单片机概述笔记

什么是单片机
单片机又称为单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲：将中央处理器（CPU）、随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、输入/输出端口（I/O）等主要计算机功能部件都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机称为单片微型计算机，简称单片机。
Single Chip Microcomputer 为单片机刚出现时的名字，单片机更确切的称呼为：
微控制器（MCU）
嵌入式控制器（EMCU）
单片机引入我国时，将SCM这个名词也引进了，我国习惯用“单片机”这一名称。
相关概念
什么是单片机系统
按照单片机要求在外部配置单片机运行所需要的时钟电路、复位电路等，构成了单片机的最小系统；当单片机中CPU电路不能满足嵌入式对象功能要求时，可在单片机外部扩展CPU外围电路，如存储器、定时器/计数器、中断源等，形成能满足具体嵌入应用的一个计算机系统。
单片机应用系统
单片机应用系统是满足嵌入式对象要求的全部电路系统。它在单片机系统的基础上配置了面向对象的接口电路。在单片机应用系统中，面向对象的接口电路有以下几种：
（1）前后通道接口电路：面向检测对象的插口接口
（2）后向通道接口电路：面向控制对象的输出接口
（3）人机界面接口电路
（4）串行通信接口
单片机应用系统是目标系统，要形成最终产品，除硬件电路外，还须嵌入系统应用程序。
单片机发展历程
第一阶段，初始阶段。单片机多以4位单片机为主，功能比较简单。
第二阶段，探索阶段。单片机采用单芯片形式，开始发展8位机。由于受到集成度的影响，此时的8位机性能较低，属于低档8位单片机。如Intel公司的MCS-48。
第三阶段，完善阶段。提高电路的集成度，增加8位单片机的功能。如Intel公司在MCS-48的基础上推出了完善的高档8位单片机系列MCS-51（8031、8051、8751等）。
第四阶段，微控制器形成阶段。单片机要有许多面向测控对象的接口电路，如ADC、DAC高速I/O口、脉宽调制（PWM）、保证程序可靠运行的WDT（看门狗定时器）、保证高速数据传输的DMA（直接内存存取）等。为了满足测控系统的嵌入式应用要求，这一阶段单片机的主要技术发展方向是满足测控对象要求的外围电路的增强，从而形成了不同于早期单片机特点的微控制器（MCU）。如Intel公司的增强型MCS-51为内核的8xC5x系列。
第五阶段，控制器充分发展阶段，即当前的单片机时代。其显著特点是百花齐放技术创新，以满足不同用户的广泛需要。
单片机发展趋势
单片机的发展趋势是向着大容量化、高性能化、多性能化和低功率化等几个方面发展。
1、大容量化 主要是指存储容量。51系列单片机片内ROM最大可达64KB，RAM可达2KB。
2、高性能化 主要是进一步改进CPU性能，加快运算速度。
3、多功能化 即把众多的外围功能器件集成到芯片内。除了一般必须具有的ROM、RAM、定时器/计数器、中断系统外，随着单片机档次的提高，为适应检测、控制功能更高的要求，片内还可集成A/D转换器、D/A转化器、DMA转换器、声音发生器等。
4、低功率化 8位单片机中有1/2的产品已经CMOS化，CMOS芯片的单片机具有功耗小的优点，而且增强型8位单片机均采用CHMOS工艺，不仅功耗小还速度快。
5、外部总线集成化 有的单片机机型增加了SPI、IC、Microwave等串行总线方式，进一步缩小了体积，简化了结构。
此外，专业化也是单片机的一个发展方向，针对单一用途的专用单片机将会越来越多。
单片机应用系统开发过程
单片机是一个裸机系统，即内部没有任何驻机软件，因此，要实现一个产品应用系统时，需要进行软、硬件开发。

单片机应用领域
（1）智能仪器仪表中的应用
（2）工业自动化的应用
（3）在实时控制中的应用
（4）在人类生活中的应用
（5）信息和通信产品的应用
（6）军事装备的应用
常用51系列单片机介绍
国际市场上生产单片机的主要公司有美国的Intel、Dallas、AMD、Atmel、ADI公司，荷兰的Philips公司，德国的Siemens公司，日本的NEC公司，韩国的LG公司以及我国台湾的华邦公司等。产品型号规格众多，性能各具特色。
MCS单片机
Intel公司单片机产品进入我国较早，尤其是MCS-51系列产品应用十分广泛。 MCS-51系列包括三个基本型（8031, 8051, 8751）和对应的增强型（ 80C31,80C51,87C51）。
目前，MCS-51专指Intel公司生产的以8051为核心的单片机，而8051系列泛指所有公司生产8051为核心单元的所有单片机（如Atmel公司的AT89C51，STC公司的STC89C51，SST公司的SST89E51等）。
AVR单片机
由Atmel公司于1997年推出的精简指令集(RISC)单片机系列。
PIC单片机
美国Microchip公司推出的精简指令集(RISC)单片机系列。
ARM处理器
ARM公司是苹果、Acorn、VLSI、Technology等公司的合资企业，它是一家知识产权供应商。与一般的半导体公司最大的不同就是不制造芯片且不向终端用户出售芯片，而是通过转让设计方案，由合作伙伴生产出各具特色的芯片。ARM公司利用这种双赢的伙伴关系迅速成为了全球性RISC微处理器标准的缔造者。目前，总共有30家半导体公司与ARM签订了硬件技术使用许可协议，其中包括Intel、LG、NEC、SONY、飞利浦这样的大公司。