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單片機系統(tǒng)的基本概念

作者: 時間:2016-11-23 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
(1)單片機組成:中央處理器、存儲器、I/O設(shè)備。
(2)存儲器:物理實質(zhì)是一組或多組具備數(shù)據(jù)輸入/輸出和數(shù)據(jù)存儲功能的集成電路,用于充當(dāng)設(shè)備緩存或保存固定的程序及數(shù)據(jù)。

A、ROM(只讀存儲器):一般用于存放固定的程序或數(shù)據(jù)表格等,數(shù)據(jù)在掉電后仍然會保留下來。
B、RAM(隨機存儲器):用于暫存程序和數(shù)據(jù)、中間計算結(jié)果,或用作堆棧用等,數(shù)據(jù)在掉電后就會丟失。

(3)I/O端口:單片機與外界聯(lián)系的通道,它可以對各類外部信號(開關(guān)量、模擬量、頻率信號)進行檢測、判斷、處理,并可控制各類外部設(shè)備。現(xiàn)在的單片機I/O口已經(jīng)集成了更多的特性和功能,對I/O端口的功能進行了拓展和復(fù)用,例如外部中斷、ADC檢測以及PWM輸出等等。

(4)輸出電平:高電平電壓(輸出“1”時)和低電平電壓(輸出“0”時)
A、TTL電平:正邏輯,5V為邏輯正,0V為邏輯負,例如單片機的輸出。
B、RS232電平:負邏輯,-12V為邏輯正,+12V為邏輯負,例如PC的輸出。
注:因此在單片機和PC進行通訊的時候需要一個MAX232芯片進行電平轉(zhuǎn)換。

(5)堆棧:它是一種線性的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),是一個只有一個進出口的一維空間。
A、堆棧特性:后進先出(LIFO)
B、堆棧指針:用于指示棧頂?shù)奈恢茫ǖ刂罚?,?dāng)發(fā)生壓?;蛘叱鰲2僮鲿r,導(dǎo)致棧頂位置變化時,堆棧指針會隨之變化。
C、堆棧操作:壓棧操作(PUSH)和出棧操作(POP)。
D、堆棧類型:“向上生長”型堆棧,每次壓棧時堆棧指針加1;“向下生長”型堆棧,每次壓棧堆棧時指針減1。
E、堆棧應(yīng)用:調(diào)用子程序、響應(yīng)中斷時,堆棧用于保護現(xiàn)場;還可以用作臨時數(shù)據(jù)緩沖區(qū)來使用。
F、使用注意:堆棧溢出問題,壓棧和出棧的匹配問題。
(6)定時/計數(shù)器:實質(zhì)都是計數(shù)器。用作定時器時是對單片機內(nèi)部的時鐘脈沖進行計數(shù),而在用作計數(shù)器時是對單片機外部的輸入脈沖進行計數(shù),其作用如下:
A、計時、定時或延時控制;
B、脈沖技術(shù);
C、測量脈沖寬度或頻率(捕獲功能)
(7)中斷:優(yōu)先級更高的事件發(fā)生,打斷優(yōu)先級低的時間進程。引起中斷的事件稱為中斷源。一個單片機可能支持多個中斷源,這些中斷源可以分為可屏蔽中斷和非可屏蔽中斷,而這些中斷源并不都是系統(tǒng)工作所需的,我們可以根據(jù)系統(tǒng)需求屏蔽那些不需要的中斷源。
A、中斷嵌套:當(dāng)一個低級中斷尚未執(zhí)行完畢,又發(fā)生了一個高級優(yōu)先級的中斷,系統(tǒng)轉(zhuǎn)而執(zhí)行高級中斷服務(wù)程序,待處理完高級中斷后再回過頭來執(zhí)行低級中斷服務(wù)程序。
B、中斷響應(yīng)時間是指從發(fā)出中斷請求到進入中斷處理所用的時間;中斷處理時間是指中斷處理開始到中斷處理結(jié)束的時間。
C、中斷響應(yīng)過程:
a、保護現(xiàn)場:將當(dāng)前地址、累加器ACC、狀態(tài)寄存器保存到堆棧中。
b、切換PC指針:根據(jù)不同的中斷源所產(chǎn)生的中斷,切換到相應(yīng)的入口地址。
c、執(zhí)行中斷服務(wù)處理程序。
d、恢復(fù)現(xiàn)場:將保存在堆棧中的主程序地址、累加器ACC、狀態(tài)寄存器恢復(fù)。
e、中斷返回:從中斷處返回到主程序,繼續(xù)執(zhí)行。
D、中斷入口地址:單片機為每個中斷源分配了不同的中斷入口地址,也稱為中斷向量。
(8)復(fù)位:通過外部電路給單片機的復(fù)位引進一個復(fù)位信號,讓系統(tǒng)重新開始運行。
A、復(fù)位發(fā)生時的動作:
a、PC指針從起始位置開始執(zhí)行(大多數(shù)單片機都時從0x0000處開始執(zhí)行)。
b、I/O端口設(shè)置成缺省狀態(tài)(高阻態(tài)、或者輸出低電平)。
c、部分專用控制寄存器SFR恢復(fù)到缺省狀態(tài)。
d、普通RAM不變(如果是上電復(fù)位,則是隨即數(shù))。
B、兩種不同的復(fù)位啟動方式:
a、冷啟動:也叫上電復(fù)位,指在斷電狀態(tài)下給系統(tǒng)加電,讓系統(tǒng)開始正常運行。
b、熱啟動:在不斷電的狀態(tài)下,給單片機復(fù)位引進一個復(fù)位信號,讓系統(tǒng)重新開始。
C、兩種類型的復(fù)位電路:高電平復(fù)位和低電平復(fù)位。
D注意事項:
a、
注意復(fù)位信號的電平狀態(tài)及持續(xù)時間必須滿足系統(tǒng)要求。
b、
注意避免復(fù)位信號抖動
(9)時鐘電路:單片機是一種時序電路,必須提供脈沖電路才能正常工作。時鐘電路相當(dāng)于單片機的心臟,它的每一次跳動(振動節(jié)拍)都控制著單片機的工作節(jié)奏。振蕩得慢時,系統(tǒng)工作速度就慢,振蕩得快時,系統(tǒng)工作速度就快(功耗也增大)。
A、振蕩周期:振蕩源的振蕩節(jié)拍。
B、機器周期:單片機完成一個基本操作需要的振蕩周期(節(jié)拍)。
C、指令周期:執(zhí)行一條指令需要幾個機器周期。不同的指令需要的機器周期數(shù)不同。


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