2011年计算机软件水平考试嵌入式系统设计师辅导笔记（14）

会计考友

　　6、单片机系统的基本概念
　　(1)单片机组成：中央处理器、存储器、I/O 设备。
" ~1 z) u0 {: m* D1 @　　(2)存储器：物理实质是一组或多组具备数据输入/输出和数据存储功能的集成电路，用于充当设备缓存或保存固定的程序及数据。
　　A、ROM(只读存储器)：一般用于存放固定的程序或数据表格等，数据在掉电后仍然会保留下来。
( K$ S. i; m9 H　　B、RAM(随机存储器)：用于暂存程序和数据、中间计算结果，或用作堆栈用等，数据在掉电后就会丢失。
　　(3)I/O端口：单片机与外界联系的通道，它可以对各类外部信号(开关量、模拟量、频率信号)进行检测、判断、处理，并可控制各类外部设备。现在的单片机I/O 口已经集成了更多的特性和功能，对I/O端口的功能进行了拓展和复用，例如外部中断、ADC 检测以及PWM 输出等等。
　　(4)输出电平：高电平电压(输出“1”时)和低电平电压(输出“0”时)
　　A、TTL 电平：正逻辑，5V 为逻辑正，0V 为逻辑负，例如单片机的输出。
　　B、RS232电平：负逻辑，-12V 为逻辑正，+12V 为逻辑负，例如PC 的输出。
; q7 m3 R3 u, b7 A8 B3 F- Z　　注：因此在单片机和PC 进行通讯的时候需要一个MAX232芯片进行电平转换。
　　(5)堆栈：它是一种线性的数据结构，是一个只有一个进出口的一维空间。
　　A、堆栈特性：后进先出(LIFO)
　　B、堆栈指针：用于指示栈顶的位置(地址)，当发生压栈或者出栈操作时，导致栈顶位置变化时，堆栈指针会随之变化。
　　C、堆栈操作：压栈操作(PUSH)和出栈操作(POP)。
3 k( U% F/ w' t2 Y/ _- l　　D、堆栈类型：“向上生长”型堆栈，每次压栈时堆栈指针加1;“向下生长”型堆栈，每次压栈堆栈时指针减1。
( z( }1 j- X8 Z; I3 Q+ B" F　　E、堆栈应用：调用子程序、响应中断时，堆栈用于保护现场;还可以用作临时数据缓冲区来使用。
　　F、使用注意：堆栈溢出问题，压栈和出栈的匹配问题。
　　(6)定时/计数器：实质都是计数器。用作定时器时是对单片机内部的时钟脉冲进行计数，而在用作计
9 j- R' J- H7 u　　数器时是对单片机外部的输入脉冲进行计数，其作用如下：
% H2 v9 i! b4 S: M+ w( L　　A、计时、定时或延时控制;
) d/ d% w; \4 o' x　　B、脉冲技术;
7 ~3 z: {1 l3 ~9 y0 k4 y　　C、测量脉冲宽度或频率(捕获功能)
6 ]: q9 c0 f' N" N7 V7 M　　(7)中断：优先级更高的事件发生，打断优先级低的时间进程。引起中断的事件称为中断源。一个单片机可能支持多个中断源，这些中断源可以分为可屏蔽中断和非可屏蔽中断，而这些中断源并不都是系统工作所需的，我们可以根据系统需求屏蔽那些不需要的中断源。
! ?  P7 o$ N, y" c, M+ ]　　A、中断嵌套：当一个低级中断尚未执行完毕，又发生了一个高级优先级的中断，系统转而执行高级中断服务程序，待处理完高级中断后再回过头来执行低级中断服务程序。
　　B、中断响应时间是指从发出中断请求到进入中断处理所用的时间;中断处理时间是指中断处理开始到中断处理结束的时间。
( p1 w3 U7 v( [' D, g  p　　C、中断响应过程：
　　a、保护现场：将当前地址、累加器ACC、状态寄存器保存到堆栈中。
7 I7 R* w( S# ~1 ^0 k% d9 @　　b、切换PC 指针：根据不同的中断源所产生的中断，切换到相应的入口地址。
　　c、执行中断服务处理程序。
. n" O/ A6 V5 z　　d、恢复现场：将保存在堆栈中的主程序地址、累加器ACC、状态寄存器恢复。
　　e、中断返回：从中断处返回到主程序，继续执行。
　　D、中断入口地址：单片机为每个中断源分配了不同的中断入口地址，也称为中断向量。
& E# }$ t& R: H+ Y) S　　(8)复位：通过外部电路给单片机的复位引进一个复位信号，让系统重新开始运行。
0 K, [9 @. E2 p# W6 W* [; X: e) @　　A、复位发生时的动作：
0 o5 P4 Z( B, j  v4 N6 u* o　　a、PC 指针从起始位置开始执行(大多数单片机都时从0x0000处开始执行)。
　　b、I/O 端口设置成缺省状态(高阻态、或者输出低电平)。
　　c、部分专用控制寄存器SFR 恢复到缺省状态。
　　d、普通RAM 不变(如果时上电复位，则是随即数)。
: w0 ^2 H  f- {　　B、两种不同的复位启动方式：
% R3 L/ C" N- s% E　　a、冷启动：也叫上电复位，指在断电状态下给系统加电，让系统开始正常运行。
　　b、热启动：在不断电的状态下，给单片机复位引进一个复位信号，让系统重新开始。
( E' m' {! j5 q2 k- u　　C、两种类型的复位电路：高电平复位和低电平复位。
! R5 o4 M' P% @9 c% C' ~$ r9 e　　D 注意事项：
- x: z" i  D( N4 W: ~% N& W' w　　a、注意复位信号的电平状态及持续时间必须满足系统要求。
8 z, u9 j# B  h9 y4 E5 E/ L5 E　　b、注意避免复位信号抖动。
. o$ K7 Q. b: Q. N　　(9)时钟电路：单片机是一种时序电路，必须提供脉冲电路才能正常工作。时钟电路相当于单片机的心脏，它的每一次跳动(振动节拍)都控制着单片机的工作节奏。振荡得慢时，系统工作速度就慢，振荡得快时，系统工作速度就快(功耗也增大)。
　　A、振荡周期：振荡源的振荡节拍。
, ?3 N- b. A/ @% B0 T/ f　　B、机器周期：单片机完成一个基本操作需要的振荡周期(节拍)。
　　C、指令周期：执行一条指令需要几个机器周期。不同的指令需要的机器周期数不同。