2011軟件水平考試嵌入式系統設計師輔導筆記(14)
6、單片機系統的基本概念
(1)單片機組成：中央處理器、存儲器、I/O 設備。
(2)存儲器：物理實質是一組或多組具備數據輸入/輸出和數據存儲功能的集成電路，用于充當設備緩存
或保存固定的程序及數據。
A、ROM(只讀存儲器)：一般用于存放固定的程序或數據表格等，數據在掉電后仍然會保留下來。
B、RAM(隨機存儲器)：用于暫存程序和數據、中間計算結果，或用作堆棧用等，數據在掉電后就
會丟失。
(3)I/O端口：單片機與外界聯系的通道，它可以對各類外部信號(開關量、模擬量、頻率信號)進行
檢測、判斷、處理，并可控制各類外部設備。現在的單片機I/O 口已經集成了更多的特性和功能，對I/O
端口的功能進行了拓展和復用，例如外部中斷、ADC 檢測以及PWM 輸出等等。
(4)輸出電平：高電平電壓(輸出“1”時)和低電平電壓(輸出“0”時)
A、TTL 電平：正邏輯，5V 為邏輯正，0V 為邏輯負，例如單片機的輸出。
B、RS232電平：負邏輯，-12V 為邏輯正，+12V 為邏輯負，例如PC 的輸出。
注：因此在單片機和PC 進行通訊的時候需要一個MAX232芯片進行電平轉換。
(5)堆棧：它是一種線性的數據結構，是一個只有一個進出口的一維空間。
A、堆棧特性：后進先出(LIFO)
B、堆棧指針：用于指示棧頂的位置(地址)，當發生壓棧或者出棧操作時，導致棧頂位置變化時，堆
棧指針會隨之變化。
C、堆棧操作：壓棧操作(PUSH)和出棧操作(POP)。
D、堆棧類型：“向上生長”型堆棧，每次壓棧時堆棧指針加1;“向下生長”型堆棧，每次壓棧堆
棧時指針減1。
E、堆棧應用：調用子程序、響應中斷時，堆棧用于保護現場;還可以用作臨時數據緩沖區來使用。
F、使用注意：堆棧溢出問題，壓棧和出棧的匹配問題。
(6)定時/計數器：實質都是計數器。用作定時器時是對單片機內部的時鐘脈沖進行計數，而在用作計
數器時是對單片機外部的輸入脈沖進行計數，其作用如下：
A、計時、定時或延時控制;
B、脈沖技術;
C、測量脈沖寬度或頻率(捕獲功能)
(7)中斷：優先級更高的事件發生，打斷優先級低的時間進程。引起中斷的事件稱為中斷源。一個單片
機可能支持多個中斷源，這些中斷源可以分為可屏蔽中斷和非可屏蔽中斷，而這些中斷源并不都是系統工
作所需的，我們可以根據系統需求屏蔽那些不需要的中斷源。
A、中斷嵌套：當一個低級中斷尚未執行完畢，又發生了一個高級優先級的中斷，系統轉而執行高級
中斷服務程序，待處理完高級中斷后再回過頭來執行低級中斷服務程序。
B、中斷響應時間是指從發出中斷請求到進入中斷處理所用的時間;中斷處理時間是指中斷處理開始
到中斷處理結束的時間。
C、中斷響應過程：
a、保護現場：將當前地址、累加器ACC、狀態寄存器保存到堆棧中。
b、切換PC 指針：根據不同的中斷源所產生的中斷，切換到相應的入口地址。
c、執行中斷服務處理程序。
d、恢復現場：將保存在堆棧中的主程序地址、累加器ACC、狀態寄存器恢復。
e、中斷返回：從中斷處返回到主程序，繼續執行。
D、中斷入口地址：單片機為每個中斷源分配了不同的中斷入口地址，也稱為中斷向量。
(8)復位：通過外部電路給單片機的復位引進一個復位信號，讓系統重新開始運行。
A、復位發生時的動作：
a、PC 指針從起始位置開始執行(大多數單片機都時從0x0000處開始執行)。
b、I/O 端口設置成缺省狀態(高阻態、或者輸出低電平)。
c、部分專用控制寄存器SFR 恢復到缺省狀態。
d、普通RAM 不變(如果時上電復位，則是隨即數)。
B、兩種不同的復位啟動方式：
a、冷啟動：也叫上電復位，指在斷電狀態下給系統加電，讓系統開始正常運行。
b、熱啟動：在不斷電的狀態下，給單片機復位引進一個復位信號，讓系統重新開始。
C、兩種類型的復位電路：高電平復位和低電平復位。
D 注意事項：
a、注意復位信號的電平狀態及持續時間必須滿足系統要求。
b、注意避免復位信號抖動。
(9)時鐘電路：單片機是一種時序電路，必須提供脈沖電路才能正常工作。時鐘電路相當于單片機的心
臟，它的每一次跳動(振動節拍)都控制著單片機的工作節奏。振蕩得慢時，系統工作速度就慢，振蕩得
快時，系統工作速度就快(功耗也增大)。
A、振蕩周期：振蕩源的振蕩節拍。
B、機器周期：單片機完成一個基本操作需要的振蕩周期(節拍)。
C、指令周期：執行一條指令需要幾個機器周期。不同的指令需要的機器周期數不同。
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