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单片机通过这三个基本操作来执行各种复杂的处

单片机利用在各个领域的各类设备中,并在每种设备中扮演着各类角色。然则,在所有环境下,单片机的基础操作都是通用的,可以将其大年夜致分为以下三种类型。

单片机首先按顺序读取(1)用户编写的法度榜样中编写的指令。然后,(2)履行读取指令。着末,(3)将履行结果输出到单片机外部。输出例如是显示、发射红外旌旗灯号、捕获按钮信息、丈量光阴以及与外围IC通信。

单片机经由过程重复这三个基础操作来履行各类繁杂的处置惩罚。

一、单片机的内部主要由三个模块组成

那么,单片机实现这些操作的机制是什么?粗略分类时,单片机具有三个功能块:“内存”,“ CPU”和“外围电路”,这三个功能块合营事情以实现三个基础操作。

让我们依次看一下三个基础操作。首先,(1)为了履行法度榜样,你必须将法度榜样放在单片机中的某个位置。内存起“法度榜样存储”的感化。用户必须在应用单片机之前将法度榜样写入存储器

单片机启动后,(2)履行从该法度榜样读取的指令的功能块是CPU。CPU可以一次履行一个简单的法度榜样,然则在法度榜样内容繁杂的谋略中,可能必要在谋略历程中临时存储数据。在这里,存储器用作“数据的临时存储”。

着末,(3)外围电路认真将履行结果输出到外部的操作。只管它取决于单片机的类型,然则在CPU周围集成了一些履行特定功能(例如红外线、按钮信息、光阴丈量以及与通信相关的处置惩罚)的零丁电路块。

如下图所示,总结了以上描述。我对其进行了相称多的总结,并经由过程三个大年夜型功能块来表示单片机的内部。

指令和数据在存储器和CPU之间互换。有关法度榜样履行结果的信息在CPU和外围电路之间往返发送。外围电路起着与单片机外部接口的感化。“总线”用于在块之间传输大年夜量数据。

存储器实际上分为几种类型。闪存和EEPROM(还有许多其他类型,是以我将在系列中再次先容它们)的目的是不写入数据,然后常常重写数据包孕少量法度榜样。另一方面,CPU谋略数据常常被重写。这样的数据存储在称为RAM(随机存取存储器)的存储器中。

具体查看上图时会发明,CPU也由几个块组成。主要分为三类:“ALU(算术和逻辑单元)”,“寄存器”和“移位器”。ALU认真算术和逻辑运算。移位器用于移位(移位)数据和扭转(轮回)数据。寄存器用于在谋略之前临时存储从内存中获取的数据。

如前所述,外围电路有各类类型,并且所安装的外围电路根据单片机的类型而不合。在图2中,以通信功能,模拟功能和计时器为例列出。有各类相符各类标准的通信功能,范例的是SPI,USART和I2C。除了这些,还有每小我都认识的纯音频I2S和USB

作为模拟功能,可以应用将模拟旌旗灯号转换为数字数据的AD转换器和将数字数据转换为模拟旌旗灯号的DA转换器。另一个模拟功能是一个对照器,用于对照两个模拟旌旗灯号的幅度。

计时器的基础功能是丈量光阴很简单。然则,高机能计时器可能具有输入捕捉,触发和PWM输出功能。

二、单片机实际上若何运作?

接下来,让我们按照实际应用单片机的历程来懂得这些功能的事情道理。

这里,“应用单片机”是指从用户创建法度榜样到与单片机的外部互换诸如数据之类的信息的历程。

每个部分(内存,CPU,外围电路)的具体信息将在后面阐明。

参考下图。应用该图时,将按照单片机的操作步骤(1)→(2)→(3)→(4)→(5)→(6)→(7)粗略地解释每个部分的事情。

(1)编写法度榜样

用户应用PC来创建与他或她盼望单片机履行的事情相对应的法度榜样。

(2)将法度榜样放入单片机的ROM中

将完成的法度榜样写入ROM(这也可以在PC上完成)。

(3)CPU开始运行

当你打开单片机的电源时,CPU将开始运行。CPU从写入ROM的法度榜样中读取指令,然后按顺序履行它们。

(4)进行谋略

ALU履行算术和逻辑运算以及数据传输。移位器处置惩罚移位数据的操作。

(5)临时存储数据

假如必要在算术处置惩罚历程中临时存储数据,请将其存储在RAM或寄存器中。RAM可以存储大年夜量数据。数据量少时应用寄存器。

(6)外围电路阐明

CPU向外围电路发出事情指令。

(7)CPU-外围电路-外部电路

与单片机外部外围电路互换的数据与CPU互换。

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