《微控制器硬件基础教程》课件.ppt

*************************************内部电压基准内部电压基准是微控制器中提供稳定参考电压的模块，主要基于带隙基准(BandgapReference)技术实现。它利用硅PN结的正温度系数和负温度系数特性相互补偿，产生对温度变化不敏感的稳定电压，典型值为1.2V左右。电压基准主要用于ADC和DAC的转换参考，直接影响模拟转换精度。高质量的电压基准应具备低温度漂移(如±30ppm/°C)、低噪声和高初始精度等特性。某些微控制器还允许选择外部参考电压，以获得更高精度。除了模数转换外，内部基准还可用于电源电压监测、模拟比较器阈值设置和低电压检测等功能。为获得最佳性能，使用内部电压基准时应给予足够的启动稳定时间，并考虑负载电流的限制。LCD控制器LCD驱动原理段式LCD：直接驱动各段矩阵式LCD：行列扫描驱动TFT-LCD：像素点寻址1显示缓冲区帧缓冲存储显示内容双缓冲减少闪烁DMA加速刷新过程配置参数时序参数设置对比度和亮度调节颜色格式选择微控制器集成的LCD控制器根据复杂度可分为几类：最简单的段式LCD控制器主要用于数字显示；中等复杂度的控制器支持字符或简单图形显示；高端微控制器集成的LCD控制器支持全彩TFT面板，具备硬件加速功能。LCD控制过程通常包括初始化、数据传输和显示刷新三个步骤。初始化设置LCD面板的工作参数；数据传输将图像内容写入显示缓冲区；显示刷新则根据设定的帧率周期性更新显示内容。高端控制器可能支持2D加速、alpha混合、色彩转换等硬件功能，减轻CPU负担。触摸屏控制器信号采集扫描触摸面板电极，测量电容变化或电阻变化采用时分复用方式依次读取X轴和Y轴坐标信号处理过滤环境噪声和干扰信号通过算法增强信号稳定性和灵敏度坐标计算根据电容或电阻变化计算精确触摸坐标多点触控时识别各触摸点的独立坐标数据输出将触摸信息转换为标准格式数据通过中断或轮询方式通知主处理器微控制器集成的触摸屏控制器主要处理电容式和电阻式两种触摸技术。电容式触摸检测手指引起的电场变化，具有多点触控能力和高灵敏度；电阻式触摸通过压力导致的电阻变化工作，结构简单但通常只支持单点触控。先进的触摸控制器集成自校准算法，可以适应环境温湿度变化和长期使用导致的参数漂移。手势识别功能则可以检测滑动、缩放、旋转等复杂操作，丰富用户交互体验。设计触摸系统时需特别注意防静电和抗干扰措施，确保在恶劣环境下也能可靠工作。加密引擎硬件加密模块集成在微控制器内部的专用加密硬件，提供高效安全的密码学操作。与软件实现相比，硬件加密具有更高的执行速度和更低的功耗，同时可以防止侧信道攻击。加密操作在隔离的硬件环境中进行，密钥材料不会在主存储器中暴露。支持的算法对称加密：AES-128/256、DES/3DES非对称加密：RSA、ECC哈希算法：SHA-1/SHA-2/SHA-3、MD5消息认证码：HMAC、CMAC真随机数生成器(TRNG)安全应用安全启动和固件更新加密通信通道敏感数据保护身份认证和访问控制数字签名和证书管理现代微控制器加密引擎通常具备安全密钥存储功能，将密钥保存在防篡改的隔离区域，即使系统被攻破也不会泄露。高安全等级的产品还会集成物理不可克隆功能(PUF)，基于芯片制造过程中的随机物理特性生成唯一设备密钥。随机数生成器真随机数生成器(TRNG)基于物理噪声源的随机数生成器，如热噪声、振荡器抖动、量子效应等。特点：输出不可预测，具有真正的随机性不可能重现相同序列适合加密密钥生成输出速率相对较低伪随机数生成器(PRNG)基于确定性算法的随机数生成器，如线性同余法、梅森旋转算法等。特点：基于种子值计算，可重现输出速率快，资源消耗少周期性长但有限适合模拟和测试应用混合实现结合TRNG和PRNG优点的混合架构，广泛应用于现代微控制器。工作流程：使用TRNG生成高熵种子种子输入到密码学安全的PRNGPRNG产生高质量随机流定期使用TRNG重新播种随机数生成器在微控制器安全应用中扮演着关键角色，为加密操作提供不可预测的输入。高质量的随机数应通过NISTSP800-22等标准测试套件验证，确保无统计偏差和模式。为防止侧信道攻击，随机数模块通常在物理上与其他系统隔离，并采取特殊的电源和时钟设计。电机控制模块PWM生成高精度PWM信号控制电机功率编码器接口精确捕获转速和位置反馈电流检测监控电机工作状态和保护系统现代微控制器通常集成专用的电机控制模块，用于驱动直流电机、步进电机和无刷电机等各类电机。该模块的核心是高级定时