一、什么是单片机。
单片机,亦称单片微电脑或单片微型计算机。它是把中央处理器(CPU)、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、输入/输出端口(I/O)等主要计算机功能部件都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。这种微型计算机因其制作在一块芯片上而被称为单片机。单片机是大规模集成电路技术发展的产物。单片机具有性能高、速度快、体积小、价格低、稳定可靠、应用广泛、通用性强等突出优点。单片机的设计目标主要是增强“控制”能力,满足实时控制(就是快速反应)方面的需要。因此,它在硬件结构、指令系统、I/O端口、功率消耗及可靠性等方面均有其独特之处,其最显著的特点之一就是具有非常有效的控制功能。因此,单片机又常常被人称为微控制器(MCU或μC)。
二、单片机当前的发展状况。
单片机自70年代问世以来得到蓬勃发展,目前单片机功能正日渐完善:
1、单片机集成越来越多资源,内部存储
2、单片机抗干扰能力加强,使的它更加适合工业控制领域,具有更加广阔的市场前景。
3、单片机提供在线编程能力,加速了产品的开发进程,为企业产品上市赢得宝贵时间。
4、在线编程目前有两种不同方式:
1)、ISP ,具备ISP的单片机内部集成FLASH存储器,用户可以通过下载线以特定的硬件时序在线编程,但用户程序自身不可以对内部存储器做修改。这类产品如ATMEL8990系列。
2)、IAP ,具备这种特性的单片机厂家在出厂时内部写入了单片机引导程序,用户可以通过下载线对它在线编程,用户程序也可以自己对内存重新修改。这对于工业实时控制和数据的保存提供了方便。这类产品如SST的89系列。
5、在线仿真变的容易。用户一旦开发一个比较大的系统,开发调试变的非常复杂,同时由于单片机资源有限,不能象PC一样直接调试自己的软件,于是出现了品种繁多的专业仿真器www.cechina.cn,为用户的开发提供了强大功能,加速了开发进程,降低了开发难度,同时这类仿真器也给中小型用户带来沉重的经济负担控制工程网版权所有,目前已经有公司推出了可以在线调试的单片机控制工程网版权所有,这类单片机采用标准JTAG接口,JTAG是一种标准(IEEE 1149。1),是为测试芯片而制定的,目的是用TCK、TDI、TDO和TMS四个信号来测试芯片的内部状态,为什么测试芯片还需要专门制定标准呢?这是因为复杂芯片引脚太多,特别是还有些芯片一旦安装到多层电路板上就无法看到引脚,更不要说测量了,这时就可以在计算机软件的支持下通过JTAG接口,对芯片进行测量,如果各个公司的芯片都符合该标准,就可以将各个芯片的JTAG口串联起来(外国人称为菊花链),无论在电路板上有多少芯片CONTROL ENGINEERING China版权所有,只需4个引脚,就可以测量电路板上的所有芯片。既然可以测量芯片,当然可以将数据写入芯片,在可编程逻辑器件的数据下载中也使用JTAG接口,出现了在系统编程(ISP)的概念,也就是,即使可编程逻辑器件安装到了系统中,也可以对其内部电路进行修改,JTAG技术和EDA软件的进步,使可编程逻辑器件的开发与使用得到快速发展。具备这类功能的单片机如TI MSP430系列。
三、单片机常用外围接口介绍。
1、串口, I2C,SPI。单片机提供这类功能,目的是为了方便系统和外围设备的连接,用户可以通过I2C,SPI接口连接诸如传感器的设备,完成检测功能,同时把系统情况通过串口传给上位机管理系统,完成远程设备的控制。大部分厂家的后续产品都提供了这样的功能。
2、模数转换。单片机通过提供模数转换功能,方便用户进行数据的采集处理,实现强大的数据处理和控制能力CONTROL ENGINEERING China版权所有,同时单片机也推出如16位,32位处理器,这更加强了单片机作为工业控制的能力。大部分厂家的后续产品都提供了这样的功能。
3、红外线接口。单片机通过提供红外线接口为用户无限控制带来了方便。如富士通单片机。
4、CAN总线。单片机提供CAN总线模块,配合工业控制,为单片机的应用注入强大的活力。如富士通单片机。