三個(gè)方面助你快速讀懂單片機(jī)時(shí)序圖

對于芯片開發(fā)使用來說，時(shí)序圖是較為核心也較為重要的一個(gè)知識點(diǎn)。在廠家給出的芯片數(shù)據(jù)手冊中，時(shí)序圖也是非常重要的參數(shù)細(xì)節(jié)。開發(fā)者拿到一款芯片時(shí)，首先需要做的就是閱讀其數(shù)據(jù)手冊，對上面的內(nèi)容進(jìn)行提取和掌握。因此能夠順利的閱讀并了解到單片機(jī)時(shí)序圖想要傳達(dá)的意思是非常關(guān)鍵的，本文就將為大家介紹能夠順利讀懂時(shí)序圖的方法。

為了方便大家理解，這里以1602為例進(jìn)行講解，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：

開發(fā)者只需要關(guān)注以下幾個(gè)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(huì)外接電位器用以調(diào)整偏壓信號，注意此腳電壓為0時(shí)可以得到最強(qiáng)的對比度。

4腳：RS，數(shù)據(jù)/命令選擇端，當(dāng)此腳為高電平時(shí)，可以對1602進(jìn)行數(shù)據(jù)字節(jié)的傳輸操作，而此腳為低電平時(shí)，則是進(jìn)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(dāng)此腳為高電平可對LCD1602進(jìn)行讀數(shù)據(jù)操作，反之進(jìn)行寫數(shù)據(jù)操作。筆者認(rèn)為，此腳其實(shí)用處不大，直接接地永久置為低電平也不會(huì)影響其正常工作。但是尚未經(jīng)過復(fù)雜系統(tǒng)驗(yàn)證，保留此意見。

6腳：E，使能信號，其實(shí)是LCD1602的數(shù)據(jù)控制時(shí)鐘信號，利用該信號的上升沿實(shí)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。

LCD1602的操作時(shí)序

在此，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(gè)寫時(shí)序：

①當(dāng)要寫指令字，設(shè)置LCD1602的工作方式時(shí)：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(gè)高脈沖將數(shù)據(jù)寫入。

②當(dāng)要寫入數(shù)據(jù)字，在1602上實(shí)現(xiàn)顯示時(shí)：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(gè)高脈沖將數(shù)據(jù)寫入。

實(shí)際上寫指令和寫數(shù)據(jù)，差別僅僅在于RS的電平不一樣而已。以下是LCD1602的時(shí)序圖：

只要慢慢學(xué)會(huì)看時(shí)序圖，要知道操作一個(gè)器件的精華便蘊(yùn)藏在其中，看懂看準(zhǔn)了時(shí)序，再操控這個(gè)芯片就是非常容易的事了。這里使用1602作為例子主要是因?yàn)?602的時(shí)序是目前最簡單的時(shí)序之一。

注意時(shí)間軸，如果沒有標(biāo)明(其實(shí)大部分也都是不標(biāo)明的)，那么從左往右的方向?yàn)闀r(shí)間正向軸，即時(shí)間在增長。圖1框出并注明了看懂此圖的一些常識：

(1)時(shí)序圖最左邊一般是某一根引腳的標(biāo)識，表示此行圖線體現(xiàn)該引腳的變化，上圖分別標(biāo)明了RS、R/W、E、DB0~DB7四類引腳的時(shí)序變化。

(2)有線交叉狀的部分，表示電平在變化，如上所標(biāo)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，ValidData這個(gè)詞也顯示了這點(diǎn)。

需要十分嚴(yán)重注意的是，時(shí)序圖里各個(gè)引腳的電平變化，基于的時(shí)間軸是一致的。一定要嚴(yán)格按照時(shí)間軸的增長方向來精確地觀察時(shí)序圖。要讓器件嚴(yán)格的遵守時(shí)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(yán)格。

時(shí)間標(biāo)注

細(xì)心的朋友或許注意到了文中關(guān)于時(shí)間的標(biāo)注，這也是個(gè)十分重要的信息，這些時(shí)間的標(biāo)注表明了某些狀態(tài)所要維持的最短或最長時(shí)間。因?yàn)槠骷墓ぷ魉俣纫彩怯邢薜?，一般都跟不上主控芯片的速度，所以它們直接之間要有時(shí)序配合。下面是時(shí)序參數(shù)表：

開發(fā)者要注意估計(jì)主控芯片的指令時(shí)間，可以在官方數(shù)據(jù)手冊上查到MCU的一些級別參數(shù)。比如現(xiàn)在用AVRM16做為主控芯片，外部12MHz晶振，(1/12MHz)s是振蕩周期，而不是時(shí)鐘周期，因?yàn)闀r(shí)鐘周期(狀態(tài)周期)等于兩個(gè)振蕩周期，換句話說就是對振動(dòng)頻率進(jìn)行“二分頻”的振蕩信號，所以(2/12MHz)s才是晶振為12MHz時(shí)的時(shí)鐘周期。

以上給的時(shí)間參數(shù)全部是ns級別的，所以即便在程序里不加延時(shí)程序，也應(yīng)該可以很好的配合LCD1602的時(shí)序要求了。怎么看這個(gè)表呢?很簡單，在時(shí)序圖里可以找到TR1，對應(yīng)時(shí)序參數(shù)表，可以查到這個(gè)是E上升沿/下降沿時(shí)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(shí)間完成。

以上介紹的這些內(nèi)容，雖然是以LCD1602為例，但這僅僅是為了幫助大家進(jìn)行理解，其中提到的參數(shù)是大部分單片機(jī)都會(huì)有的，因此大家可以通過本文中給予的解讀方式來套用到其他單片機(jī)當(dāng)中，大部分的單片機(jī)時(shí)序圖都會(huì)遵循文中給出的規(guī)則，當(dāng)大家漸漸掌握其中的內(nèi)容后，就可以發(fā)現(xiàn)其實(shí)看懂單片機(jī)的時(shí)序圖其實(shí)并不難。