原始教材資料lecture notes for pamc 01 - int and ch12014151

1、Lecture notes for Principle and Applications of Micro-Computers“微機原理及應用”講義課程介紹(包含第一章內容)第1講聯系地址: 機械樓C531本講的主要內容n 課程介紹 教材和參考書, 基礎知識的要求, 授課計劃, 作業(yè)和實驗要求, 考核方法n 緒論(第一章) 單片機和嵌入式系統, 單片機的發(fā)展趨勢, 常見的單片機介紹, MCS-51單片機及其應用課程介紹1. 教材和參考書2. 先修課程和相關參考書3. 課時分配和授課計劃4. 作業(yè)和實驗的要求5. 考核方法教材和參考書n 教材 王忠飛, 胥芳 編著. MCS-51單片機原理及嵌入

2、式系統應用.西安: 西安電子科技大學n 主要參考書, 2007 單片機原理與接術（第二版），祁偉等，北京航空，2017年航天大學 Ken Arnold, Embedded controller hardware design, LLH Technology Publishing, 2001 Users Guides of IAR System (見教材refs.1012)先修課程/基礎知識和相關參考書n 數制及它們的關系 計算機基礎, 數字電路等參考書n 數字電路和模擬電路 康華光 主編. 電子技術基礎: 數字部分和模擬部分(2卷). 北京: 高等教育n C編程語言 (不強制要求), xxxx

3、 (任意版) 介紹C語言的任意參考書都可以課時分配和授課計劃n 課程目的: 掌握嵌入式系統的基本設計方法n 課時分配: 授課28學時 課程介紹和第1章(第1周, 本次) 第2章內部結構(分3講) 第3章匯編語言程序設計(分1講) 第4章C語言介紹(分3講) 第5章三個重要功能單元(分4講) (安排1次/2學時課內實驗) 第6章(分1講) (安排1次/2學時課內實驗) 第7章(分1講)作業(yè)和實驗要求n 作業(yè) 教材每章后的習題, 交作業(yè)時間為每章內容授課完畢后的一周內n 實驗 實驗考核按微機原理實驗要求考核方法n 方法: 由下面兩部分成績組成 閉卷筆試成績(占50%) 課堂作業(yè)(占10%) 課內討

4、論(占5%) 課內測試(占15%) 實驗成績(占15%)n 考核(包括閉卷筆試)時間: 教務處安排n 日常答疑時間:每次課后本課程講義n 對于選修 “微機原理及應用I課程的全體同學來說, 本課程的講義是公開的, 為了便于下載和打開瀏覽, 授課過程中的講義以及相關的資料都按pdf格式放在公共郵箱中供大家下載n 此外, 本課程相關一些(如考試、答疑安排、實驗等活動安排)會在群里發(fā)布。n 當然, 您有任何問題也可以發(fā)到這里, 我們將及時解答緒論1. 通用計算機(PC)系統 vs 嵌入式(計算機)系統2. 嵌入式系統核心單片機的分類3. 應用的需求推動單片機的發(fā)展4. 目前常見的單片機介紹5. 為什么

5、學MCS-51單片機?6. MCS-51單片機的嵌入式系統和開發(fā)MCS-51單片機的封裝(常見的形式)DIP40(40-pins Dual In-line Package, 腳距2.54mm)PLCC44 (44-lead Plastic Leaded Chip Carrier, 腳距1.27mm) PQFP44 (Plastic Quad Flat Package 腳距0.8mm)1標記1 標記標記342073933111231729214012221828DIP40實物和引腳排列PLCC44實物和引腳排列PQFP44實物和引腳排列通用計算機系統 vs 嵌入式系統Embedded Syste

6、m (ES)n CPU (or MCU, 單片機) Processor/Controller 集成有Memory和I/On 無主板n 無固定外設n 特點 高集成度, 低成本, 低功耗 特殊結構, 難開發(fā) 應用開發(fā): 硬件和軟件PC System (PCS)n CPU Processorn 主板 CPU和Memory、I/O的通道n 有固定外設和開放總線n 特點 高性能, 高成本, 高功耗 通用體系, 易開發(fā)(根據應用) 工業(yè)應用開發(fā): 接口和軟件一般的PC系統的組成FDD & HDD & CD-ROMDRAM/EDO/ DDRPCI busOpen BusIntel CPU (x86)Cach

7、e10/100MEthernetNET MACPower SupplyUSB Controllersocket詳見“計算機接口及應用” 課程的內容(第7學期)8/16bits BUS Expandable Peripheral32bits BUS Expandable Local BusMemory ControllerPCINorthControllerBridgeSouth BridgeUSB PortSPK/MICSound DriverCRT/LCDGraph DriverPCI BUSMouseKeypadGP BusPIOUARTsDMACRTCPIntISA BUSPrinter

8、RS232一般的嵌入式系統的組成KeyboardLCD/LED moduleMicro-processor/controller in the single chipLCD/LED driverOff-chip ExpandPower SupplyROMRAMAI/ODI/OADC/DAC(AI/O)Programmable I/O PortROMRAMRegisterControl UnitALUSpecial Function UnitTimer, IRQ,UART嵌入式系統的優(yōu)點和缺點缺點n 靈活性差n 性能有限n 擴展能力有限n 開發(fā)周期長優(yōu)點n 元件少n 體積小n 低成本n 低功耗n

9、 高可靠性n 多I/O嵌入式系統核心單片機的分類n 嵌入式系統的核心(心臟)是一個集成有CPU,存儲器和I/O單元的芯片, 具有一般計算機的基本功能, 所以稱之為單芯片計算機n 單片機分類: 根據其基本操作處理的位數分為 1位的, 4位的, 8位的, 16位的和32位的單片機n 其它分類方法: 如按應用分類 控制類的, 信號處理類的和混合信號類的單片機單片機的發(fā)展趨勢應用需求推動單片機的發(fā)展n 為了滿足越來越多的需要以及特殊應用, 單片機的發(fā)展趨勢 增強處理性能: 執(zhí)行指令的速度, 尋址范圍 增加功能: 更多的特殊功能單元 提高集成度 降低功耗, 更寬的供電范圍目前常見的單片機(8位的)采用復

10、雜指令集(CISC)的單片機n Intel公司的MCS-51系列及其衍生的單片機n Zilog公司的Z系列(Z80, Z180, eZ80)及其衍生的單片機n Motorola公司的MC68系列(HC05, HC08, HC11)8位單片機采用精簡指令集(RISC)的單片機n Atmel公司的AVR, ATMega系列單片機n Microchip公司的PIC(PIC16, 17, 18)系列8位單片機n 其它 (更多的請大家在圖書館或網絡上查找)目前常見的單片機(16位的)n Intel公司的MCS-96/196系列單片機n Intel公司的80186微控制器及其衍生的“單片機”(Intel已

11、停產, 有金麗科技(RDC, .tw)生產的R系列替代)n Motorola公司的HC(/S)12系列, HC16系列和DSP56F8系列單片機n Infineon公司的C166系列單片機n TI公司的MSP430系列單片機n 其它目前常見的單片機(32位的)n ARM公司開發(fā)的ARM系列32位單片機 ARM7系列及其衍生類型 ARM9/9E系列 ARM10系列 M系列，A系列，R系列n Motorola公司的32位單片機 M68K系列 Coldfire系列 M.Core系列 MPC500系列n 其它問題為什么學MCS-51單片機?n 回答 從學習和掌握的角度n 最具代表

12、性的單片機, 8051已經成為標準結構n 資源適合于小型系統(單片應用)和中型系統(易擴展)n 無須操作系統(非計算機專業(yè)學生容易掌握) 應用開發(fā)角度n 大量性能各異的衍生類型滿足特殊應用n 相互兼容的MCS-51單片機有數百家半導體公司供貨n 開發(fā)工具(包括硬件和軟件)齊全,穩(wěn)定MCS-51單片機的嵌入式系統n 單機應用系統 特點: 獨立工作 家電領域應用: 電冰箱, 空調, 排/送風機等控制系統 工業(yè)領域應用: 儀器和儀表, 數字閥控制n 多機網絡應用系統 特點: 通過網絡多機協作 工業(yè)領域應用: 集散控制系統或現場總線控制系統的從節(jié)點MCS-51單片機的嵌入式系統結構I/O Chip Select Mem Chip SelectData Bus Address BusRead or WriteControl Bus單片應用(無擴展)具有擴展資源地址譯碼器和控制邏輯MCS-51單片機 片內ROMDI/O AI/O數據存儲器I/O接口MCS-51單片機的嵌入式系統開發(fā)步驟和工具n 開發(fā)步驟 系統需求分析和總體方案設計 硬件開發(fā): 電路設計, 加工實現, 調試和校正 軟件開發(fā): 驅動程序和應用程序設計和調試n 開發(fā)工具 硬件開發(fā)工具: EDA軟件, 跟蹤調試和仿真器, 燒寫程序用工具(編程器或編程電纜) 軟件開發(fā)工