《嵌入式系统概论-单片机基础》单片机之基础知识1.ppt

嵌入式系统的基本概念 嵌入式系统定义 嵌入式系统的应用领域示意图 嵌入式微处理器 传统的微处理器采用的冯·诺依曼结构将指令和数据存放在同一存储空间中，统一编址，指令和数据通过同一总线访问。 嵌入式微处理器采用的是哈佛结构，其主要特点是程序和数据存储在不同的存储空间中，即程序存储器和数据存储器是两个相互独立的存储器，每个存储器独立编制、独立访问。与之相对应的是系统中设置的两条总线（程序总线和数据总线），从而使数据的吞吐率提高了一倍。 冯?诺依曼（Von Neumann）结构和哈佛（Harvard）结构 为什么说单片机是典型的嵌入式系统？ 单片机从体系结构到指令系统都是按照嵌入式应用特点专门设计的。它体积小、控制能力强、抗干扰能力强、指令丰富，并且包含位处理指令，等等这些特性都使得单片机能最好地满足面对控制对象、应用系统的嵌入、现场的可靠运行，以及非凡的控制品质要求。因此，单片机是发展最快、品种最多、数量最大的嵌入式系统。 单片机的组成 单片机技术发展趋势 1．低功耗管理：采用CHMOS工艺的单片机具有低功耗特性，还采用双时钟技术，在不需要高速运行时，即转入低速工作以降低功耗，提高了产品的可靠性和抗干扰能力。 2．更宽的工作电压范围：一般单片机的工作电压范围在3.3-5.5V，有的产品可以到2.2-6V，有些最低工作电压可以降倒1.8V。这有利于单片机长时间在省电模式下工作，也便于生产便携式产品。 3．高性能化 ：主要是指进一步改进CPU性能，加快指令运行速度和提高系统控制的可靠性，采用精简指令结构（RISC）和流水线技术单片机可以大幅度提高运行速度，并加强位处理功能、中断和定时控制功能。 4．混合信号集成化：混合信号，即数字-模拟相结合的集成技术，是单片机内部资源增加的发展方向，可把外围功能器件集成在片内，如模/数转换器、数/模转换器、脉宽调制器PWM、液晶显示驱动电路等。 5．串行扩展技术：随着I2C、SPI 等串行总线及接口技术的引入，推动单片机“单片”应用结构的发展，使单片机的引脚可以设计的更节约，使单片机系统结构更简化和规范化。OTPROM、FlashROM 成为主流供应状态 6．ISP及基于ISP的开发环境 ：快擦写存储器（Flash Memory 的出现和发展，推动ISP（In System Programmable 技术的发展，它的作用是把在PC机上编好的程序通过3根SPI接口线直接传输并烧录到单片机的闪存上，比一般的编程器更廉价、方便。 80C51系列概述 1、80C51系列单片机的发展 80C51系列单片机是在Intel MCS-51系列单片机发展起来的, 采用CHMOS工艺（互补金属氧化物的HMOS工艺）具有高速度和低功耗的特点。 普通微机采用普林斯顿结构的结构,ROM、RAM安排在同一个地址空间,采用相同指令访问ROM、RAM。 从MCS-51系列单片机发展起来的单片机采用哈佛结构,ROM和RAM占用不同的物理空间,采用不同指令访问ROM、RAM。指令和数据空间及传输路径完全分开，提高了数据吞吐率。 2.AT89系列单片机 AT89系列单片机是美国ATMEL公司继承Intel公司80C31的核心技术并和自身先进的闪电存储器（Flash Memory）技术相结合而产生的Flash单片机系列。它是一种低功耗、高性能、内含4K/8K字节闪电存储器、用CHMOS工艺制造的8位单片机。其代表产品是AT89C51，典型的单片机有AT89C51、AT89C2051、AT89S8252等。该系列有着十分广泛的用途，特别是在便携式、省电和特殊信息保存的仪器和系统中显得更为有用。 AT89系列单片机的特点 （1）内含有Flash存储器 由于片内含有4KB/8KB的Flash存储器,因此在系统开发过程中可以十分容易地进行程序的修改。 128B/256B的数据存储器（RAM）；32条I/O口线（四个8位口P0、P1、P2、P3）；2个或3个定时器/计数器；一个具有5个中断源、2个优先级的中断嵌套结构；用于多处理机通讯、I/O扩展或全双工UART（通用异步接收发器）的串行口；特殊功能寄存器（SFR）；以及一个片内震荡器和时钟电路。 （2）和AT80C51插座兼容 AT89系列单片机的引脚和MCS-51系列单片机的引脚是一样的。只要用相同引脚的AT89系列单片机就可以取代MCS-51系列单片机。 （3）静态时钟方式 AT89系列单片机采用静态时钟方式，节省电能，这对于降低便携式产品的功耗十分有用。 AT89C2051是带有2KB的Flash存储器、低功耗、高性能的8位单片机。AT89C2051基本结构依然是CPU加上外围芯片的结构模式。提供