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怎样快速读懂单片机时序图

菜鸟
2016-06-04 21:59:07    评分

对于芯片开发使用来说,时序图是较为核心也较为重要的一个知识点。在厂家给出的芯片数据手册中,时序图也是非常重要的参数细节。开发者拿到一款芯片时,首先需要做的就是阅读其数据手册,对上面的内容进行提取和掌握。因此能够顺利的阅读并了解到单片机时序图想要传达的意思是非常关键的,今天为大家介绍一种能够顺利读懂时序图的方法。

为了方便大家理解,这里以1602为例进行讲解,1602的引脚是很整齐的SIP单列直插封装,所以器件手册只给出了引脚的功能数据表:

 

开发者只需要关注以下几个管脚:

3脚:VL,液晶显示偏压信号,用于调整LCD1602的显示对比度,一般会外接电位器用以调整偏压信号,注意此脚电压为0时可以得到最强的对比度。

4脚:RS,数据/命令选择端,当此脚为高电平时,可以对1602进行数据字节的传输操作,而此脚为低电平时,则是进行命令字节的传输操作。命令字节,即是用来对LCD1602的一些工作方式作设置的字节;数据字节,即使用以在1602上显示的字节。值得一提的是,LCD1602的数据是8位的。

5脚:R/W,读写选择端。当此脚为高电平可对LCD1602进行读数据操作,反之进行写数据操作。笔者认为,此脚其实用处不大,直接接地永久置为低电平也不会影响其正常工作。但是尚未经过复杂系统验证,保留此意见。

6脚:E,使能信号,其实是LCD1602的数据控制时钟信号,利用该信号的上升沿实现对LCD1602的数据传输。

7~14脚:8位并行数据口,使得对LCD1602的数据读写大为方便。

LCD1602的操作时序

在此,可以先不读出它的数据的状态或者数据本身,所以只需要看两个写时序:

  1. 当要写指令字,设置LCD1602的工作方式时:需要把RS置为低电平,RW置为低电平,然后将数据送到数据口D0~D7,最后E引脚一个高脉冲将数据写入。

  2. 当要写入数据字,在1602上实现显示时:需要把RS置为高电平,RW置为低电平,然后将数据送到数据口D0~D7,最后E引脚一个高脉冲将数据写入。

实际上写指令和写数据,差别仅仅在于RS的电平不一样而已。以下是LCD1602的时序图:

只要慢慢学会看时序图,要知道操作一个器件的精华便蕴藏在其中,看懂看准了时序,再操控这个芯片就是非常容易的事了。这里使用1602作为例子主要是因为1602的时序是目前最简单的时序之一。

注意时间轴,如果没有标明(其实大部分也都是不标明的),那么从左往右的方向为时间正向轴,即时间在增长。图1框出并注明了看懂此图的一些常识:

  1. 时序图最左边一般是某一根引脚的标识,表示此行图线体现该引脚的变化,上图分别标明了RSR/WEDB0~DB7四类引脚的时序变化。

  2. 有线交叉状的部分,表示电平在变化,如上所标注。

  3. 应该比较容易理解,如上图右上角所示,两条平行线分别对应高低电平,也正好吻合(2)中电平变化的说法。

  4. 上图下,密封的菱形部分,注意要密封,表示数据有效,ValidData这个词也显示了这点

需要十分严重注意的是,时序图里各个引脚的电平变化,基于的时间轴是一致的,一定要严格按照时间轴的增长方向来精确地观察时序图,要让器件严格的遵守时序图的变化,在类似于18B20这样的单总线器件对此要求尤为严格。

时间标注

细心的朋友或许注意到了文中关于时间的标注,这也是个十分重要的信息,这些时间的标注表明了某些状态所要维持的最短或最长时间。因为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,所以它们直接之间要有时序配合。下面是时序参数表:

 

开发者要注意估计主控芯片的指令时间,可以在官方数据手册上查到MCU的一些级别参数。比如现在用AVRM16做为主控芯片,外部12MHz晶振,(1/12MHz)s是振荡周期,而不是时钟周期,因为时钟周期(状态周期)等于两个振荡周期,换句话说就是对振动频率进行“二分频”的振荡信号,所以(2/12MHz)s才是晶振为12MHz时的时钟周期。

以上给的时间参数全部是ns级别的,所以即便在程序里不加延时程序,也应该可以很好的配合LCD1602的时序要求了。怎么看这个表呢?很简单,在时序图里可以找到TR1,对应时序参数表,可以查到这个是E上升沿/下降沿时间,最大值为25ns,表示E引脚上的电平变化,必须在最大为25ns之内的时间完成。

以上介绍的这些内容,虽然是以LCD1602为例,但这仅仅是为了帮助大家进行理解,其中提到的参数是大部分单片机都会有的,因此大家可以通过本文中给予的解读方式来套用到其他单片机当中,大部分的单片机时序图都会遵循文中给出的规则,当大家渐渐掌握其中的内容后,就可以发现其实看懂单片机的时序图其实并不难。



专家
2016-06-04 22:30:02    评分
2楼
不错的教程,谢谢分享。

专家
2016-06-05 06:46:56    评分
3楼
先定

工程师
2016-06-05 09:35:16    评分
4楼
顶!!!!!

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