單片機系統的基本概念
(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。
評論