汽车单片机基础解读.ppt

单 片 机 基 础 郝金魁 2016年4月 单片机的概念 单片机（Microcontrollers）是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、存储器、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能（可能还包括脉宽调制电路、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统。 单片机是汽车各种电脑的核心部件。 单片机的安装位置（君威LB8） 单片机的安装位置 与PC机比较 与PC机比较 体积小 可靠性高 —— 总线在芯片内，不易受干扰 功能强 —— 面向控制，实时控制功能强 使用方便 —— 应用系统的硬件设计非常简单 性能价格比高 容易产品化 单片机的系列 国际上比较流行的单片机有以下几种 ·Intel系列 ·Motorola系列 .NEC系列 ·Philip系列 .NS系列(美国国家半导体公司生产〉 .Zilog系列(美国Zilog公司生产〉 ·ATMEL系列(美国ATMEL公司生产〉 .MSP430系列(TI ) .ARM系列 典型单片机生产厂家 美国 Intel Motorola Zilog NS Microchip Atmel TI 日本 NEC Toshiba Fujitsu Hitachi 荷兰 Philips 英国 Inmos 德国 Siemens (Infineon) 中国台湾 Acer 宏基 Winbond 华邦 Holtek 合泰 凌阳 单片机内部结构 CPU CPU是微控制器的核心部件，它通常由运算器、控制器和中断电路等组成。 CPU进行算术运算和逻辑操作,字长有4位、8位、16位和32位之分，字长越长运算速度越快，数据处理能力也就越强。 CPU 运算器 运算器用于对二进制数进行算术运算和逻辑操作；由操作控制器控制其操作顺序。 由算术逻辑单元ALU、累加器A、通用寄存器GR、暂存器TR和程序状态字寄存器PSW等五部分组成。 CPU 累加器（A）是一种暂存器，它用来储存计算所产生的中间结果。 若没有累加器，那么在每次计算（加法，乘法，移位等等）后就必须要把结果写回到内部存储器，然后再读回来。 数学逻辑单元（ALU）存取内部存储器的速度比存取累加器慢。 CPU 算术逻辑单元ALU (Arithmetic and Logical Unit)， 把传来的数据进行算术或逻辑运算，输入的两个数，分别来自累加器和暂存器。 ALU能完成对这两个数据进行加、减、与、或、比较大小等操作，最后将结果存入累加器。例如，两个数6和7相加，在相加之前，操作数6放在累加器中，7放在数据寄存器中，当执行加法指令时，ALU即把两个数相加并把结果13存入累加器，取代累加器原来的内容6。 CPU 程序状态字寄存器PSW (Program Status Word) 存放两类信息：一类是体现当前指令执行结果的各种状态信息，如有无进位（CY位），有无溢出（OV位），结果正负（SF位），结果是否为零（ZF）位等； 另一类是存放控制信息，如允许中断(IF位)，跟踪标志（TF位）等。有些机器中称为FR（FlagRegister）。 CPU 通用寄存器GR (General—purpose Register)和暂存器TR 二者用于传送和暂存数据，也可参与算术逻辑运算，并保存运算结果。 ALU能完成对这两个数据进行加、减、与、或、比较大小等操作，最后将结果存入累加器。例如，两个数6和7相加，在相加之前，操作数6放在累加器中，7放在数据寄存器中，当执行加法指令时，ALU即把两个数相加并把结果13存入累加器，取代累加器原来的内容6。 CPU ②操作控制器 发布操作命令的指挥中心，由指令部件、时序部件和微操作控制部件等三部分组成。 CPU ②操作控制器 指令部件：是一种能对指令进行分析、处理和产生控制信号的逻辑部件，也是控制器的核心。指令部件由程序计数器PC (Program Counter)、指令寄存器IR (Instruction Register)和指令译码器ID (Instruction Decoder)等三部分组成。 时序部件：由时钟系统和脉冲分配器组成，用于产生微操作控制部件所需的定时脉冲信号。 微操作控制部件：可以为指令译码器ID (Instruction Decoder)输出信号配上节拍电位和节拍脉冲，也可与外部进来控制信号组合，共同形成相应的微操作控制序列，以完成规定的操作。 程序计数器PC PC用于确定下一条指令的地址，以保证程序能够连续地执行下去。 在程序开始执行前必须将程序的第一条指令的内存单元地址（即程序的首地址）送入PC，使它总是指向下一条要执行指令的地址。 地址寄存器AR 地址寄存器用于保存当前CPU所要访问的内存单元或I/O设备的地