硬盘等的大容量存储器。
2 单片机接口技术在PS/2上的应用
PS/2是一个出现比较早的输入接口，其接口技术和开发技术也都比较成熟，可是这种成熟的技术并不是被大众掌握的，而仅仅掌握在一部分的主板开发商以及鼠标键盘的开发商手中。并且我们也很难找到PS/2协议方面的官方参考资料。PS/2鼠标与键盘都需要履行双向同步串行的协议，也就是只要数据线上发出了一个数据，同时在时钟线上打出一个脉冲就能够被PS/2读入。同时，键盘和鼠标既能够把数据发送到主机上，也能够接收到主机发过来的数据，但是在总线上具有优先权的是主机，主机只用把时钟拉低，就能够在任何时候都能够阻断键盘或者鼠标的通讯。并且在数据的传输过程中，时钟一直都是由设备提供的，即使主机想通过设备来发送数据，也需要提前告诉设备，让设备产生一个可以利用的时钟信号。
2.1 PS/2接口硬件结构的基本设计
PS/2的接口能够与单片机进行直接连接，只需要把单片机中的VCC与GND两个接口分别与PS/2中的4号与3号针脚进行连接，就能够实现设备的供电。如果把P2.0与P2.1的接口与PS/2的1号与5号接口进行针脚的连接，就能够数显数据线与时钟线的单片机与PS/2的信号传输。
如果在单片机的引脚上连续按P2.2至P2.7六个键，就能够来模拟鼠标的上下左右移动，也能够模拟鼠标的左右键。用这个模块就能够测试出PS/2接口的基本功能。要想调试和测试其相关的内容，就需要通过P1接口上的八个发光二极管来调试。而通过P3.0至P3.1的接串口模块，就能够实现单片机与PC机接口的通信，也可以用这个模块来进行扩展与测试。
2.2 PS/2接口的软件结构设计
PS/2的接口设备软件主要是由以下六个部分组成，笔者在此介绍每个模块不同的功能。第一，PS/2接口驱动模块能够实现PS/2接口对接的基本操作，能够像PS/2接口发送一个字节的数据，也能够接收一个字节的数据;第二，reset的模式处理模块能够完成reset相关的模式操作;第三，stream的模式处理模块能够完成stream相关的模式操作，并且能够发送一个完整的函数;第四，显示处理模块能够提供调试以及测试方面的显示函数;第五，按键处理模块，能够通过上面的六个按键来模拟鼠标上下左右的移动以及左右键，如果按下了某一个键，就能够产生与之对应的鼠标数据，并且能够通过按键来调用stream模式中的数据函数，然后通过数据包将数据函数发送给主机;第六，主程序模块能够协调接口设备中各类模块的稳定运行。
2.3 PS/2的鼠标接口设备状态的转换
通过对PS/2是鼠标实际应用，我们可以了解到：当鼠标的上电达到一定的时间以后，主机就能够像鼠标发送信号，同时鼠标上的电机也会随即进入到reset模式。在这个模式之下，主机可以对鼠标进行一些配置的检测。当主机进入到了重新启动或者休眠唤醒的状态下时，也能够使鼠标进入到reset模式。而在stream模式之下，设备就能够向主机发送一些鼠标的数据，并且在这个时期，主机可以短暂的抑制鼠标的数据发送。
3 结束语
综上所述，本文总结了单片机接口技术与通用计算机接口技术的不同点，主要包括人机接口、控制接口、是否是用户自行设计、系统的规模与储存容量等方面进行了对比;同时分析了单片机接口技术的硬件结构设计、软件结构设计以及鼠标接口设备的状态转换，通过这些方面对单片接口技术做出了详细的论述，望对广大读者有所帮助。
参考文献
[1]丁保华、张有忠、陈军、孟凡喜.单片机原理与接口技术实验教学改革与实践[J].实验技术与管理，2010(01).
[2]徐丽媛.单片机接口技术概述[J].计算机光盘软件与应用，2011(24).
[3]孙景祥，李欣.单片机接口技术的特点与应用设计[J].科技传播，2011(11).
作者简介
刘爽(1986-)，女，汉族，吉林省白山市人，吉林省林业技师学院教师，助理讲师。研究方向：电气工程及其自动化方面教学。
作者单位
吉林省林业技师学院 吉林省白山市 134700
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