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我們知道,單片機(jī)(MCU)本質(zhì)上是一臺(tái)非常小的計(jì)算機(jī),完全嵌入單個(gè)集成電路(也稱(chēng)為芯片)中。在各種各樣的電子產(chǎn)品中,單片機(jī)已經(jīng)迅速獲得了廣泛的應(yīng)用。
在這方面,單片機(jī)有點(diǎn)類(lèi)似于片上系統(tǒng)(SoC),這通常是為家用計(jì)算機(jī)供電的功能,也許是由Intel或AMD制造的。但是,單片機(jī)的復(fù)雜性遠(yuǎn)不如普通SoC(后者通常在核心組件中包含一個(gè)或多個(gè)單片機(jī))。
單片機(jī)的操作非常像SoC,因?yàn)樗鼈兛梢酝ㄟ^(guò)許多不同的通信協(xié)議來(lái)檢測(cè)外部刺激或狀況并對(duì)其做出反應(yīng)-這些協(xié)議可能包括USB,觸摸響應(yīng),環(huán)境傳感器等等。
當(dāng)由用戶(hù)正確編程以對(duì)某些輸入或信號(hào)檢測(cè)做出反應(yīng)時(shí),MCU可用于在功能和應(yīng)用程序極其多樣化的范圍內(nèi)執(zhí)行響應(yīng)行為。這些范圍從簡(jiǎn)單的輸入輸出(I/O)觸發(fā)器和組件控制算法,一直到影響更為復(fù)雜的完全集成系統(tǒng)中的其他組件行為。
但是,當(dāng)你要了解MCU的工作原理時(shí),尤其是在更好地了解MCU與類(lèi)似組件(例如微處理器MP)之間的差異時(shí),有必要了解一下單片機(jī)的物理組成。
因?yàn)閱纹瑱C(jī)實(shí)際上是集成芯片中的簡(jiǎn)單微型計(jì)算機(jī),所以它與“個(gè)人計(jì)算機(jī)”組件基本相同,即:
1.CPU(中央處理器)
本質(zhì)上是微型計(jì)算機(jī)的大腦,該組件是微處理器,用于控制和監(jiān)視MCU內(nèi)部發(fā)生的所有過(guò)程。負(fù)責(zé)讀取和執(zhí)行所有正在執(zhí)行的邏輯/數(shù)學(xué)功能。
2.RAM(隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)
僅在上電時(shí)使用的臨時(shí)存儲(chǔ),用于幫助運(yùn)行和計(jì)算告知MCU執(zhí)行的程序使用中不斷被覆蓋。
3.ROM(只讀存儲(chǔ)器)
預(yù)先編寫(xiě)的“永久”內(nèi)存,即使沒(méi)有電源也可以保留數(shù)據(jù),從本質(zhì)上指導(dǎo)MCU如何在被訪(fǎng)問(wèn)時(shí)執(zhí)行其程序。
4.內(nèi)部振蕩器(MCU的主計(jì)時(shí)器)
該組件用作單片機(jī)的核心時(shí)鐘,并控制其內(nèi)部過(guò)程的執(zhí)行節(jié)奏就像任何其他計(jì)時(shí)器一樣,它們可以跟蹤給定過(guò)程中經(jīng)過(guò)的時(shí)間,并幫助MCU以指定的時(shí)間間隔開(kāi)始和結(jié)束特定功能。
5.I/O(輸入/輸出)端口。
一個(gè)或多個(gè)通信端口,通常以連接引腳的形式使用。這些引腳使MCU可以鏈接到其他組件和電路,以實(shí)現(xiàn)輸入/輸出數(shù)據(jù)信號(hào)和電源的流動(dòng)。
6.外圍控制器芯片(其他可選附件和組件)
這根據(jù)MCU需要執(zhí)行的任務(wù)而定,外圍控制器可以是各種各樣的東西,從各種其他計(jì)時(shí)器和計(jì)數(shù)器到脈寬調(diào)制(PWM)節(jié)點(diǎn),模數(shù)轉(zhuǎn)換器,數(shù)模轉(zhuǎn)換器,眾多數(shù)據(jù)捕獲模塊,更多的I/O選項(xiàng)等等。
但是,與個(gè)人計(jì)算機(jī)中類(lèi)似的SoC相比,所有這些組件在單片機(jī)上的范圍和容量都大大減小了。當(dāng)前使用的一些較常見(jiàn)的應(yīng)用程序和環(huán)境微控制器可能包括:
(1)自動(dòng)化與機(jī)器人。
(2)消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品和家用電器(從冰箱,水壺,微波爐和洗衣機(jī)到電視,遙控器,電動(dòng)剃須刀和電話(huà)的所有產(chǎn)品)。
(3)醫(yī)療和實(shí)驗(yàn)室設(shè)備(手持式診斷設(shè)備,掃描儀和X射線(xiàn)機(jī),測(cè)量/分析和監(jiān)控工具)。
(4)汽車(chē)工業(yè)和車(chē)輛控制系統(tǒng)(動(dòng)力總成調(diào)節(jié),多媒體控制臺(tái)和導(dǎo)航軟件)。
(5)工業(yè)和生產(chǎn)環(huán)境控制(供暖和照明,HVAC系統(tǒng),安全鎖定裝置等)。
以上就是英銳恩單片機(jī)開(kāi)發(fā)工程師分享的單片機(jī)內(nèi)部各組件的名稱(chēng)與功能介紹。英銳恩專(zhuān)注單片機(jī)應(yīng)用方案設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā),提供8位單片機(jī)、16位單片機(jī)、32位單片機(jī)、運(yùn)放芯片和模擬開(kāi)關(guān)。