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1、單片機(jī)單片機(jī)單片機(jī)即單片微型計(jì)算機(jī),是把中央處理器、存儲(chǔ)器、定時(shí)計(jì)數(shù)器、輸入輸出接口都集成在一塊集成電路芯片上的微型計(jì)算機(jī)。與應(yīng)用在個(gè)人電腦中的通用型微處理器相比,它更強(qiáng)調(diào)自供應(yīng)(不用外接硬件)和節(jié)約成本。它的最大優(yōu)點(diǎn)是體積小,可放在儀表內(nèi)部,但存儲(chǔ)量小,輸入輸出接口簡(jiǎn)單,功能較低。由于其發(fā)展非常迅速,舊的單片機(jī)的定義已不能滿(mǎn)足,所以在很多應(yīng)用場(chǎng)合被稱(chēng)為范圍更廣的微控制器,但是目前在中國(guó)大陸仍多沿用“單片機(jī)”的稱(chēng)呼。絕大多數(shù)現(xiàn)在的單片機(jī)
2、都是基于馮諾伊曼結(jié)構(gòu)的,這種結(jié)構(gòu)清楚地定義了嵌入式系統(tǒng)所必需的四個(gè)基本部分:一個(gè)中央處理器核心,程序存儲(chǔ)器(只讀存儲(chǔ)器或者閃存)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(隨機(jī)存儲(chǔ)器),一個(gè)或者更多的定時(shí)計(jì)時(shí)器,還有用來(lái)與外圍設(shè)備以及擴(kuò)展資源進(jìn)行通信的輸入輸出端口——所有這些都被集成在單個(gè)集成電路芯片上。說(shuō)單片機(jī)與通用型中央處理單元芯片不同是因?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(lái)控制裝置了。近年來(lái)為了在
3、指令和數(shù)據(jù)上使用不同的字寬,并提高處理器流水線速度,哈佛結(jié)構(gòu)在微控制器和DSP也逐漸得到了廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的微處理器是不允許這么做的。它要完成單片機(jī)的工作,就必須連接一些其他芯片。比如說(shuō),因?yàn)槠蠜](méi)有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,就必須要添加一些RAM的存儲(chǔ)芯片,雖然所添加存儲(chǔ)器的容量很靈活,但是至少還是要添加,另外還需要添加很多連線來(lái)傳遞芯片之間的數(shù)據(jù)。比如,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EPROME2PROM)就可
4、以在軟件和晶振下工作了。同時(shí),微控制器具有豐富的輸入輸出設(shè)備,像是模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換(ADC),定時(shí)器,串口或者其他串行通訊接口(比如I2C,串行外圍接口(SPI)控制器局域網(wǎng))。通常,這些繼承在內(nèi)部的設(shè)備可以通過(guò)特殊的指令來(lái)操作。一些現(xiàn)代的微控制器支持一些內(nèi)建的高級(jí)編程語(yǔ)言,比如BASIC語(yǔ)言。早期的單片機(jī)都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031,因?yàn)楹?jiǎn)單可靠而性能不錯(cuò)獲得了很大的好評(píng)。此后在8031上發(fā)展出了MCS51系列單片
5、機(jī)系統(tǒng)。基于這一系統(tǒng)的單片機(jī)系統(tǒng)直到現(xiàn)在還在廣泛使用。隨著工業(yè)控制領(lǐng)域要求的提高,開(kāi)始出現(xiàn)了16位單片機(jī),但因?yàn)樾詢(xún)r(jià)比不理想并未得到很廣泛的應(yīng)用。90年代后隨著消費(fèi)電子產(chǎn)品大發(fā)展,單片機(jī)技術(shù)得到了巨大的提高。隨著INTELi960系列特別是后來(lái)的ARM系列的廣泛應(yīng)用,32位單片機(jī)迅速取代16位單片機(jī)的高端地位,并且進(jìn)入主流市場(chǎng)。而傳統(tǒng)的8位單片機(jī)的性址:是尋找單片機(jī)內(nèi)部、外部的存儲(chǔ)單元、輸入輸出口的依據(jù),內(nèi)部單元的地址值已由芯片設(shè)計(jì)者規(guī)
6、定好,不可更改,外部的單元可以由單片機(jī)開(kāi)發(fā)者自行決定,但有一些地址單元是一定要有的(詳見(jiàn)程序的執(zhí)行過(guò)程)。數(shù)據(jù):這是由微處理機(jī)處理的對(duì)象,在各種不同的應(yīng)用電路中各不相同,一般而言,被處理的數(shù)據(jù)可能有這么幾種情況:1、地址(如MOVDPTR,#1000H),即地址1000H送入DPTR。2、方式字或控制字(如MOVTMOD,#3),3即是控制字。3、常數(shù)(如MOVTH0,#10H)10H即定時(shí)常數(shù)。4、實(shí)際輸出值(如P1口接彩燈,要燈全亮
7、,則執(zhí)行指令:MOVP1,#0FFH,要燈全暗,則執(zhí)行指令:MOVP1,#00H)這里0FFH和00H都是實(shí)際輸出值。又如用于LED的字形碼,也是實(shí)際輸出的值。理解了地址、指令的本質(zhì),就不難理解程序運(yùn)行過(guò)程中為什么會(huì)跑飛,會(huì)把數(shù)據(jù)當(dāng)成指令來(lái)執(zhí)行了。三、P0口、P2口和P3的第二功能用法:初學(xué)時(shí)往往對(duì)P0口、P2口和P3口的第二功能用法迷惑不解,認(rèn)為第二功能和原功能之間要有一個(gè)切換的過(guò)程,或者說(shuō)要有一條指令,事實(shí)上,各端口的第二功能完全是
8、自動(dòng)的,不需要用指令來(lái)轉(zhuǎn)換。如P3.6、P3.7分別是WR、RD信號(hào),當(dāng)微片理機(jī)外接RAM或有外部IO口時(shí),它們被用作第二功能,不能作為通用IO口使用,只要一微處理機(jī)一執(zhí)行到MOVX指令,就會(huì)有相應(yīng)的信號(hào)從P3.6或P3.7送出,不需要事先用指令說(shuō)明。事實(shí)上‘不能作為通用IO口使用’也并不是‘不能’而是(使用者)‘不會(huì)’將其作為通用IO口使用。你完全可以在指令中按排一條SETBP3.7的指令,并且當(dāng)單片機(jī)執(zhí)行到這條指令時(shí),也會(huì)使P3.7
9、變?yōu)楦唠娖剑褂谜卟粫?huì)這么去做,因?yàn)檫@通常這會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的崩潰。四、程序的執(zhí)行過(guò)程:?jiǎn)纹瑱C(jī)在通電復(fù)位后8051內(nèi)的程序計(jì)數(shù)器(PC)中的值為‘0000’,所以程序總是從‘0000’單元開(kāi)始執(zhí)行,也就是說(shuō):在系統(tǒng)的ROM中一定要存在‘0000’這個(gè)單元,并且在‘0000’單元中存放的一定是一條指令。五、堆棧:堆棧是一個(gè)區(qū)域,是用來(lái)存放數(shù)據(jù)的,這個(gè)區(qū)域本身沒(méi)有任何特殊之處,就是內(nèi)部RAM的一部份,特殊的是它存放和取用數(shù)據(jù)的方式,即所謂的‘先
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