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        單片機系統的基本概念

        作者: 時間:2016-11-23 來源:網絡 收藏
        (1)單片機組成:中央處理器、存儲器、I/O設備。
        (2)存儲器:物理實質是一組或多組具備數據輸入/輸出和數據存儲功能的集成電路,用于充當設備緩存或保存固定的程序及數據。

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

        (3)I/O端口:單片機與外界聯系的通道,它可以對各類外部信號(開關量、模擬量、頻率信號)進行檢測、判斷、處理,并可控制各類外部設備。現在的單片機I/O口已經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芯片進行電平轉換。

        (5)堆棧:它是一種線性的數據結構,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:用于指示棧頂的位置(地址),當發生壓棧或者出棧操作時,導致棧頂位置變化時,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、堆棧應用:調用子程序、響應中斷時,堆棧用于保護現場;還可以用作臨時數據緩沖區來使用。
        F、使用注意:堆棧溢出問題,壓棧和出棧的匹配問題。
        (6)定時/計數器:實質都是計數器。用作定時器時是對單片機內部的時鐘脈沖進行計數,而在用作計數器時是對單片機外部的輸入脈沖進行計數,其作用如下:
        A、計時、定時或延時控制;
        B、脈沖技術;
        C、測量脈沖寬度或頻率(捕獲功能)
        (7)中斷:優先級更高的事件發生,打斷優先級低的時間進程。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工作所需的,我們可以根據系統需求屏蔽那些不需要的中斷源。
        A、中斷嵌套:當一個低級中斷尚未執行完畢,又發生了一個高級優先級的中斷,系統轉而執行高級中斷服務程序,待處理完高級中斷后再回過頭來執行低級中斷服務程序。
        B、中斷響應時間是指從發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束的時間。
        C、中斷響應過程:
        a、保護現場:將當前地址、累加器ACC、狀態寄存器保存到堆棧中。
        b、切換PC指針:根據不同的中斷源所產生的中斷,切換到相應的入口地址。
        c、執行中斷服務處理程序。
        d、恢復現場:將保存在堆棧中的主程序地址、累加器ACC、狀態寄存器恢復。
        e、中斷返回:從中斷處返回到主程序,繼續執行。
        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)復位:通過外部電路給單片機的復位引進一個復位信號,讓系統重新開始運行。
        A、復位發生時的動作:
        a、PC指針從起始位置開始執行(大多數單片機都時從0x0000處開始執行)。
        b、I/O端口設置成缺省狀態(高阻態、或者輸出低電平)。
        c、部分專用控制寄存器SFR恢復到缺省狀態。
        d、普通RAM不變(如果是上電復位,則是隨即數)。
        B、兩種不同的復位啟動方式:
        a、冷啟動:也叫上電復位,指在斷電狀態下給系統加電,讓系統開始正常運行。
        b、熱啟動:在不斷電的狀態下,給單片機復位引進一個復位信號,讓系統重新開始。
        C、兩種類型的復位電路:高電平復位和低電平復位。
        D注意事項:
        a、
        注意復位信號的電平狀態及持續時間必須滿足系統要求。
        b、
        注意避免復位信號抖動
        (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。時鐘電路相當于單片機的心臟,它的每一次跳動(振動節拍)都控制著單片機的工作節奏。振蕩得慢時,系統工作速度就慢,振蕩得快時,系統工作速度就快(功耗也增大)。
        A、振蕩周期:振蕩源的振蕩節拍。
        B、機器周期:單片機完成一個基本操作需要的振蕩周期(節拍)。
        C、指令周期:執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不同。


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