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技術(shù)圖解:教你如何看懂時序圖

發(fā)布時間:2015-10-12 責(zé)任編輯:susan

【導(dǎo)讀】如何解讀操作時序?qū)τ谌魏我黄琁C芯片來說都是最主要的內(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。
 
介于中國目前的芯片設(shè)計能力有限,所以大部分的器件都是外國幾個IC巨頭比如TI、AT、MAXIM這些公司生產(chǎn)的,器件資料自然也是英文的多,所以,英文的基礎(chǔ)要在閱讀這些數(shù)據(jù)手冊時得到提高哦。即便有中文翻譯版本,還是建議看英文原版,看不懂時不妨再參考中文版,這樣比較利于提高。
 
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(guān)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(shè)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(fù)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。
 
現(xiàn)在來看LCD1602的操作時序:
 
 
在此,我們可以先不讀出它的數(shù)據(jù)的狀態(tài)或者數(shù)據(jù)本身。所以只需要看兩個寫時序:
 
① 當我們要寫指令字,設(shè)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。
 
② 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。
 
發(fā)現(xiàn)了么,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:
 
大家要慢慢學(xué)會看時序圖,要知道操作一個器件的精華便蘊藏在其中,看懂看準了時序,你操控這個芯片就是非常容易的事了。1602的時序是我見過的一個最簡單的時序:
 
 
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(yīng)該比較容易理解,如上圖右上角所示,兩條平行線分別對應(yīng)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(xí)慣于這樣的規(guī)則。
 
也許你還注意到了上面有許多關(guān)于時間的標注,這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。話說現(xiàn)在各種處理器的主頻也是瘋狂增長,日后搞不好出現(xiàn)個雙核單片機也不一定就是夢話。下面是時序參數(shù)表:
 
 
大家要懂得估計主控芯片的指令時間,可以在官方數(shù)據(jù)手冊上查到MCU的一些級別參數(shù)。比如我們現(xiàn)在用AVR M16做為主控芯片,外部12MHz晶振,指令周期就是一個時鐘周期為(2/12MHz)s,所以至少確定了它執(zhí)行一條指令的時間是us級別的。我們看到,以上給的時間參數(shù)全部是ns級別的,所以即便我們在程序里不加延時程序,也應(yīng)該可以很好的配合LCD1602的時序要求了。怎么看這個表呢?很簡單,我們在時序圖里可以找到TR1,對應(yīng)時序參數(shù)表,可以查到這個是E上升沿/下降沿時間,最大值為25ns,表示E引腳上的電平變化,必須在最大為25ns之內(nèi)的時間完成。大家看是不是這個意思?
 
現(xiàn)在我來解讀我對這個時序圖的理解:
 
當要寫命令字節(jié)的時候,時間由左往右,RS變?yōu)榈碗娖剑琑/W變?yōu)榈碗娖?,注意看是RS的狀態(tài)先變化完成。然后這時,DB0~DB7上數(shù)據(jù)進入有效階段,接著E引腳有一個整脈沖的跳變,接著要維持時間最小值為tpw=400ns的E脈沖寬度。然后E引腳負跳變,RS電平變化,R/W電平變化。這樣便是一個完整的LCD1602寫命令的時序。


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