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單片機(MCU),也稱為嵌入式微控制器。如今,市場上有各種類型的單片機,具有不同的位,例如4位、8位、64位和128位單片機。單片機是一種微型計算機,用于控制辦公機器、機器人、家用電器、機動車輛和許多其他小工具中的功能。
單片機的基本結(jié)構(gòu)包括:
1.CPU——單片機的大腦被稱為CPU。CPU是用于獲取數(shù)據(jù)、解碼數(shù)據(jù)并最終成功完成指定任務(wù)的設(shè)備。在CPU的幫助下,單片機的所有組件都連接到一個系統(tǒng)中。由可編程存儲器獲取的指令
由CPU解碼。
2.存儲器——在單片機中,存儲器芯片的工作原理與微處理器相同。內(nèi)存芯片存儲所有程序和數(shù)據(jù)。單片機內(nèi)置有一定數(shù)量的ROM或RAM(EPROM、EEPROM等)或閃存,用于存儲程序源代碼。
3.輸入/輸出端口——I/O端口基本上用于連接或驅(qū)動不同的設(shè)備,例如LCD、LED等。
4.串行端口——這些端口在單片機和各種其他外設(shè)(例如并行端口)之間提供串行接口。
5.定時器——單片機可以內(nèi)置一個或多個定時器或計數(shù)器。定時器和計數(shù)器控制單片機內(nèi)的所有計數(shù)和計時操作。定時器用于對外部脈沖進行計數(shù)。定時器執(zhí)行的主要操作是脈沖產(chǎn)生、時鐘功能、頻率測量、調(diào)制、振蕩等。
6.ADC(模數(shù)轉(zhuǎn)換器)——ADC用于將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。ADC的輸入信號必須是模擬信號。數(shù)字信號產(chǎn)生可用于不同的數(shù)字應(yīng)用(例如測量小工具)。
7.DAC(數(shù)模轉(zhuǎn)換器)——該轉(zhuǎn)換器執(zhí)行與ADC相反的功能。該設(shè)備通常用于監(jiān)控模擬設(shè)備,如直流電機等。
8.解釋控制-該控制器用于對工作程序進行延遲控制。解釋可以是內(nèi)部的或外部的。
9.特殊功能塊——一些為特殊設(shè)備制造的特殊單片機包含此特殊功能塊。這個特殊的塊有附加的端口,以便執(zhí)行一些特殊的操作。
單片機的類型有哪些?單片機根據(jù)其內(nèi)存、架構(gòu)、位和指令集分為幾個大類,下面做詳細介紹。
單片機的位:
8位單片機執(zhí)行邏輯和算術(shù)運算。8位單片機的示例是Intel 8031/8051。
與8位單片機相比,16位單片機的執(zhí)行精度和性能更高。
16位單片機的較早示例是Intel 8096。
32位單片機主要用于自動控制設(shè)備,例如辦公、醫(yī)療設(shè)備等,它需要32位指令來執(zhí)行任何邏輯或算術(shù)功能。
Flash:
外部存儲器單片機——當使用單片機構(gòu)建嵌入式結(jié)構(gòu)時,該單片機不包含芯片上現(xiàn)有的所有功能塊,則稱為外部存儲器單片機。例如,8031單片機的芯片上沒有程序存儲器。
嵌入式存儲器單片機——當使用包含芯片上現(xiàn)有所有功能塊的單片機構(gòu)建嵌入式結(jié)構(gòu)時,它被稱為嵌入式存儲器單片機。例如,8051單片機具有所有程序和數(shù)據(jù)存儲器、計數(shù)器和定時器、中斷、I/O端口,因此具有嵌入式存儲器單片機。
指令集:
CISC——CISC表示復雜指令集計算機,它允許用戶應(yīng)用1條指令來替代許多簡單指令。
RISC——RISC表示精簡指令集計算機。RISC通過縮短每條指令的時鐘周期來減少操作時間。
內(nèi)存架構(gòu):
(1)哈佛內(nèi)存架構(gòu)單片機。
(2)普林斯頓內(nèi)存架構(gòu)單片機。
8051單片機:
最普遍使用的一組單片機來自8051系列。8051單片機始終是眾多愛好者和專家的理想選擇。在8051的發(fā)展過程中,人類見證了最具突破性的單片機組合。最初的8051單片機最初是由Intel發(fā)明的。這個8051系列的另外兩個成員是:
8052——該單片機有3個定時器和256字節(jié)RAM。此外,它還具有傳統(tǒng)8051單片機的所有功能。8051單片機是8052單片機的子集。
8031——該單片機不含ROM,但具有傳統(tǒng)8051單片機的所有功能。為了執(zhí)行,可以將大小為64K字節(jié)的外部ROM添加到其芯片中。
8051單片機使用2種不同類型的存儲器,例如NV-RAM、UV、EPROM和Flash。
8051單片機架構(gòu):
8051單片機是Intel公司于1981年推出的八位單片機。它采用40引腳DIP(雙列直插式封裝)。它具有內(nèi)置4kbROM(片上可編程空間)和128字節(jié)RAM空間,如果需要,還可以與單片機連接64KB外部存儲器。有四個并行8位端口,易于編程和尋址。單片機中集成了片上晶體振蕩器,晶體頻率為12MHz。單片機中有一個串行輸入/輸出端口,有2個引腳。內(nèi)部還內(nèi)置了兩個16位定時器;這些定時器可用作內(nèi)部功能的定時器以及外部功能的計數(shù)器。該單片機由5個中斷源組成,分別是:串口中斷、定時器中斷1、外部中斷0、定時器中斷0、外部中斷1。該單片機的編程模式包括GPR(通用寄存器)、SFR(特殊功能寄存器))和SPR(特殊用途寄存器)。
PIC單片機:
Micro-chipTechnology提供的外圍接口控制器(PIC),對其單片單片機進行分類。這些設(shè)備在8位單片機中非常成功。其背后最重要的原因是微芯科技不斷升級應(yīng)用架構(gòu),并為單片機添加了許多必需的外圍設(shè)備,以更好地滿足客戶的需求。PIC單片機在業(yè)余愛好者和實業(yè)家中非常受歡迎;這只是廣泛可用性、低成本、大量用戶基礎(chǔ)和串行編程能力的原因。
PIC單片機架構(gòu):
8位PIC單片機的架構(gòu)可分為以下幾類:
1.基線架構(gòu)-基線架構(gòu)中包括PIC10F系列的PIC單片機,此外還包括一小部分PIC12和PIC16系列。這些小工具采用12位程序架構(gòu),具有6至28引腳封裝替代方案。
簡要定義的基線架構(gòu)屬性集允許最有利可圖的產(chǎn)品解決方案。這種架構(gòu)非常適合電池供電的小工具。PIC10F200系列是另一款采用6引腳封裝的8位閃存單片機。
2.中端架構(gòu)——在PIC12和PIC16系列的中線成員中添加了14位程序字架構(gòu)。中端PIC16小工具提供了多種封裝選擇(從8到64封裝),具有從低到高的外設(shè)集成水平。該PIC16設(shè)備具有各種模擬、數(shù)字和串行外設(shè),例如SPI、USART、I2C、USB、LCD和A/D轉(zhuǎn)換器。中檔PIC16單片機具有8級硬件負載的暫??刂颇芰?。
3.高性能架構(gòu)——高性能架構(gòu)包括PIC18系列設(shè)備。這些單片機采用16位程序字架構(gòu)以及18至100引腳封裝替代方案。PIC18設(shè)備是帶有集成模數(shù)轉(zhuǎn)換器的高性能單片機。所有PIC18單片機都集成了高度開發(fā)的RISC架構(gòu),支持閃存設(shè)備。PIC18具有改進的基礎(chǔ)屬性、32級深度負載和多個內(nèi)部和外部中斷。
AVR單片機:
AVR又稱Advanced Virtual RISC,是一款定制的哈佛架構(gòu)8位RISC單片機。它是由Atmel于1966年發(fā)明的。哈佛架構(gòu)意味著程序和數(shù)據(jù)聚集在不同的空間并同時使用。與其他單片機同時使用的一次性可編程EPROM、EEPROM或ROM相比,它是主要采用片上閃存來存儲程序的最重要的單片機系列之一。閃存是一種非易失性(持續(xù)斷電)可編程存儲器。
AVR單片機架構(gòu):
AVR單片機架構(gòu)由Alf-EgilBogen和VegardWollan開發(fā)。AVR這個名字源自單片機架構(gòu)開發(fā)人員的名字。AT90S8515是最先進的基于AVR架構(gòu)的單片機;另一方面,最先進入商業(yè)市場的單片機是1997年推出的AT90S1200。
SRAM、閃存和EEPROM全部集成在單個芯片上,從而消除了大多數(shù)設(shè)備中對任何其他外部存儲器的需求。一些設(shè)備具有并行外部總線選項,以便添加額外的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備。除了TinyAVR芯片之外,幾乎所有設(shè)備都包含串行接口,用于連接大型串行閃存和EEPROM芯片。
AMR單片機:
AMR是一家設(shè)計微處理器架構(gòu)的公司的名稱。它還致力于將它們授權(quán)給制造正品芯片的生產(chǎn)商。實際上AMR是一個真正的32位RISC架構(gòu)。它最初由Acorn Computers Ltd于1980年開發(fā)。這種基于AMR的微處理器沒有板載閃存。ARM專為單片機設(shè)備而設(shè)計,易于使用且功能強大,足以應(yīng)對最具挑戰(zhàn)性的嵌入式設(shè)備。
AMR單片機架構(gòu):
AMR架構(gòu)是ARM公司開發(fā)的32位RISC處理器。由于其省電特性,ARM中央處理器在移動電子市場中占據(jù)主導地位,降低功耗是移動電子市場的重要設(shè)計目標。
單片機應(yīng)用:
與PC或其他通用設(shè)備中使用的微處理器相比,單片機適用于嵌入式設(shè)備。單片機用于自動管理的發(fā)明和電器,例如電動工具、植入式醫(yī)療設(shè)備、汽車發(fā)動機控制系統(tǒng)、辦公機器、遙控電器、玩具和許多其他嵌入式系統(tǒng)。與使用不同微處理器、I/O設(shè)備和存儲器的設(shè)計相比,單片機可以降低尺寸和成本,從而可以廉價地數(shù)字化控制越來越多的設(shè)備和操作?;旌闲盘栁⒖刂破魇峭ㄓ玫模粚⒛M組件組合在一起需要控制非數(shù)字電子結(jié)構(gòu)。
以上就是英銳恩單片機開發(fā)工程師分享的單片機的分類與內(nèi)置資源名稱解釋。英銳恩專注單片機應(yīng)用方案設(shè)計與開發(fā),提供8位單片機、32位單片機。