单片机的概述和结构

前言：听过的我会忘记
看过的我能记住
做过的我才理解 ----by 瑞东哥

有下列内容：

1.单片机课程概述
2.SOC单片机的结构与原理
3.单片机C语言程序设计
4.SOC单片机片内功能部件及应用编程
5.应用系统综合设计

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什么是单片机

一个汽车很多零部件都是嵌入式系统（单片机类似）：

一套医疗设备

还有航空航天

制造业

以上举的汽车和医疗设备和航空航天和制造业的例子就是我们生活中不可见的嵌入式系统，类似于单片机的处理方式。类似的例子生活中应有尽有，所以说物联网嵌入式未来前景不错。

通用计算机vs专用计算机（嵌入式系统）

全世界只有4%的计算机处理芯片用于通用计算机中
可以想象下嵌入式微处理器是多么重要

综上：

单片机的定义

单片机，全称单片微型计算机（英语：Single-ChipMicrocomputer），又称微控制器（Microcontroller），是把中央处理器、存储器、各种输入输出接口等都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机

接下来对每个组成部分介绍

一.中央处理器（cpu）

摘自百度：对中央处理器的一段介绍：

中央处理器（英语：CentralProcessingUnit，缩写：CPU），是计算机的主要设备之一，功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。计算机的可编程性主要是指对中央处理器的编程。中央处理器、内部存储器和输入/输出设备是现代电脑的三大核心部件。1970年代以前，中央处理器由多个独立单元构成，后来发展出由集成电路制造的中央处理器，这些高度收缩的组件就是所谓的微处理器，其中分出的中央处理器最为复杂的电路可以做成单一微小功能强大的单元。

微处理器又称CPU，是单片机内部的核心部件，它决定了单片机的主要功能特性。CPU由运算部件和控制部件两大部分组成。控制协调各功能部件正确工作。

1.运算部件

运算部件是以算术逻辑单元ALU为核心，再加上累加器ACC，寄存器B，暂存器，程序状态字PSW等部件构成的。

(1).算术逻辑单元（arithmetic logic unit，缩写ALU）
是进行整数运算的结构。现阶段是用电路来实现，应用在电脑芯片中。在计算机中，算术逻辑单元（ALU）是专门执行算术和逻辑运算的数字电路.

大部分ALU都可以完成以下运算∶
　　整数算术运算（加、减，有时还包括乘和除，不过成本较高）
　　位逻辑运算（与、或、非、异或）
　　移位运算（将一个字向左或向右移位或浮动特定位，而无符号延伸），移位可被认为是乘以2或除以2。

(2).累加器
就是一个另类8位寄存器：用来存储计算的中间结果，比直接放回主内存中拿取速度要快

(3).寄存器，暂存器：
寄存器是中央处理器内运算部件的组成部分。寄存器是有限存贮容量的高速存贮部件，==它们可用来暂存指令、数据和地址。==在中央处理器的控制部件中，包含的寄存器有指令寄存器(IR)和程序计数器(PC)。在中央处理器的算术及逻辑部件中，寄存器有累加器(ACC)。说白了，用来存储东西的。

(4).程序状态字PSW(寄存器)
用来存储CPU操作的有关状态标志信息

2.控制部件：

控制器一般由指令寄存器、指令译码器、时序电路和控制电路组成。起作用是完成取指令、将指令译码形成各种微操作并执行指令，同时控制计算机的各个部件有条不紊地工作

指令由操作码和地址码组成
(1).指令寄存器
指令寄存器就是用来存放从当前的计算机状态的内存中读取出的计算机操作指令
(2).指令译码器
译码器是可以将输入二进制代码的状态翻译成输出信号，以表示其原来含义的电路。eg：根据需要，输出信号可以是脉冲，也可以是高电平或者低电平。
(3).时序电路
定时控制功能
(4).控制电路

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二.存储器

计算机中的内存，在单片机里叫数据存储器，也叫随机存储器。用RAM（Random Access Memery表示。其作用是用于存放运算的中间结果，数据暂存和缓冲，标志位等。特点是：掉电后会丢失数据。

计算机中的硬盘，在单片机中，叫程序存储器，也叫只读存储器。用ROM（Read only memery）表示。其作用和硬盘差不多，用来存放用户程序。特点是：掉电后不会丢失数据。

在数字系统中，只要能保存二进制数据的都可以是存储器。

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三.输入输出接口

很多引脚

输入/输出设备I/O“主板”，在单片机里，叫做I/O（输入输出设备）当然也包含了串行口，并行口，定时器，记时器等等。

为什么很多部件可以有机结合一起使用：
微处理器内通过内部总线把ALU、计数器、寄存器和控制部分互联，并通过外部总线与外部的存储器、输入输出接口电路联接。外部总线又称为系统总线，分为数据总线DB、地址总线AB和控制总线CB。通过输入输出接口电路，实现与各种外围设备连接。

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单片机和计算机的异同1

组成: CPU(进行运算、控制) RAM(数据存储器)I/O口(串口、并口等) ROM(程序存储器)

不同： PC机： 上述部件以芯片形式安装在主板上。单片机：上述部件被集成到单芯片中。

通用PC包括：键盘、显示器、鼠标、硬/软/光驱、音箱、打印机、扫描仪…等外设。
单片机则只是一片集成电路。（……100、48、40、32、28、20、16、8条引脚）。

单片机和计算机的异同2

功能： PC机： 数据运算、采集、处理、存储、传输；而单片机：控制（或受控于）外设。
–通用计算机擅长于数据运算、采集、处理、存储和传输；
–单片机的专长则是测控，往往嵌入某个仪器/设备/系统中，使其达到智能化的效果。