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虽然以前也简单学习过单片机，但是当时还未曾学习数电模电，对于各种芯片、工作原理的理解较为浅显，只是停留在代码如何写的方面。现在补充了一定的数模电基础后想巩固一下知识，考虑到并未写一份单片机使用说明，于是开始尝试本系列。
一、单片机简介
单片机(Micro Controller Unit)，简称MCU。即微小控制单元，通常用于简单场景的工业控制。他内部集成了CPU、RAM、ROM、定时器、通讯接口、中断系统等一系列电脑中的常用硬件功能，所以你可以简单理解：单片机就是一个功能简单、效率较低的迷你版电脑。
在常见的家用电脑中，各种模块往往是独立开的（模块化设计方便迭代+提高运行效率），并通过各种总线进行连接。而单片机的定位就是简便、结构简单、成本低廉。所以单片机会把各种模块直接集成到一块芯片中，单独就是一个电脑。简单来说，无论是单片机还是家用电脑，都会有不同模块的连接，但是单片机是将各模块集成设计到一个芯片中，后续无法修改替换；而电脑则各个模块独立，方便扩展、替换。
不过也正是因此，他的性能远低于电脑。但他的任务一般是数据采集、简单分析、硬件控制等，通常不会有运行大软件或者高级操作系统的需求，所以性能也还够用。不过随着物联网的发展，不分高性能单片机（如 ARM Cortex - M 系列的一些型号）的性能已经有显著的提升，甚至支持运行简单操作系统（如FreeRTOS），但他整体上各模块集成、结构简单、成本低廉的本质并未改变。
二、单片机的命名规则与封装
你可能发现明明都是51单片机系列，但是芯片的名字却不同。下图是STC公司对于51系列单片机的封装命名规则。这个有所了解即可。
所有51系列的单片机，可能因为封装的方式不同，对外呈现的样子形状也不同。但你千万不要误认为他们就是不同的内核。
外面这个黑色的其实是塑料而非芯片本身，其中大部分都是走线，他对于芯片起到封装、保护的作用。不同的场景可能会封装不同的样子，比如这里是DIP双列直插封装，而有的人可能需要贴片封装。
然后封装还将芯片的引脚引出，可以实现引脚扩展等功能。
只要芯片的内核是一样的，无论他外部怎么封装，运算性能、支持功能都是完全相同的。
三、单片机内部结构图与最小系统
（1）内部模块结构图
可以看到单片机的本质就是各种模块连接到一根总线上，并将数据传输给CPU执行。这个结构还是比较复杂的，笔者还未曾学习计算机组成原理，只能简单看看。
（2）最小系统
一个单片机芯片已经集成了计算机运行需要的各种模块，可以说的上是一个较为完善的系统。但是一般还需要补充上电源、晶振时钟等。
（1）电源用来提供系统运行的动力。
（2）晶振则提供CLK时钟信号，在数电中我们了解到很多芯片都需要CLK的边沿触发/水平触发才能正常工作，比如JK触发器、D触发器、T触发器构成的计数器等等，都是在时钟信号的控制下运行的。可以说晶振时钟信号就是单片机的心跳，每跳一次就会触发一次芯片运算，跳动的频率越高往往芯片的运算效率也就越高，这也是为什么我们在评价电脑性能时候CPU频率是一个非常重要的因素了。
（3）复位按键在刚刚上电时候，电容会有短暂的充电于是形成通路，而复位端口是高电平使能的，所以上电时会自动复位。当复位后电容开路，只要你不按下就会正常往后运行。复位功能在数电中也比较常见，大部分模块必须要先施加复位信号才能工作在正常状态循环中。