【導(dǎo)讀】softwaretools.EPROMinsteadofROM。microputer.

　　

【正文】 M（可擦寫、可編程 ROM）插座或者用帶 EPROM 的器件來取代 ROM。這些器件自然會(huì)比較昂貴，但是能夠提供完全同等的、基于 EPROM 的器件對(duì)于小批量來們說也是有吸引力的，因?yàn)樗鼈兪褂闷瑑?nèi)的 I/O，提供了單片器件的優(yōu)勢(shì)并有靈活的可編程的便利。 隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（ RAM） RAM 是 保存 工作中使用的變量和數(shù)據(jù)的 存儲(chǔ)器 。 類型隨數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備的大小不同而有所不同，但具 有相同 特征寬度 的 處理器（ 4,8,16 比特等） ， 特殊功能寄存器 ， 如棧指針或定時(shí)器 ， 通常 納入邏輯 的 RAM 區(qū)域 。 它也在微型電腦的硬件中做內(nèi)存，通常 在 物理上 不區(qū)分內(nèi)存和處理器 。 中央處理單元（ CPU） CPU 是 與 任何 微控制器 相似 。許多微電腦和微控制器 包含 二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制 (BCD） 數(shù)據(jù)操作（例如數(shù)據(jù)顯示） ，因 此 ， 通常 可以發(fā)現(xiàn) CPU 是很適合處理這種類型的數(shù)據(jù)。 也很常見 ,找到合適的設(shè)備進(jìn)行檢驗(yàn) ， 設(shè)置和重置單個(gè)位的內(nèi)存或 I/O 控制器的 2 應(yīng)用程序， 包含 打開和關(guān)閉的單輸出線或 讀 單線。這些線很容易連接到二進(jìn)制的設(shè)備，如開關(guān)，恒溫器，固態(tài)繼電器，閥門，電機(jī)等。 并行輸入 / 輸出 并行輸入和輸出的 方案略有差別 ，在不同的微 機(jī)，在大多數(shù)設(shè)立一個(gè)機(jī)制，至少選擇讓其中一些引腳輸出，一些引腳輸 入 是非常靈活的。這可能適用于所有或 部分 端口。有些 I/O 線直接連接到適當(dāng)?shù)脑O(shè)備，例如，熒光顯示器，也可以提供足夠的電流，使接口和其他設(shè)備直接相連。一些設(shè)備允許一個(gè) I/O 端口 ,其他組件將作為系統(tǒng)總線配置為允許片外存儲(chǔ)器和 I/O 擴(kuò)展。這個(gè)設(shè)施是潛在有用的一個(gè)產(chǎn)品系列的發(fā)展，因?yàn)檫B續(xù)增強(qiáng)可能成為太上存儲(chǔ)器，這是不可取的，不是建立在現(xiàn)有的軟件基礎(chǔ)上的。 串行輸入 /輸出 串行通信是一種使用很少的幾條線就能實(shí)現(xiàn)與終端設(shè)備通信的常用方式。這種通信方式也可以開發(fā) 為與一些特殊芯片的接口或者將幾個(gè)微型計(jì)算機(jī)相互連接。異步和同步通信策略需要協(xié)議提供（啟動(dòng)、停止）幀信息。這種工作可以使用硬件或者 UART 來實(shí)現(xiàn)，可以將處理器或者應(yīng)用程序從這種底層的、費(fèi)時(shí)的和瑣碎的工作解脫出來。用戶只需要選擇少數(shù)幾個(gè)選項(xiàng)，例如波特率、停止位、奇偶校驗(yàn)方式，然后向串行發(fā)送（或者接收）緩沖區(qū)發(fā)送（或者讀?。?shù)據(jù)。將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行所需的格式由硬件來完成。 定時(shí) /計(jì)數(shù)器設(shè)施 許多應(yīng)用的單片機(jī)需要對(duì)過去的真實(shí)時(shí)間準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)。這可以由每個(gè)程序中的執(zhí)行時(shí)間分支認(rèn)真評(píng)估，但除最簡(jiǎn)單的程序外， 它 的工作效率不高 。首選方法是使用計(jì)時(shí)器電路，能獨(dú)立計(jì)算精確的時(shí)間增量，并生成一個(gè)預(yù)設(shè)的時(shí)間后中斷的時(shí)間。這種類型的定時(shí)器通常在所要求的數(shù)量可重載中應(yīng)用。計(jì)時(shí)器然后減少此值產(chǎn)生中斷或設(shè)置標(biāo)記時(shí)，計(jì)數(shù)器到達(dá)零。更好的計(jì)時(shí)器有自動(dòng)加載初始值的功能。這將緩解重新加載計(jì)數(shù)器和評(píng)估所用的時(shí)間，計(jì)時(shí)器重新啟動(dòng)之前這是必要的。有時(shí)候與定時(shí)器相關(guān)的是一個(gè)事件計(jì)數(shù)器。這個(gè)設(shè)備通常有一個(gè)特殊的輸入引腳，可直接驅(qū)動(dòng)計(jì)數(shù)器。 定時(shí)元件 大多數(shù)微型計(jì)算機(jī)時(shí)鐘電路只需要簡(jiǎn)單的計(jì)時(shí)元件 。 如果要求最高性能，必須使用晶體以確保最大時(shí)鐘頻率接近，但不會(huì)超出。許 多時(shí)鐘電路，還具有電阻和低電容工作成本定時(shí)元件，也可以從外部源驅(qū)動(dòng)。這后一種安排是有用的在微機(jī)外部同步是必需的時(shí)候。 可編程邏輯控制器 PLC(即可編程邏輯控制器 )是機(jī)械控制中為替代必要的繼電器時(shí)序電路而發(fā)明的一 3 種設(shè)備。 PLC 工作時(shí)通過查詢輸入端并根據(jù)其狀態(tài)打開或關(guān)閉輸出。用戶通常用軟件或編程器輸入程序，從而獲得期望的結(jié)果。 很多實(shí)際應(yīng)用都采用 PLC。工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用 PLC 的可能性很高。如果你正在進(jìn)行機(jī)械制造、產(chǎn)品包裝、材料處理、自動(dòng)化裝配及無數(shù)其他工業(yè)生產(chǎn)，你可能已經(jīng)用到了 PLC。如果沒有用到，那就是在 浪費(fèi)金錢和時(shí)間。幾乎所有需要電氣控制的地方都需要 PLC。 例如，假定在開關(guān)閉合時(shí)我們需要一個(gè)線圈接通 5 秒，然后不管開關(guān)接通多長(zhǎng)時(shí)間都將線圈斷開。我們可以通過一個(gè)簡(jiǎn)單的外部定時(shí)器來實(shí)現(xiàn)。但是假如該過程有十個(gè)開關(guān)和線圈呢？我們就需要十個(gè)外部定時(shí)器。如果這個(gè)過程需要分別記錄每個(gè)開關(guān)開啟的次數(shù)呢？我們又需要很多外部計(jì)數(shù)器。 由此可見，系統(tǒng)越大，我們就越需要 PLC。我們可以簡(jiǎn)單地用 PLC 編程來對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，并在規(guī)定的時(shí)間接通線圈。 我們考察一下哪些是 PLC 中最常用的 20 條指令。保守地估計(jì)一下，如果真正地掌握了這些指令，就能解決 80%以上現(xiàn)存的應(yīng)用問題。 是的， 80%以上！當(dāng)然，我們要學(xué)習(xí)的指令比這些更多，以幫助你解決幾乎所有潛在的 PLC 應(yīng)用問題。 PLC 主要由中央處理器 (CPU)、存儲(chǔ)器和輸入、輸出電路構(gòu)成 。我們可以將 PLC 看成是一個(gè)裝滿了成百上千個(gè)獨(dú)立的繼電器、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的盒子。這些計(jì)數(shù)器、定時(shí)器等是不是真的存在呢？不，它們都是模擬的，物理上并不存在，但可以將它們看成是軟計(jì)數(shù)器、軟定時(shí)器等。這些內(nèi)部繼電器是用寄存器中的位單元模擬出來的。 各個(gè)部分是如何 工作的呢？ 輸入繼電器 (觸點(diǎn) ) 這些繼電器連接外部電路。它們是實(shí)際存在的，并接收來自開關(guān)、傳感器等的信號(hào)，通常是晶體管而非繼電器。 內(nèi)部通用繼電器 (觸點(diǎn) ) 它們不從外部設(shè)備接收信號(hào)，也非物理上存在的。它們是模擬的繼電器，用以消除PLC 的外部繼電器。此外還有一些特殊繼電器，專門執(zhí)行一項(xiàng)任務(wù)。其中一些是常開的，一些是常閉的。有一些僅在電源上電時(shí)導(dǎo)通一次，通常用來初始化存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。 計(jì)數(shù)器 它們也非物理上存在的，而是模擬的計(jì)數(shù)器，可通過編程來對(duì)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。通常 4 它們可進(jìn)行加計(jì)數(shù)、減計(jì)數(shù)或同時(shí)進(jìn)行加減計(jì)數(shù)。因?yàn)樗鼈?是用軟件模擬的，計(jì)數(shù)速度就有限。一些制造商提供了基于硬件的高速計(jì)數(shù)器。這樣的計(jì)數(shù)器可以認(rèn)為是物理上存在的。這些計(jì)數(shù)器多數(shù)情況下可以進(jìn)行加計(jì)數(shù)、減計(jì)數(shù)或同時(shí)進(jìn)行加減計(jì)數(shù)。 定時(shí)器 它們也非物理上存在的，分為多種類型和定時(shí)單位。最常用的一種類型是延時(shí)導(dǎo)通型。其他類型還有延時(shí)斷開型、記憶和非記憶型。定時(shí)單位的范圍是 1ms 到 1s。 輸出繼電器 (線圈 ) 該部分連接到外圍電路。它們是物理上存在的，并給線圈、燈等發(fā)送開關(guān)信號(hào)。輸出繼電器可以是晶體管、繼電器或可控硅，取決于選擇的型號(hào)。 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 它們通常是用來存儲(chǔ)數(shù) 據(jù)的寄存器，一般作為運(yùn)算或數(shù)據(jù)處理的暫存器。在 PLC 斷電時(shí)通常還可用來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。再次接通電源后，其內(nèi)容與斷電前相同，非常方便且必要。 帶有只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)集成電路 單片機(jī)集成電路包含一個(gè)處理器內(nèi)核，它至少通過一種數(shù)據(jù)處理或存儲(chǔ)設(shè)備來交換數(shù)據(jù)。集成電路包含一個(gè)只讀掩模程序存儲(chǔ)器，其中像測(cè)試程序一樣的通用程序能被單片機(jī)執(zhí)行。這種通用程序具有將數(shù)據(jù)寫到數(shù)據(jù)處理和 /或存儲(chǔ)設(shè)備的基本功能。寫入功能用于裝載程序。因?yàn)檠b載程序并非永久地存儲(chǔ)在只讀存儲(chǔ)器中，所以可對(duì)單片機(jī)進(jìn)行測(cè)試，而與應(yīng)用程序無關(guān)，并保持系統(tǒng)中能用的存儲(chǔ) 器元件為標(biāo)準(zhǔn)類型。 準(zhǔn)確地說，這項(xiàng)發(fā)明涉及單片機(jī)集成電路。單片機(jī)通常是包含一臺(tái)“計(jì)算機(jī)”的全部或大部分元件的大規(guī)模集成電路，其功能不是預(yù)先確定的，而是取決于它執(zhí)行的程序。 一臺(tái)單片機(jī)必然包含一個(gè)含有命令時(shí)序發(fā)生器 (即根據(jù)程序的指令分配各種控制信號(hào)到其他元件的裝置 )的處理器內(nèi)核、一個(gè)算術(shù)邏輯單元 (用來處理數(shù)據(jù) )和寄存器 (即特殊的存儲(chǔ)單元 )。 然而，“計(jì)算機(jī)”的其他元件對(duì)單片機(jī)而言或是內(nèi)部的，或是外部的。換言之，其他元件就集成到單片機(jī)或輔助電路中。 “計(jì)算機(jī)”的這些其他元件是數(shù)據(jù)處理或存儲(chǔ)裝置，例如包含待執(zhí)行程 序的只讀或隨機(jī)存儲(chǔ)器、時(shí)鐘和接口 (串行或并行 )。 基于單片機(jī)的系統(tǒng)通常包含一個(gè)含有單片機(jī)的芯片和許多含有外部數(shù)據(jù)處理和 /或存儲(chǔ)器件的芯片，這些芯片沒有集成在單片機(jī)中。例如，這種基于單片機(jī)的系統(tǒng)包含一 5 個(gè)或多個(gè)印刷電路板，上面安裝著單片機(jī)和其他元件。 決定單片機(jī)系統(tǒng)所有操作的是應(yīng)用程序，即由單片機(jī)執(zhí)行的程序。因此，每個(gè)應(yīng)用程序都是針對(duì)特定的應(yīng)用的。 在多數(shù)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，由于應(yīng)用程序太大，單片機(jī)無法存儲(chǔ)，因此就存儲(chǔ)在單片機(jī)的外部存儲(chǔ)器中。這種只能讀出而不能寫入的程序存儲(chǔ)器通常就是可編程只讀存儲(chǔ)器。 應(yīng)用程序在寫入到 存儲(chǔ)器中后就開始執(zhí)行，以便由單片機(jī)來執(zhí)行。單片機(jī)系統(tǒng)有可能不會(huì)像預(yù)期的那樣工作。 在最不順的情況下，這只是系統(tǒng)的小故障，單片機(jī)仍然能夠通過串行口或并行口與測(cè)試設(shè)備對(duì)話。測(cè)試設(shè)備就能夠確定問題的性質(zhì)，并準(zhǔn)確地指出校正的類型 (軟件和 /或硬件 )，將其應(yīng)用到系統(tǒng)上，以便正確操作。 遺憾的是，基于單片機(jī)系統(tǒng)的多數(shù)故障導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)死鎖，阻止了任何與測(cè)試設(shè)備的對(duì)話。這樣就不能確定錯(cuò)誤類型是硬件錯(cuò)誤 (單片機(jī)本身、外部只讀存儲(chǔ)器、外圍設(shè)備、總線等 )還是軟件錯(cuò)誤 (應(yīng)用程序的錯(cuò)誤 )。在系統(tǒng)死鎖的情況下，采用的故障診斷方法通常以使 用精密測(cè)試設(shè)備為基礎(chǔ)，因而要求將探測(cè)儀連接到處于測(cè)試中的單片機(jī)系統(tǒng)的各種集成電路的管腳上。 采用測(cè)試設(shè)備對(duì)基于單片機(jī)的系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷，其相關(guān)問題還有很多。由于電路體積小，布線密集，而測(cè)試設(shè)備中使用的探針容易損壞，用起來很麻煩，就可能與電路接觸不好。 此外，由于成本高，這些測(cè)試設(shè)備不是批量生產(chǎn)。結(jié)果，出故障的單片機(jī)系統(tǒng)就不能及時(shí)修復(fù)，不管它們此時(shí)安裝在何處，首先必須送到有測(cè)試設(shè)備的地方。單片機(jī)系統(tǒng)的這種故障診斷方式既費(fèi)時(shí)又麻煩，成本也高。 在改變系統(tǒng)中單片機(jī)執(zhí)行的應(yīng)用程序時(shí)，為了避免直接在單片機(jī)系統(tǒng)上進(jìn)行操 作，常規(guī)的做法是用可下載的只讀存儲(chǔ)器來存儲(chǔ)應(yīng)用程序，即寫入到單片機(jī)掩模 ROM 中的裝載程序。單片機(jī)的掩模 ROM 集成到單片機(jī)中，并在生產(chǎn)單片機(jī)時(shí)一次性編程寫入。 為了改變應(yīng)用程序，單片機(jī)通過運(yùn)行裝載程序而重置。這個(gè)裝載程序能通過合適的傳輸線與連接到單片機(jī)的工作站通信，而工作站提供寫入到單片機(jī)的新的應(yīng)用程序。裝載程序接收新應(yīng)用程序并存儲(chǔ)到單片機(jī)的外部 ROM 中。 盡管這種方法避免了對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)的直接操作 (這需要從系統(tǒng)取出包含應(yīng)用程序的可編程只讀存儲(chǔ)器，并用合適的編程設(shè)備將新的應(yīng)用程序?qū)戇M(jìn)存儲(chǔ)器，然后換到系統(tǒng) 6 中 )，但是它仍然有一個(gè)較大的缺點(diǎn)，即在生產(chǎn)中對(duì)單片機(jī)的特殊處理。 由于編程參數(shù) (編程電壓，外加電壓的持續(xù)時(shí)間等 )隨著采用的技術(shù)而變化，每一種可編程存儲(chǔ)器與對(duì)應(yīng)的裝載程序密切相關(guān)。裝載程序一次性寫進(jìn)單片機(jī)內(nèi)部的掩模存儲(chǔ)器中，存儲(chǔ)器因而就限制為裝載程序要寫入的存儲(chǔ)器類型。換而言之，單片機(jī)不是標(biāo)準(zhǔn)器件，這就增加了生產(chǎn)成本。 這一發(fā)明就是為了克服先前技術(shù)的各種缺點(diǎn)。準(zhǔn)確地說，該發(fā)明的目的就是要提供一種單片機(jī)產(chǎn)品，以便快速、簡(jiǎn)單、可靠、低成本地驗(yàn)證單片機(jī)系統(tǒng)的操作。 這項(xiàng)發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種單片機(jī)芯片，在系統(tǒng)出現(xiàn) 故障時(shí)，可以借助于單片機(jī)準(zhǔn)確地定位系統(tǒng)中失效的器件。 這項(xiàng)發(fā)明的更高目的是提供一種單片機(jī)芯片，在系統(tǒng)中能使用的存儲(chǔ)器件為標(biāo)準(zhǔn)類型時(shí)，不用直接對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行操作就可改變應(yīng)用程序。