《学做智能车,挑战飞思卡尔之5微控制器》课件.ppt

第5章 智能汽车设计基础—微控制器 第5章 智能汽车设计基础—微控制器 5.1 单片机简介 随着大规模集成电路的出现及发展，将计算机的CPU、RAM、ROM、定时/数器和多种I/O接口集成在一片芯片上，形成芯片级的计算机，因此单片机早期的含义称为单片微型计算机（Single Chip Microcomputer），直译为单片机，又称为微控制器（Microcontroller）或嵌入式控制器（Embedded Controller）。近年来，单片机结合专用集成电路（Application Specific Integrated Circuit, ASIC）和精简指令集计算机（Reduced Instruction Set Computer, RISC）技术，发展为嵌入式处理器（Embedded Processor），适用于数据与数值分析、信号处理、智能机器人及图像处理等高技术领域。 5.2 单片机系统 5.2.1 单片机最小系统 所谓单片机最小系统，是指在单片机外部增加尽可能少的元件电路，组成一个让单片机可独立工作的系统。以MCS-51系列单片机为例，图5.1和图5.2所示的分别是使用单片机内部程序存储器和单片外部程序存储器组成的单片机最小系统。在图5.2中，8031的程序存储器是通过使用外部程序存储器EPROM实现的。74LS373是一种8D透明锁存器，其作用是存储单片机P0口输出的对EPROM取指令用的低8位地址。这两个最小系统的复位电路均由10 ?F的电容器与正电源相连，构成上电复位电路。时钟电路均采用内部振荡方式，外接一个频率为12 MHz的晶体振荡器。图5.2中，从接地，我们可以得知程序存储器在单片机外部，因此，对外部程序存储器来说，单片机的取指令操作有效的。 5.2.1 单片机最小系统 5.2.1 单片机最小系统 图5.2 使用单片机外部程序存储器的单片机最小系统 5.2.2 单片机系统的扩展 在单片机应用系统硬件设计中，虽然单片机的最小应用系统拥有较高的性价比，但在功能很复杂的系统中，最小系统往往不能满足要求，往往需要连接各种设备，形成各种接口通道。因此，单片机系统的扩展成了单片机应用系统硬件设计中最常遇到的也是不可避免的问题。 单片机系统的扩展包括数据存储器（RAM）扩展、程序存储器（ROM/EPROM）扩展、输入/输出（I/O）扩展、定时/计数器扩展、中断系统扩展及其他特殊功能扩展。 5.2.2 单片机系统的扩展 1．程序存储器扩展 单片机系统扩展中，最常见的是程序存储器扩展，在扩展时需注意以下几方面的问题： （1）可分配地址空间。在MCS-51系列单片机中，程序存储器可占用0000 H～FFFF H间64 K的存储空间。虽然地址可与数据存储器或I/O口重叠，但它们实际上是两个相互对立的存储空间。硬件上程序存储器通过使用PSEN而不是用RD进行控制读操作；软件上用MOVC而非MOVX执行读操作命令。 （2）地址译码电路。随着大规模集成电路的发展，程序存储器的容量越来越大，仅需使用一两片芯片就可满足系统对容量的要求，因此地址译码通常采用直接或用反相器产生片选信号的方式。但是，在扩充多片程序存储器时，地址译码一般采用译码器方式，以获得地址范围连续而又不相重叠的片选信号。这是因为程序机器码在存储空间中需要连续放置，因此各存储器占用的程序存储器空间必须相互连续。另外，分配给程序存储器的地址范围还必须包含单片机的启动程序。 5.2.2 单片机系统的扩展 （3）程序存储器扩展方法。其他接口扩展芯片与程序存储器共用地址总线、数据总线和部分控制总线。其中控制总线有ALE低8位地址信号锁存控制、PSEN外部程序存储器读控制。EPROM程序存储器扩展电路如图5.3所示。图5.3(a)中系统只扩展一片EPROM，可将EPROM的片选端直接接地；图5.3(b)中的系统扩展了两片EPROM，若P2.i等于0，就选择了EPROM(1)，若P2.i等于1，就选择了EPROM(2)。 （4）常用程序存储器芯片。程序存储器芯片最常见的是Intel公司的典型系统芯片 2716（2K × 8）, 2732（4K × 8）, 2764（8K × 8）, 27128（16K × 8）, 27256（32K × 8）和27512（64K × 8）等。近年来大容量EPROM芯片不断涌现，2764以上的大容量芯片在单片机应用系统程序存储器扩展中得到越来越广泛的使用。 5.2.2 单片机系统的扩展 图5.3 EPROM程序存储器扩展电路 5.2.2 单片机系统的扩展 2．数据