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1、第 1 页2.1 2.1 单片机的发展历程单片机的发展历程第一阶段(第一阶段(19761976年年19781978年)年)单片机的探索阶段,单片机的探索阶段,MCS-48MCS-48第二阶段(第二阶段(19781978年年19821982年)年)单片机的完善阶段单片机的完善阶段 ,MCS-51MCS-51第三阶段(第三阶段(19821982年年19901990年)年)8 8位单片机巩固发展、位单片机巩固发展、1616位单片机推出、单片机位单片机推出、单片机向微控制器发展的阶段,向微控制器发展的阶段,80C5180C51、MCS-96MCS-96第四阶段(第四阶段(19901990年)年)微控制
2、器的全面发展、微控制器的全面发展、3232位机的推出阶段位机的推出阶段 2.2.单片机概述单片机概述第 2 页微型单片化和微型单片化和SOCSOC低功耗低功耗CMOSCMOS化化低噪声与高可靠性低噪声与高可靠性高性能化高性能化串行扩展技术串行扩展技术主流与多品种共存主流与多品种共存FLASHFLASH存储技术存储技术多核机构的处理器多核机构的处理器2.2 2.2 单片机的发展趋势单片机的发展趋势第 3 页2.3 2.3 单片机的组成及其工作过程单片机的组成及其工作过程片外片外总线总线第 4 页u振荡器振荡器uCPUCPUu特殊功能寄存器(特殊功能寄存器(SFRSFR,Special Funct
3、ion RegisterSpecial Function Register)单片机内部集成部件的控制命令字、状态字和数单片机内部集成部件的控制命令字、状态字和数据缓存,完成软件与硬件的交互作用。据缓存,完成软件与硬件的交互作用。u存储器存储器程序存储器和数据存储器程序存储器和数据存储器程序存储器通常有程序存储器通常有ROMROM、OTP ROMOTP ROM、EPROMEPROM和和FLASHFLASH数据存储器通常是数据存储器通常是SRAMSRAM,EEPROMEEPROM、铁电存储器、铁电存储器2.3.1 2.3.1 单片机的组成单片机的组成第 5 页2.3.1 2.3.1 单片机的组成单
4、片机的组成ROM操作和操作和RAM操作不能同时进行操作不能同时进行ROM操作和操作和RAM操作可同时进行操作可同时进行第 6 页u总线总线地址总线(地址总线(AB)、数据总线()、数据总线(DB)和控制总)和控制总线(线(CB)通常包括片内总线和片外总线通常包括片内总线和片外总线有些单片机无片外总线,扩展可用串行总线有些单片机无片外总线,扩展可用串行总线接口:接口:I2C、SPI、USB等。等。u定时器计数器定时器计数器单片机的标准部件单片机的标准部件计数器计数器外部信号作为输入外部信号作为输入定时器定时器系统时钟作为输入系统时钟作为输入l有些单片机还集成了可编程计数器阵列有些单片机还集成了可
5、编程计数器阵列(Programmable Counter Array,PCA)2.3.1 2.3.1 单片机的组成单片机的组成第 7 页u各种输入输出接口各种输入输出接口通用输入输出端口通用输入输出端口准双向接口,数据通过引脚直接输入准双向接口,数据通过引脚直接输入输出一般采用漏极开路,输出的高电平由上输出一般采用漏极开路,输出的高电平由上拉电阻实现拉电阻实现具有双向驱动能力的推拉(具有双向驱动能力的推拉(Push-PullPush-Pull,也称,也称推挽)输出方式,即,图腾柱(推挽)输出方式,即,图腾柱(Totem Totem PolePole)输出方式)输出方式绝大多数单片机的通用输入输
6、出端口引脚绝大多数单片机的通用输入输出端口引脚与其他内部器件的引脚复用与其他内部器件的引脚复用2.3.1 2.3.1 单片机的组成单片机的组成第 8 页各种串行总线接口和通信接口各种串行总线接口和通信接口I I2 2C C二线同步半双工串行接口,一根串行数据和二线同步半双工串行接口,一根串行数据和一根串行时钟一根串行时钟每个从器件都有一个唯一的地址,支持一主每个从器件都有一个唯一的地址,支持一主多从工作方式多从工作方式SPISPI三线同步全双工串行接口,一根串行时钟线三线同步全双工串行接口,一根串行时钟线和两根单向数据线和两根单向数据线支持是一对一的主从工作方式支持是一对一的主从工作方式增强型
7、增强型SPISPI可可I I实现处理器间的相互通信实现处理器间的相互通信2.3.1 2.3.1 单片机的组成单片机的组成第 9 页USBUSB二线异步半双工串行接口,支持即插即用二线异步半双工串行接口,支持即插即用(Plug and PlayPlug and Play,PnPPnP)功能)功能USBUSB接口共有四根线,两根电源线,两根构成接口共有四根线,两根电源线,两根构成双绞线用于传输一个信号双绞线用于传输一个信号,采用的是平衡传输采用的是平衡传输方式方式分为分为USBUSB主设备和主设备和USBUSB外设外设通用异步收发器通用异步收发器UARTUART同步传输时,同步传输时,UARTUA
8、RT是主设备,半双工是主设备,半双工异步传输时,全双工,经电平转换和收发控异步传输时,全双工,经电平转换和收发控制,可用于实现制,可用于实现RS-232RS-232和和RS-485RS-485的通信的通信2.3.1 2.3.1 单片机的组成单片机的组成第 10 页CANCAN属现场总线(属现场总线(Field busField bus)其他类型的接口其他类型的接口模数转换器(模数转换器(ADCADC)数模转换器(数模转换器(DACDAC)红外线红外线接口接口LCDLCD控制模块控制模块强电控制模块强电控制模块2.3.1 2.3.1 单片机的组成单片机的组成第 11 页u输入输出接口的总线扩展输
9、入输出接口的总线扩展输入输出接口与数据存储器统一编址输入输出接口与数据存储器统一编址输入输出接口与数据存储器独立编址输入输出接口与数据存储器独立编址2.3.1 2.3.1 单片机的组成单片机的组成第 12 页u固化程序固化程序程序通常以机器码存储在程序存储器中程序通常以机器码存储在程序存储器中常见的有常见的有掩膜掩膜ROM型型OTP型型EPROM型型FLASH型型2.3.2 2.3.2 单片机的工作过程单片机的工作过程第 13 页程序下载方法程序下载方法无无JTAG接口单片机接口单片机编编程器(烧写器、烧录器)程器(烧写器、烧录器)有有JTAG接口单片机接口单片机FLASH型型,直接通过,直接
10、通过JTAG接口下载程序接口下载程序串口串口+驻留软件驻留软件FLASH型型,有些单片机有此功能,有些单片机有此功能2.3.2 2.3.2 单片机的工作过程单片机的工作过程第 14 页2.3.2 2.3.2 单片机的工作过程单片机的工作过程第 15 页u复位向量(复位地址)复位向量(复位地址)程序的第一条代码在程序存储器的地址必须程序的第一条代码在程序存储器的地址必须与复位向量相同与复位向量相同51系列单片机的复位向量是系列单片机的复位向量是“0000”u工作过程:根据程序计数器(工作过程:根据程序计数器(PC)读取和执)读取和执行程序行程序取指:按一定的顺序将程序读入控制器的指取指:按一定的
11、顺序将程序读入控制器的指令寄存器(令寄存器(Instruction Register,IR)译码:由指令译码器(译码:由指令译码器(Instruction Decoder,ID)将指令转换为对应的控制信号)将指令转换为对应的控制信号执行:在控制信号的控制下完成指令所规定执行:在控制信号的控制下完成指令所规定的操作的操作2.3.2 2.3.2 单片机的工作过程单片机的工作过程第 16 页p单片机的特点单片机的特点集成度高、体积小和具有很高的可靠性集成度高、体积小和具有很高的可靠性电磁干扰小电磁干扰小接口芯片少接口芯片少电路板简单电路板简单低功耗、低电压低功耗、低电压易于开发易于开发硬件设计的的难度降低、调试也相对容易硬件设计的的难度降低、调试也相对容易开发的主要精力可以集中在软件上开发的主要精力可以集中在软件上2.4 2.4 单片机的特点、分类及其应用单片机的特点、分类及其应用第 17 页可供选择的种类较多可供选择的种类较多通用型和专用型通用型和专用型字长、性能字长、性能性能价格比高性能价格比高开发成本开发成本生产管理成本生产管理成本产品维护成本产品维护成本2.4 2.4 单片机的特点、分类及其应用单片机的特点、分类及其应用第 18 页P.31:1.和和2.第二章作业第二章作业
限制150内