文档介绍：主编陈建铎
副主编宋彩利康磊
冷冬梅
制作安强萍
科学出版社
单片机原理与应用
第一章计算机基础
第二章存储器
第三章 MCS-51单片机的组成原理
第四章指令系统
第五章汇编语言程序设计
第六章单片机的开发与使用
第七章模拟通道技术
第八章单片机应用系统的设计
第九章 8098单片机的组成与指令系统特点
第十章 16位DSP单片机的组成与特点
第1章计算机基础
概述
计算机中的数制、码制及运算
逻辑代数与数字电路
计算机的基本组成与工作过程
概述
自1971年11月,美国Intel公司推出4位微处理器Intel4004以后,微处理器迅速发展,按其集程度、体系结构、字长及综合性能,大致经历了四个发展时期,也称为四代。现在的Pentium微处理器堪称为Intel公司的第五代微处理器。
在微处理器的发展过程中,人们试图在其芯片中增加存储器、I/O接口电路、定时器/计数器、UART,甚至A/D、D/A转换器等,以提高其功能,并赋予专门的用途,比如数据采集、通信、信号传送与控制等。因此也就产生了各种具有不同功能的微处理器,称之为微控制器(Microcontroller),亦称为单片机(Single puter)。自1976年Intel公司推出MCS-48系列单片机以后,相继涌现出不少的生产厂家、公司及系列产品。例如Intel公司的MCS-51系列,Motorola公司的MC6801、6805,Zilog公司的Z8,Rockwell公司的6500/1系列等。
由于单片机结构紧凑,体积小,功能强,大量用于智能仪器仪表、前端控制设备、家用电器之中,因此也称为“嵌入式”芯片。自上世纪90年代以后,随着自动控制、网络通信、家用电器以及多媒体技术的发展,尤其是手机的大量使用,猛烈地撞击着单片机市场,使“嵌入式”芯片作为一种新的技术迅速发展。可归结为以下几个方面:
(1) 增加字长,提高数据精度和处理的速度。早期字长是8位,以后发展为16位、24位和32位。但在多数应用场合,8位数据可以满足需要。因此,8位单片机与16/24/32位单片机一样,竟相发展。
(2) 改进制作工艺,提高单片机的整体性能,由MOS型发展成CMOS、HCMOS型,提高了芯片的集程度和器件的速度,降低了电压和功耗;内部采用大容量FLASH快闪存储器,实现在系统中烧录程序(ISP)和在应用中烧录程序(IAP)等技术。比如,Philips的P89C51RC2/RD2具有32/64KB的FLASH快闪存储器,集成有引导和擦除/烧录程序,支持ISP和IAP技术;外部时钟频率提高到33 MHz~40MHz,运算速度达到50 MIPS~100MIPS。
(3)plex instruction puter)技术转向简单指令集RISC(Reduced instruction puter)技术。早期的MCS-51单片机采用的是CISC技术,以后采用RISC技术,简化了体系结构,提高CPU的速度,比如Microchip的PIC12/16/17/18Fxxx微控制器等。
(4) 采用多功能模块集成技术,使一块“嵌入式”芯片具有多种功能,除了RAM/ROM、寄存器文件、定时器/计数器、并/串行接口电路、V/F变换器、A/D与D/A电路之外,已有许多单片机采用双CPU或者多CPU结构,增加锁相环路、USB、CAN、ISSC、I2C等总线接口,提供支持TCP/IP协议的通信接口。比如美国Echelon公司的Neuron3150,内置3个CPU,一个用于介质访问,一个用于数据处理器,另一个作为网络处理器。又如Philips的P89C66x,提供I2C总线传送方式。
(5) 将微处理器与DSP(Digital signal processor)技术结合,适时解决网络与多媒体技术所需的高速实时处理能力。比如我国台湾凌阳科技公司推出的μ’nsp系列单片机,其16位机中增添了DSP功能,具有语音编码与解码器,内置在线仿真电路ICE(In circuit emulator)。
(6) 在内部融入高级语言的编译程序,支持应用程序接口API 的使用,支持C及硬件描述语言VHDL等高级语言的使用;内置在线仿真电路ICE(In circuit emulator),支持在线编程写入,即ISP和IAP技术等。
(7) 追求低电压、宽电压、低功耗和少引脚。改进制作工艺,降低内部电压和功耗,提供宽电压使用方式,以支持不同场合的需要。比如瑞典Xemic公司的XE8301,~,当运算速度为1MIPS时电流为200μA,在待机状态下仅为1μA;DSP56852外部仅有81个引脚。