【導讀】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。這些器件自然會比較昂貴，但是能夠提供完全同等的、基于 EPROM 的器件對于小批量來們說也是有吸引力的，因為它們使用片內(nèi)的 I/O，提供了單片器件的優(yōu)勢并有靈活的可編程的便利。 隨機存取存儲器（ RAM） RAM 是 保存 工作中使用的變量和數(shù)據(jù)的 存儲器 。 類型隨數(shù)據(jù)存儲設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 二進制編碼的十進制 (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 ,找到合適的設備進行檢驗 ， 設置和重置單個位的內(nèi)存或 I/O 控制器的 2 應用程序， 包含 打開和關閉的單輸出線或 讀 單線。這些線很容易連接到二進制的設備，如開關，恒溫器，固態(tài)繼電器，閥門，電機等。 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，在大多數(shù)設立一個機制，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?shù)脑O備，例如，熒光顯示器，也可以提供足夠的電流，使接口和其他設備直接相連。一些設備允許一個 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器和 I/O 擴展。這個設施是潛在有用的一個產(chǎn)品系列的發(fā)展，因為連續(xù)增強可能成為太上存儲器，這是不可取的，不是建立在現(xiàn)有的軟件基礎上的。 串行輸入 /輸出 串行通信是一種使用很少的幾條線就能實現(xiàn)與終端設備通信的常用方式。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微型計算機相互連接。異步和同步通信策略需要協(xié)議提供（啟動、停止）幀信息。這種工作可以使用硬件或者 UART 來實現(xiàn)，可以將處理器或者應用程序從這種底層的、費時的和瑣碎的工作解脫出來。用戶只需要選擇少數(shù)幾個選項，例如波特率、停止位、奇偶校驗方式，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 /計數(shù)器設施 許多應用的單片機需要對過去的真實時間準確的評價。這可以由每個程序中的執(zhí)行時間分支認真評估，但除最簡單的程序外， 它 的工作效率不高 。首選方法是使用計時器電路，能獨立計算精確的時間增量，并生成一個預設的時間后中斷的時間。這種類型的定時器通常在所要求的數(shù)量可重載中應用。計時器然后減少此值產(chǎn)生中斷或設置標記時，計數(shù)器到達零。更好的計時器有自動加載初始值的功能。這將緩解重新加載計數(shù)器和評估所用的時間，計時器重新啟動之前這是必要的。有時候與定時器相關的是一個事件計數(shù)器。這個設備通常有一個特殊的輸入引腳，可直接驅(qū)動計數(shù)器。 定時元件 大多數(shù)微型計算機時鐘電路只需要簡單的計時元件 。 如果要求最高性能，必須使用晶體以確保最大時鐘頻率接近，但不會超出。許 多時鐘電路，還具有電阻和低電容工作成本定時元件，也可以從外部源驅(qū)動。這后一種安排是有用的在微機外部同步是必需的時候。 可編程邏輯控制器 PLC(即可編程邏輯控制器 )是機械控制中為替代必要的繼電器時序電路而發(fā)明的一 3 種設備。 PLC 工作時通過查詢輸入端并根據(jù)其狀態(tài)打開或關閉輸出。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。 很多實際應用都采用 PLC。工業(yè)生產(chǎn)中應用 PLC 的可能性很高。如果你正在進行機械制造、產(chǎn)品包裝、材料處理、自動化裝配及無數(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 浪費金錢和時間。幾乎所有需要電氣控制的地方都需要 PLC。 例如，假定在開關閉合時我們需要一個線圈接通 5 秒，然后不管開關接通多長時間都將線圈斷開。我們可以通過一個簡單的外部定時器來實現(xiàn)。但是假如該過程有十個開關和線圈呢？我們就需要十個外部定時器。如果這個過程需要分別記錄每個開關開啟的次數(shù)呢？我們又需要很多外部計數(shù)器。 由此可見，系統(tǒng)越大，我們就越需要 PLC。我們可以簡單地用 PLC 編程來對輸入信號進行計數(shù)，并在規(guī)定的時間接通線圈。 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)存的應用問題。 是的， 80%以上！當然，我們要學習的指令比這些更多，以幫助你解決幾乎所有潛在的 PLC 應用問題。 PLC 主要由中央處理器 (CPU)、存儲器和輸入、輸出電路構(gòu)成 。我們可以將 PLC 看成是一個裝滿了成百上千個獨立的繼電器、計數(shù)器、定時器以及數(shù)據(jù)存儲器的盒子。這些計數(shù)器、定時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數(shù)器、軟定時器等。這些內(nèi)部繼電器是用寄存器中的位單元模擬出來的。 各個部分是如何 工作的呢？ 輸入繼電器 (觸點 ) 這些繼電器連接外部電路。它們是實際存在的，并接收來自開關、傳感器等的信號，通常是晶體管而非繼電器。 內(nèi)部通用繼電器 (觸點 ) 它們不從外部設備接收信號，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)行一項任務。其中一些是常開的，一些是常閉的。有一些僅在電源上電時導通一次，通常用來初始化存儲的數(shù)據(jù)。 計數(shù)器 它們也非物理上存在的，而是模擬的計數(shù)器，可通過編程來對脈沖進行計數(shù)。通常 4 它們可進行加計數(shù)、減計數(shù)或同時進行加減計數(shù)。因為它們 是用軟件模擬的，計數(shù)速度就有限。一些制造商提供了基于硬件的高速計數(shù)器。這樣的計數(shù)器可以認為是物理上存在的。這些計數(shù)器多數(shù)情況下可以進行加計數(shù)、減計數(shù)或同時進行加減計數(shù)。 定時器 它們也非物理上存在的，分為多種類型和定時單位。最常用的一種類型是延時導通型。其他類型還有延時斷開型、記憶和非記憶型。定時單位的范圍是 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)送開關信號。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。 數(shù)據(jù)存儲器 它們通常是用來存儲數(shù) 據(jù)的寄存器，一般作為運算或數(shù)據(jù)處理的暫存器。在 PLC 斷電時通常還可用來存儲數(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。 帶有只讀存儲器的單片機集成電路 單片機集成電路包含一個處理器內(nèi)核，它至少通過一種數(shù)據(jù)處理或存儲設備來交換數(shù)據(jù)。集成電路包含一個只讀掩模程序存儲器，其中像測試程序一樣的通用程序能被單片機執(zhí)行。這種通用程序具有將數(shù)據(jù)寫到數(shù)據(jù)處理和 /或存儲設備的基本功能。寫入功能用于裝載程序。因為裝載程序并非永久地存儲在只讀存儲器中，所以可對單片機進行測試，而與應用程序無關，并保持系統(tǒng)中能用的存儲 器元件為標準類型。 準確地說，這項發(fā)明涉及單片機集成電路。單片機通常是包含一臺“計算機”的全部或大部分元件的大規(guī)模集成電路，其功能不是預先確定的，而是取決于它執(zhí)行的程序。 一臺單片機必然包含一個含有命令時序發(fā)生器 (即根據(jù)程序的指令分配各種控制信號到其他元件的裝置 )的處理器內(nèi)核、一個算術邏輯單元 (用來處理數(shù)據(jù) )和寄存器 (即特殊的存儲單元 )。 然而，“計算機”的其他元件對單片機而言或是內(nèi)部的，或是外部的。換言之，其他元件就集成到單片機或輔助電路中。 “計算機”的這些其他元件是數(shù)據(jù)處理或存儲裝置，例如包含待執(zhí)行程 序的只讀或隨機存儲器、時鐘和接口 (串行或并行 )。 基于單片機的系統(tǒng)通常包含一個含有單片機的芯片和許多含有外部數(shù)據(jù)處理和 /或存儲器件的芯片，這些芯片沒有集成在單片機中。例如，這種基于單片機的系統(tǒng)包含一 5 個或多個印刷電路板，上面安裝著單片機和其他元件。 決定單片機系統(tǒng)所有操作的是應用程序，即由單片機執(zhí)行的程序。因此，每個應用程序都是針對特定的應用的。 在多數(shù)現(xiàn)實應用中，由于應用程序太大，單片機無法存儲，因此就存儲在單片機的外部存儲器中。這種只能讀出而不能寫入的程序存儲器通常就是可編程只讀存儲器。 應用程序在寫入到 存儲器中后就開始執(zhí)行，以便由單片機來執(zhí)行。單片機系統(tǒng)有可能不會像預期的那樣工作。 在最不順的情況下，這只是系統(tǒng)的小故障，單片機仍然能夠通過串行口或并行口與測試設備對話。測試設備就能夠確定問題的性質(zhì)，并準確地指出校正的類型 (軟件和 /或硬件 )，將其應用到系統(tǒng)上，以便正確操作。 遺憾的是，基于單片機系統(tǒng)的多數(shù)故障導致整個系統(tǒng)死鎖，阻止了任何與測試設備的對話。這樣就不能確定錯誤類型是硬件錯誤 (單片機本身、外部只讀存儲器、外圍設備、總線等 )還是軟件錯誤 (應用程序的錯誤 )。在系統(tǒng)死鎖的情況下，采用的故障診斷方法通常以使 用精密測試設備為基礎，因而要求將探測儀連接到處于測試中的單片機系統(tǒng)的各種集成電路的管腳上。 采用測試設備對基于單片機的系統(tǒng)進行故障診斷，其相關問題還有很多。由于電路體積小，布線密集，而測試設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，這些測試設備不是批量生產(chǎn)。結(jié)果，出故障的單片機系統(tǒng)就不能及時修復，不管它們此時安裝在何處，首先必須送到有測試設備的地方。單片機系統(tǒng)的這種故障診斷方式既費時又麻煩，成本也高。 在改變系統(tǒng)中單片機執(zhí)行的應用程序時，為了避免直接在單片機系統(tǒng)上進行操 作，常規(guī)的做法是用可下載的只讀存儲器來存儲應用程序，即寫入到單片機掩模 ROM 中的裝載程序。單片機的掩模 ROM 集成到單片機中，并在生產(chǎn)單片機時一次性編程寫入。 為了改變應用程序，單片機通過運行裝載程序而重置。這個裝載程序能通過合適的傳輸線與連接到單片機的工作站通信，而工作站提供寫入到單片機的新的應用程序。裝載程序接收新應用程序并存儲到單片機的外部 ROM 中。 盡管這種方法避免了對單片機系統(tǒng)的直接操作 (這需要從系統(tǒng)取出包含應用程序的可編程只讀存儲器，并用合適的編程設備將新的應用程序?qū)戇M存儲器，然后換到系統(tǒng) 6 中 )，但是它仍然有一個較大的缺點，即在生產(chǎn)中對單片機的特殊處理。 由于編程參數(shù) (編程電壓，外加電壓的持續(xù)時間等 )隨著采用的技術而變化，每一種可編程存儲器與對應的裝載程序密切相關。裝載程序一次性寫進單片機內(nèi)部的掩模存儲器中，存儲器因而就限制為裝載程序要寫入的存儲器類型。換而言之，單片機不是標準器件，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的各種缺點。準確地說，該發(fā)明的目的就是要提供一種單片機產(chǎn)品，以便快速、簡單、可靠、低成本地驗證單片機系統(tǒng)的操作。 這項發(fā)明的另一個目的是提供一種單片機芯片，在系統(tǒng)出現(xiàn) 故障時，可以借助于單片機準確地定位系統(tǒng)中失效的器件。 這項發(fā)明的更高目的是提供一種單片機芯片，在系統(tǒng)中能使用的存儲器件為標準類型時，不用直接對單片機系統(tǒng)進行操作就可改變應用程序。