嵌入式学习之硬件——51单片机 1.0

一、基础知识

1.什么是嵌入式?

嵌入式以应用为中心,计算机技术为基础,软硬件可裁剪的专用计算机系统;

2.嵌入式的应用?

消费电子、无人驾驶、储能、新能源........

3.嵌入式发展?

(1)第一阶段:1980年,Intel公司MCS---51系列:8051型号单片机,工业控制领域,后来由MCU市场转型CPU;

4.名词解释

**CPU:**Central Processing Unit中央处理器,指令处理,数据运算。

**MPU:**Micro Procesing Unit 微处理器单个CPU+外接内存 +外接外设;处理复杂任务(跑操作系统)。

SOC:System On Chip:片上系统(手机芯片:骁龙芯片),将传统计算机或其他电子系统中的组件集成到单一芯片上。

**MCU:**Micro Controllter Unit 微控制器 -》单片机。集成化高,集成到一块芯片。集成了中央处理器(CPU)、存储器(RAM、ROM)、并行I/O、串行I/O、定时器/计数器、中断系统、系统时钟电路以及系统总线,用于测控领域的单片微型计算机。。性能弱,成本低,主要在控制领域 电机控制 洗衣机之类的。

**GPU:**Graphics Processing Unit,图形处理器,用多个处理器来共同求解同一问题,即将被求解的问题分解成若干个部分,各部分均由一个独立的处理机来并行计算。图形处理器,采用多线程SIMD架构,为图形处理而生。

NPU:(Neural network Processing Unit), 即神经网络处理器。用电路模拟人类的神经,主要是一些算法,是基于神经网络算法与加速的新型处理器总称。AI算法

FPU -- Floating Processing Unit 浮点处理单元,通用处理器中的浮点运算模块。

5.RAM 、 ROM

(1)ROM(非易失性存储器):又称只读存储器;

非易失性存储器(Non-Volatile Memory, NVM)‌是指当电流关闭后,所存储的数据不会消失的存储器。这类存储器在断电后仍能保持数据,因此常用于需要长期保存数据的场合。非易失性存储器的典型代表包括ROM(只读存储器)、Flash(闪存,包括NAND和NOR类型)、EEPROM(电可擦可编程只读存储器)等‌。

(2)RAM(易失性存储器):又称随机访问存储器;

易失性存储器(Volatile Memory)‌是指断电后存储的数据会立即消失的存储器。这类存储器通常具有较快的存取速度,但无法长期保存数据。易失性存储器的典型代表有DRAM(动态随机存取存储器)和SRAM(静态随机存取存储器)‌。

(3)特点对比

非易失性存储器‌:

‌数据保留‌:断电后数据不丢失,适合长期数据存储。

‌写入次数有限‌:如Flash存储器有一定的擦写次数限制。

‌容量和速度‌:EEPROM支持字节级擦写,但容量较小;Flash存储器速度较慢,适合大容量数据存储‌。

‌易失性存储器‌:

‌数据不保留‌:断电后数据立即消失。

‌速度快‌:如SRAM和DRAM具有较高的存取速度,适合临时数据存储和高频访问‌。

6、51单片机芯片的内部结构

三大总线:

地址总线:CPU拿RAM的数据的时候,通过这个寻址,寻址范围2^32,单向的,方向只能从CPU到RAM;

数据总线:数据交互的,是双向的,CPU 《=》RAM;

控制总线:控制指令,是双向的 CPU 《=》外设;

7.寄存器的定义

(1)寄存器的定义:寄存器是CPU、主存储器和其他数字设备内部用于存放数据的一些小型存储区域。

(2)寄存器的组成:一般由多个触发器构成。可以分为内部寄存器和外部接口寄存器。

(3)寄存器的特点:读写速度高、寄存器间传输速率快。

(4)P2寄存器本质:地址强转为指针间接访问

(5)寄存器可假定为系统提前定义好的全局变量(unsigned char P2;//一个字节8个比特)

8.寄存器的分类

(1)数据寄存器:用于存储整数数字。累加器是特别的数据寄存器。

(2)地址寄存器:持有存储器地址,用来访问存储器。

(3)通用目的寄存器:可以保存数据或地址,类似数据寄存器与地址寄存器的结合。

(4)特殊目的寄存器:用于存储CPU内部数据,如程序计数器、堆栈寄存器以及状态寄存器等。

(5)索引寄存器:程序运行时用于更改运算对象地址。

9.位运算

(1)其他位不变,指定位置1;按位或,或 的是给其中需要置1的那位置1,其他置0

指定位置1

公式:

reg |= (1<<n) //reg寄存器第n位置1

reg |= (1<<n) | (1<<m) //reg寄存器第m位和n位置1

连续置1

P2 |= (7<<2)//连续3个比特位置1

(2)其他位不变,指定位清零;按位与,把1左移,然后取反;

指定位清零

公式:

reg &= ~(1<<n) //reg寄存器第n位清零

reg &= ~((1<<n) | (1<<m)) //reg寄存器第m位和n位清零

按位异或:

10、数码管显示原理

(1)我们学习的主要是共阴极接法;

(2)先位选 :将P1寄存器低4位对应给1

(3)同一时刻,数码管只能显示一位

(4)静态点亮数码管:先选中LEDS1,将对应的引脚置1

  • 所有LED段的阴极(负极)连接在一起,通常接地。

  • 要点亮某个段,需要将相应的引脚连接到高电平(通常是电源电压)。

11. 共阴极和共阳极数码管的区别

共阴极:公共端是接地;引脚给谁置1,谁就亮;

共阳极:公共端是接高电平;引脚给谁置0,谁就亮;

12.原理图

芯片:40pin、P0 -- P3(地址 8bit);

LED:发光二极管,共阴极二极管,指定位置0;

数码管:四位七段共阴极数码管,同一时刻只可显示一位数码管,

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