嵌入式微控制器概述(已修改)
2025-05-28 07:25 本頁(yè)面
【正文】 1 第一章 微控制器概述 2 嵌入式系統(tǒng)的含義與發(fā)展歷史 嵌入式系統(tǒng)與單片機(jī) （ 1）嵌入式系統(tǒng)的由來(lái) 計(jì)算機(jī)產(chǎn)生： 因科學(xué)家需要一個(gè)高速的計(jì)算工具而產(chǎn)生。 計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展： 數(shù)字計(jì)算 → 邏輯運(yùn)算與推理 → 信息處理 → 通信 → 工業(yè)控制 → 家用電器 …… 嵌入式系統(tǒng)（ Embedded System）含義： 面向測(cè)控對(duì)象，嵌入到實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)嵌入式應(yīng)用的計(jì)算機(jī)稱之為嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱嵌入式系統(tǒng)。 3 （ 2）單片機(jī)的含義 單片機(jī) 是單片微型計(jì)算機(jī)（ Single Chip Micro Computer）的簡(jiǎn)稱，也稱之為微控制器 （ Microcontroller Unit， MCU） 或嵌入式計(jì)算機(jī) (Embedded puter)，即在一塊芯片上集成了中央處理單元 (CPU)、存儲(chǔ)器(RAM/ROM等 )、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器及多種輸入輸出 (I/O)接口的比較完整的數(shù)字處理系統(tǒng)。 4 目前典型的 MCU內(nèi)部框圖 MCU內(nèi)部總線（控制總線、數(shù)據(jù)總線、地址總線） CPU RAM Flash存儲(chǔ)器 A/D轉(zhuǎn)換接口 工作支撐模塊 定時(shí)器接口 串行通信接口 其他 I/O模塊 …… 一個(gè)典型的 MCU內(nèi)部框圖 5 （ 3）微控制器應(yīng)用范圍 微控制器應(yīng)用范圍遍及航空航天、醫(yī)療、通訊、樓宇自動(dòng)、網(wǎng)絡(luò)通訊等各個(gè)領(lǐng)域，典型應(yīng)用領(lǐng)域如下： ?測(cè)控領(lǐng)域 包括自動(dòng)控制 /裝備控制 /儀器控制 /儀表控制等，該領(lǐng)域的應(yīng)用是嵌入式系統(tǒng)最主要、最基本的應(yīng)用形式，這種應(yīng)用主要集中在生產(chǎn)領(lǐng)域，在該領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)持續(xù)了將近 30年，并一直保持持續(xù)發(fā)展。 ?消費(fèi)領(lǐng)域 家用電器、家用視頻音頻、娛樂(lè)產(chǎn)品、數(shù)碼相機(jī)、 DVD、 DV、MP3播放機(jī)、掌上電腦、游戲機(jī)、 PDA、數(shù)字電視等。 6 ?網(wǎng)絡(luò)通信、移動(dòng)通訊領(lǐng)域 交換機(jī)、嵌入式網(wǎng)關(guān)、路由器、防火墻、手機(jī)、網(wǎng)絡(luò)電話、機(jī)頂盒等。 ?辦公自動(dòng)化設(shè)備和微機(jī)周邊設(shè)備 傳真機(jī)、復(fù)印機(jī)、打印機(jī)、鼠標(biāo)、鍵盤、掃描儀、移動(dòng)磁盤等。 ?航空航天、武器裝備 ?醫(yī)療設(shè)備和儀器 ?智能玩具 7 ? 微控制器 應(yīng)用領(lǐng)域 嵌入式應(yīng)用 信息家電 智能玩具 軍事電子 通信設(shè)備 移動(dòng)存貯 工控設(shè)備 智能儀表 汽車電子 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 測(cè)控領(lǐng)域 消費(fèi)領(lǐng)域 軍事國(guó)防 電子商務(wù) 網(wǎng)絡(luò) 8 具體產(chǎn)品 9 1971年 11月 Intel公司首次宣布 4004的 4位微處理器 ， 1974年 12月Fairchild(仙童 )公司即推出了 8位 MCU F8， 開創(chuàng)了 MCU的初級(jí)階段 。 1978年， Zilog公司推出 Z8 MCU。 1980年， Intel公司在 MCS48的基礎(chǔ)上，推出了 MCS51，它使 MCU的應(yīng)用躍上了一個(gè)新臺(tái)階。 Motorola公司于 1974年開始推出 MC6800微處理器 ， 在 1979年開始生產(chǎn) MCU MC6801， 在 1983年前后發(fā)展成為較高性能的 M68HC05系列 。 二十世紀(jì)九十年代是 MCU制造業(yè)大發(fā)展時(shí)期 ， 這個(gè)時(shí)期的Motorola、 Intel、 ATMEL、 德州儀器 、 三菱 、 日立 、 飛利浦 、 韓國(guó)LG等一批企業(yè)開發(fā)一批性能優(yōu)越的 MCU， 極大地推動(dòng)了 MCU的應(yīng)用 。 目前 MCU正向①大容量、高性能化；②小容量、低價(jià)格化；③外圍電路內(nèi)裝化等幾個(gè)方向快速發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域也不斷地?cái)U(kuò)大。 MCU的發(fā)展簡(jiǎn)史 10 MCU在我國(guó)的應(yīng)用與教學(xué)簡(jiǎn)況 二十世紀(jì)八十年代前后 ， 單片機(jī)在我國(guó)開始應(yīng)用 ， 各理工科院校陸續(xù)開設(shè)了有關(guān)課程 。 在教學(xué)及應(yīng)用上 ， Zilog 公司生產(chǎn)的Z80CPU成為我國(guó)工業(yè)控制的主流 ， 以 Z80為 CPU組成的 TP801單板機(jī)在教學(xué)上及應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)揮過(guò)巨大作用 。 二十世紀(jì)八十年代末至九十年代初 ， 我國(guó)的工業(yè)控制領(lǐng)域開始轉(zhuǎn)向使用 Intel公司生產(chǎn)的 MCS51。 從 1999年開始 ， Motorola公司及后來(lái)獨(dú)立出來(lái)的 Freescale公司在我國(guó)推廣其新一代單片機(jī) HC08系列及增強(qiáng)型 HCS08系列 ， 已經(jīng)對(duì)我國(guó)的單片機(jī)應(yīng)用產(chǎn)生積極的影響 。 本書即以 HC08系列單片機(jī)及HCS08系列單片機(jī)為藍(lán)本學(xué)習(xí)嵌入式技術(shù)基礎(chǔ) 。 11 MCU的體系結(jié)構(gòu) ?1： MCU 至少由 CPU，存儲(chǔ)器與 I/O端口組成，它們可以以不同的方式組合，形成不同的體系結(jié)構(gòu)。 ?A存儲(chǔ)器分離編址 ? 哈佛結(jié)構(gòu) 生成雙倍空間 ?B存儲(chǔ)器統(tǒng)一編址 ? 馮諾依蔓結(jié)構(gòu) 12 存儲(chǔ)器的訪問(wèn) ? 哈佛結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器地址出現(xiàn)重疊 ,通過(guò)不同的控制線并配合不同的指令就可以區(qū)分開來(lái) . ? 馮諾依曼結(jié)構(gòu)可以使用同一指令訪問(wèn)兩種存儲(chǔ)器 ,僅由指令中的地址參數(shù)尋址不同的單元即可 . ? 哈拂結(jié)構(gòu)地址重疊 ,用不同指令訪問(wèn) .用 MOVC訪問(wèn)程序存儲(chǔ)器 ,用 MOVX 訪問(wèn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 . ? 馮 諾依曼結(jié)構(gòu)可以用統(tǒng)一指令訪問(wèn)兩種存儲(chǔ)器 ,地址參數(shù)不同 . 13 14 I/O端口的編址 ?分離編址方按 :INTEL的 MCU將 I/O端口作為內(nèi)部寄存器處理 ,獨(dú)立與程序存儲(chǔ)器和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間 ,類似哈佛結(jié)構(gòu)的分離編址 ?MOTOROLA
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