單片機(jī)的基本原理

姓名:李鴻彬

學(xué)號:16040520011

轉(zhuǎn)載自https://zhuanlan.zhihu.com/p/22154964潮饱,有刪節(jié)

【嵌牛導(dǎo)讀】說單片機(jī)與通用型中央處理單元芯片不同来氧,是因?yàn)榍罢咭话愫苋菀着浜献钚⌒偷耐獠恐С中酒瞥晒ぷ饔?jì)算機(jī)。這樣就可以很容易的把單片機(jī)系統(tǒng)植入裝置內(nèi)部來控制裝置了香拉。近年來為了在指令和數(shù)據(jù)上使用不同的字寬啦扬,并提高處理器流水線速度,哈佛結(jié)構(gòu)在微控制器(Microcontrollers)和數(shù)字信號處理器(DigitalSignalProcessor,DSP)也逐漸得到了廣泛的應(yīng)用缕溉。

【嵌牛鼻子】單片機(jī)的位元數(shù)?常見的單片機(jī)?單片機(jī)的開發(fā)?硬件?軟件開發(fā)環(huán)境?PROTEUS

【嵌牛提問】單片機(jī)的基本原理是什么考传?

【嵌牛正文】

傳統(tǒng)的微處理器是不允許像單片機(jī)這么做的。它要完成單片機(jī)的工作证鸥,就必須連接一些其他芯片僚楞。比如說,因?yàn)樾酒蠜]有數(shù)據(jù)存儲器枉层,就必須要添加一些RAM的存儲芯片泉褐,雖然所添加存儲器的容量很靈活,但是至少還是要添加鸟蜡。另外還需要添加很多連線來傳遞芯片之間的數(shù)據(jù)膜赃。與以上的情況相比,單片機(jī)的工作則相對獨(dú)立揉忘,一個(gè)典型的微控制器只需要一個(gè)時(shí)鐘發(fā)生器和很少的RAM和ROM(或者EPROM,E2PROM)就可以在軟件和晶振下工作了跳座。同時(shí),微控制器具有豐富的輸入輸出設(shè)備泣矛,例如模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(Analog-to-DigitalConverter,ADC)疲眷,定時(shí)器,串口您朽,以及其他串行通訊接口狂丝,比如I2C,SPI(串行周邊接口)哗总,CAN(控制器局域網(wǎng))等几颜。通常,這些集成在內(nèi)部的設(shè)備可以通過特殊的指令來操作讯屈。

單片機(jī)時(shí)鐘頻率通常較同時(shí)代的計(jì)算機(jī)芯片低蛋哭,但它價(jià)格低廉,能夠提供充足的程序存儲器涮母、豐富的片上接口具壮。某些架構(gòu)的單片機(jī)生產(chǎn)廠商眾多准颓,例如8051系列、Z80系列棺妓。一些現(xiàn)代的微控制器支持一些內(nèi)建的高級編程語言攘已,比如BASIC語言、C語言怜跑、C++等样勃。

單片機(jī)的位元數(shù)

根據(jù)總線或資料暫存器的寬度,單片機(jī)又分為4位元性芬、8位元峡眶、16位元和32位元單片機(jī)。4位單片機(jī)多用于冰箱植锉、洗衣機(jī)辫樱、微波爐等家電控制中;8位、16位單片機(jī)主要用于一般的控制領(lǐng)域俊庇,一般不使用操作系統(tǒng);32位用于網(wǎng)絡(luò)操作狮暑、多媒體處理等復(fù)雜處理的場合,一般要使用嵌入式操作系統(tǒng)辉饱。

常見的單片機(jī)

微芯公司的PIC系列出貨量居于業(yè)界領(lǐng)導(dǎo)者地位;Atmel的51系列及AVR系列種類眾多搬男,受支持面廣;德州儀器的MSP430系列以低功耗聞名,常用于醫(yī)療電子產(chǎn)品及儀器儀表中;瑞薩單片機(jī)在日本使用廣泛彭沼。

單片機(jī)的開發(fā)

單片機(jī)的軟件開發(fā)中缔逛,以往多使用匯編語言,如今越來越多的使用C語言姓惑,又或者使用BASIC語言等更適合初學(xué)者的語言褐奴,部分集成開發(fā)環(huán)境支持C++。單片機(jī)的軟件測試需要使用單片機(jī)開發(fā)器或模擬器于毙。

隨著技術(shù)的發(fā)展敦冬,2000年后已經(jīng)有很多單片機(jī)自帶了ISP(在線編程設(shè)計(jì))或支持IAP,徹底地改變了傳統(tǒng)的開發(fā)模式望众,使得開發(fā)單片機(jī)系統(tǒng)時(shí)不會損壞芯片的引腳匪补,加速了產(chǎn)品的上市并降低了研發(fā)成本伞辛,縮短了從設(shè)計(jì)烂翰、制造到現(xiàn)場調(diào)試的時(shí)間,簡化了生產(chǎn)流程蚤氏,大大提高了工作效率甘耿。這類單片機(jī)包括AT89S系列單片機(jī)、AVR系列單片機(jī)等竿滨。

硬件

開發(fā)板可以進(jìn)一步簡化程序的開發(fā)和燒制過程佳恬。開發(fā)板可能包含實(shí)際芯片或是仿真器捏境。通過配套的下載線連接電腦與開發(fā)板,在電腦上編寫程序下載到開發(fā)板毁葱。批量生產(chǎn)會用到編程器垫言。

軟件開發(fā)環(huán)境

一些知名的微控制器開發(fā)環(huán)境有:

微芯公司的MPLABIDE可用于該公司全系列微控制器的開發(fā)與除錯(cuò),除支持該公司的ASM組譯器C語言編譯器外倾剿,也支援許多第三方的編譯器筷频。

ARM公司的μVision集成開發(fā)環(huán)境(原為Keil公司產(chǎn)品,2005年該公司已由ARM購并)前痘,包含組譯器與C編譯器凛捏,可用于51單片機(jī)及ARM開發(fā)。

PROTEUS

Proteus軟件是初學(xué)者入門的首選軟件芹缔,它是LabcenterElectronics公司的一款商業(yè)版電路設(shè)計(jì)與仿真軟件坯癣。內(nèi)包括ISIS、ARES等軟件模塊最欠。ARES模塊主要用來完成PCB的設(shè)計(jì)示罗,ISIS模塊用來完成電路原理圖的布圖與仿真。

Proteus的軟件仿真基于VSM技術(shù)窒所,它與其他軟件最大的不同也是最大的優(yōu)勢就在于能仿真大量的單片機(jī)芯片鹉勒,比如MCS-51系列、PIC系列等等吵取,甚至ARM處理器禽额,以及單片機(jī)外圍電路,比如鍵盤皮官、LED脯倒、LCD等等。該軟件還附帶了一些案例和豐富的幫助文件捺氢。

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