哈工大單片機(jī)課件

1、1嵌入式系統(tǒng)原理及應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)原理及應(yīng)用 電氣工程系 趙志衡2課程結(jié)構(gòu)嵌入式系統(tǒng)原理嵌入式系統(tǒng)原理及應(yīng)用及應(yīng)用MCS-51*建立單片機(jī)的基本概念*熟練掌握8位機(jī)的軟硬件設(shè)計*CPU替代方式仿真*5個實驗ST7*了解JTAG方式仿真調(diào)試*1個實驗ARM*32位機(jī)的體系結(jié)構(gòu)*嵌入式操作系統(tǒng)的概念*系統(tǒng)開發(fā)的基本過程*3個實驗3課程的知識結(jié)構(gòu)MCS-51ST-7完備的嵌入式系統(tǒng)完備的嵌入式系統(tǒng)ARMc/OS-II操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)C語言語言4課程安排w 理論課理論課:講述基本原理、結(jié)構(gòu)和設(shè)計方法，授課學(xué)時安排講述基本原理、結(jié)構(gòu)和設(shè)計方法，授課學(xué)時安排 MCS-51 22學(xué)時 ST-7 2學(xué)時 ARM

2、7TDMI 8學(xué)時w 實驗課實驗課:根據(jù)實驗指導(dǎo)書的要求自己完成根據(jù)實驗指導(dǎo)書的要求自己完成w 教材教材：單片機(jī)原理及應(yīng)用 張毅剛 主編 新編MCS-51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計 張毅剛 講義2冊（包括ST7、ARM體系結(jié)構(gòu)及嵌入式操作系統(tǒng)簡單 介紹、仿真調(diào)試軟件使用、 實驗指導(dǎo)書）w 參考書：參考書：MCS-51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計 何立民 ST7通用單片機(jī)原理及應(yīng)用 張迎新 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用 田澤 嵌入式實時操作系統(tǒng)c/OS-II 邵貝貝譯 5課程目的及要求w 本課程特點(diǎn)是實踐性實踐性強(qiáng)。w 掌握掌握軟件編程和硬件電路設(shè)計的方法，能夠進(jìn)行簡單的51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計、調(diào)試工作。w 了解了解嵌入式

3、系統(tǒng)開發(fā)的過程。w 32課時講課，時間比較少，希望大家做好預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)的工作。w 實驗9次，另外實驗考核1次。要重視實驗，實驗成績占考核成績的40%。6MCS-51部分主要內(nèi)容w MCS-51的基本硬件結(jié)構(gòu)w 程序設(shè)計：指令系統(tǒng)、匯編程序的編制w 定時/計數(shù)器w 串行口w 中斷系統(tǒng)w 存儲器擴(kuò)展：程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器w 接口設(shè)計：擴(kuò)展I/O、AD/DA、鍵盤顯示等7第1講 MCS-51概述8主要內(nèi)容w 單片機(jī)的概念w 單片機(jī)發(fā)展歷史w 應(yīng)用特點(diǎn)w 典型的單片機(jī)產(chǎn)品w 發(fā)展趨勢w 開發(fā)條件w 硬件設(shè)計概述9單片機(jī)的概念w 單片機(jī)是電子計算機(jī)的一種。w 電子計算機(jī)是科技發(fā)展的產(chǎn)物。w 計算機(jī)的飛速

4、發(fā)展歸功于半導(dǎo)體集成技術(shù)的發(fā)展。w 計算機(jī)的發(fā)展趨勢n微型化n巨型化n網(wǎng)絡(luò)化n智能模擬化10微型機(jī)的概念w 微型機(jī)是由大規(guī)模集成電路、超大規(guī)模集成電路等組成，具有功能強(qiáng)、結(jié)構(gòu)緊湊、系統(tǒng)可靠性高等特點(diǎn)。微型機(jī)中包括一片主要的集成電路中央處理器（CPU），還包括存儲器、通用或?qū)Ｓ肐/O接口電路等。w 它分單片微機(jī)、單板機(jī)（筆記本、臺式機(jī)）。11單片機(jī)的概念w 將組成微型計算機(jī)的各功能部件：中央處中央處理器（理器（CPU）、）、存儲器（存儲器（RAM、ROM、EPROM）、）、定時定時/計數(shù)器、串行口、計數(shù)器、串行口、I/O接接口電路等集成在一塊集成電路芯片中，從口電路等集成在一塊集成電路芯片中，從

5、而構(gòu)成完整的微型計算機(jī)而構(gòu)成完整的微型計算機(jī)。稱之為單片微型計算機(jī)，簡稱單片機(jī)，或稱微控制器（MCU）。12單片機(jī)的分類w 按用途分類： 通用型：將可開發(fā)的資源（ROM、RAM、 I/O、 EPROM）等全部提供給用戶。 專用型：其硬件及指令是按照某種特定用途而 設(shè)計，例如錄音機(jī)機(jī)芯控制器、打印 機(jī)控制器、電機(jī)控制器等。w 按其基本操作處理的數(shù)據(jù)位數(shù)分類： 1位、4位、8位、16位、32位13單片機(jī)的發(fā)展歷史w初級階段（19741976）n兩片集成芯片（集成工藝限制） 仙童F8w低性能階段（19761978） INTER MCS-48w高性能階段（1978 至今）MCS51w更高性能階段（19

6、83 至今） 多種機(jī)型并行發(fā)展 8位：ST7系列 16位：MCS96系列 32位：ARM7、68332等148位單片機(jī)是工業(yè)檢測、控制應(yīng)用的主力軍w 單片機(jī)的發(fā)展非常迅速，通用型單片機(jī)大約有50多個系列，400多個品種，單片機(jī)的產(chǎn)品已占整個微機(jī)（包括一般的微處理器）產(chǎn)品的80%以上，其中8位機(jī)的產(chǎn)量占整個單片機(jī)市場的60%。15單片機(jī)的應(yīng)用w 單片機(jī)的特點(diǎn)n體積?。夯竟δ懿考M足要求n可靠性高：總線大多在內(nèi)部，屏蔽好，易于提高電磁屏蔽性；適用溫度范圍寬（民品、工業(yè)品、軍品）n功能強(qiáng)：實時響應(yīng)速度快；可對I/O口直接操作n使用方便：易擴(kuò)展，硬件設(shè)計簡單，容易組成不同規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)；提供開發(fā)工具

7、資料n性價比高：電路板??；接插件少n易產(chǎn)品化：研制周期短16w 應(yīng)用特點(diǎn)： 量大面廣n工業(yè)自動化：機(jī)器人技術(shù)、過程控制、數(shù)據(jù)采集n智能儀表：測量儀n實時控制：汽車內(nèi)各種儀表及控制單元n消費(fèi)類電子產(chǎn)品：空調(diào)、手機(jī)、洗衣機(jī)n網(wǎng)絡(luò)通信：通信協(xié)議集成n計算機(jī)終端及外設(shè)：鍵盤、打印機(jī)n武器裝備：n多機(jī)分布式系統(tǒng)：多個單片機(jī)構(gòu)成提示單片機(jī)的出現(xiàn)使得電路設(shè)計簡單化單片機(jī)的應(yīng)用17典型單片機(jī)產(chǎn)品w 器件廠家n美國：Intel 、Motorola、 Microchip 、Atmel n荷蘭: Philips n德國： Siemensn日本：Nec18單片機(jī)的發(fā)展趨勢w 性能不斷提高nCPU功能增強(qiáng)：提高運(yùn)算速度

8、，提高實時性，簡化與外圍器件的連接n內(nèi)部資源增多：A/D、D/A、存儲器EEPROM、flash存儲器，而且存儲器容量顯著增加。n片內(nèi)I/O改進(jìn)：驅(qū)動能力，位處理能力，網(wǎng)絡(luò)接口n低功耗：CMOS化19MCS-51單片機(jī)的主要產(chǎn)品 根據(jù)51單片機(jī)內(nèi)部存儲器的類型不同，MCS-51單片機(jī)可分為以下幾個基本型：n無ROM型 ：8031nROM型：8051nEPROM型：8751nFlash 存儲器型：8951 增強(qiáng)型：8032/8052/8752/8952/C8051FMCS-51系列MCU是我國使用最多的單片機(jī)20單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)條件w 單片機(jī)芯片w 開發(fā)工具w 資料手冊21仿真開發(fā)系統(tǒng)的功能w 用戶系統(tǒng)的硬件電路的診斷與檢查。w 程序的加載與修改。w 程序的運(yùn)行、調(diào)試及狀態(tài)顯示。w 將程序固化到程序存儲器中。 22典型開發(fā)系統(tǒng)的構(gòu)成 用戶 系統(tǒng)RS232ICE在線仿真器仿真頭電纜23仿真開發(fā)過程w 硬件設(shè)計及焊裝w 軟件設(shè)計 w 動態(tài)在線調(diào)試：在仿真器和計算機(jī)的監(jiān)控下，解決用戶系統(tǒng)硬件和軟件問題。