嵌入式微控制器概述(存儲版)
【正文】 學(xué)習(xí)和發(fā)展打好基礎(chǔ) 。 MCU系統(tǒng)離不開各種輸入輸出接口，學(xué)習(xí)MCU，就必須學(xué)習(xí)各種接口的原理，通過接口的輸入輸出體現(xiàn)MCU程序的功能。特別要認(rèn)識到，嵌入式應(yīng)用技術(shù)是以 MCU的軟硬件技術(shù)為核心的綜合技術(shù)，必須學(xué)會知識的分割與綜合，才能融會貫通。必須通過實踐，理解 MCU原理，掌握基本的編程規(guī)范與方法，才能學(xué)會設(shè)計應(yīng)用系統(tǒng)。 46 嵌入式系統(tǒng)的學(xué)習(xí)建議 首先 ， 要明確為什么要學(xué)習(xí)以 MCU為核心的嵌入式應(yīng)用技術(shù) 。 嵌入式系統(tǒng)的特點與學(xué)習(xí)建議 嵌入式系統(tǒng)的特點 45 4．嵌入式系統(tǒng)有實時約束 嵌入式系統(tǒng)有比較嚴(yán)格的實時性要求 ， 對于外部事件的發(fā)生要能夠及時的響應(yīng) 。 與嵌入式軟件相關(guān)的術(shù)語 41 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)方法導(dǎo)引 嵌入式產(chǎn)品的一般構(gòu)成 一個以 MCU為核心的比較復(fù)雜嵌入式產(chǎn)品或?qū)嶋H嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)，包含模擬量的輸入、模擬量的輸出，開關(guān)量的輸入、開關(guān)量的輸出及數(shù)據(jù)通信的部分。當(dāng)程序跑飛時，由于無法正常執(zhí)行清看門狗定時器，定時器會溢出使系統(tǒng)程序復(fù)位。 38 ?通用串行總線 (USB， Universal Serial Bus) 控制器局域網(wǎng) (CAN， Control Area Network)：它是一種全數(shù)字、全開放的現(xiàn)場總線控制網(wǎng)絡(luò)。 ? 數(shù)字信號 ：是一種二值信號，用兩個電平（來表示兩個邏輯值 )。常用的封裝形式可分為通孔封裝和貼片封裝兩大類。存儲空間仍然是寶貴的。 ?商用型： ?商用型的嵌入式操作系統(tǒng)功能穩(wěn)定、可靠，有完善的技術(shù)支持和售后服務(wù)，但往往價格昂貴。 ? ③ 人機交互： ? 包括 LCD、鍵盤和觸摸屏等人機交互設(shè)備。隨著 EDA的推廣和 VLSI設(shè)計的普及，以及半導(dǎo)體工藝的迅速發(fā)展，在一個硅片上實現(xiàn)多個更為復(fù)雜的系統(tǒng)的時代已來臨，這就是片上系統(tǒng) SoC(System on Chip)。 BDM調(diào)試工具與單片機的通信通過雙向的 BKGD引腳實現(xiàn)。 ? 嵌入式微控制器一般以某一種微處理器內(nèi)核為核心，芯片內(nèi)部集成 Flash、 RAM、 EEPROM、總線、總線邏輯、定時/計數(shù)器、 WatchDog、 I/O、串行口等各種必要功能模塊。目前，世界上嵌入式處理器的種類已經(jīng)超過 1000種，流行的體系結(jié)構(gòu)包括 MCU、 MPU等 30多個系列，速度越來越快，性能越來越強，價格也越來越低。 所謂大端是指高字節(jié)存儲在低的地址中，而低字節(jié)則存在高地址中；小端則恰好相反。 目前 MCU正向①大容量、高性能化；②小容量、低價格化；③外圍電路內(nèi)裝化等幾個方向快速發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域也不斷地擴大。 ?消費領(lǐng)域 家用電器、家用視頻音頻、娛樂產(chǎn)品、數(shù)碼相機、 DVD、 DV、MP3播放機、掌上電腦、游戲機、 PDA、數(shù)字電視等。 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存儲器 A/D轉(zhuǎn)換接口 工作支撐模塊 定時器接口 串行通信接口 其他 I/O模塊 …… 一個典型的 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、網(wǎng)絡(luò)通訊等各個領(lǐng)域，典型應(yīng)用領(lǐng)域如下： ?測控領(lǐng)域 包括自動控制 /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。 二十世紀(jì)九十年代是 MCU制造業(yè)大發(fā)展時期 ， 這個時期的Motorola、 Intel、 ATMEL、 德州儀器 、 三菱 、 日立 、 飛利浦 、 韓國LG等一批企業(yè)開發(fā)一批性能優(yōu)越的 MCU， 極大地推動了 MCU的應(yīng)用 。 ?A存儲器分離編址 ? 哈佛結(jié)構(gòu) 生成雙倍空間 ?B存儲器統(tǒng)一編址 ? 馮諾依蔓結(jié)構(gòu) 12 存儲器的訪問 ? 哈佛結(jié)構(gòu)的存儲器地址出現(xiàn)重疊 ,通過不同的控制線并配合不同的指令就可以區(qū)分開來 . ? 馮諾依曼結(jié)構(gòu)可以使用同一指令訪問兩種存儲器 ,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 .用 MOVC訪問程序存儲器 ,用 MOVX 訪問數(shù)據(jù)存儲器 . ? 馮 諾依曼結(jié)構(gòu)可以用統(tǒng)一指令訪問兩種存儲器 ,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 ,獨立與程序存儲器和外部數(shù)據(jù)存儲器空間 ,類似哈佛結(jié)構(gòu)的分離編址 ?MOTOROLA 的 MCU則將 I/O地址與存儲器地址統(tǒng)一在一個空間 .僅分配不同單元 15 寄存器編址 ?INTEL的 MCU使用內(nèi)部的 RAM作為寄存器用MOV指令訪問 ,類似哈佛結(jié)構(gòu)的存儲器分離編址 ?MOTOROLA 的 MCU 的寄存器占用存儲器資源 16 統(tǒng)一編址體系結(jié)構(gòu) 程序存儲器 數(shù)據(jù)存儲 I/O端口 寄存器 CPU 17 內(nèi)存大、小端排序問題 對于需要多于 8位的數(shù)據(jù)，為其分配一組連續(xù)的存儲空間，字節(jié)排序有兩種方式：小端 (little endian)和大端 (big endian)。 ?（ 1）嵌入式處理器 ? 嵌入式處理器是嵌入式系統(tǒng)的核心，是控制、輔助系統(tǒng)運行的硬件單元。 MCU的典型代表是單片機。 BDM頭除實現(xiàn) Flash寫入、擦除功能外，還可以在應(yīng)用程序運行時，動態(tài)地獲取 CPU、存儲器等瞬態(tài)信
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