单片机基础核心知识点汇总（二）

目录

前言

[一、定时器 Timer](#一、定时器 Timer)

[二、通用同步异步收发器 USART（串口）](#二、通用同步异步收发器 USART（串口）)

[三、ADC 模数转换器](#三、ADC 模数转换器)

[四、I2C 通信总线](#四、I2C 通信总线)

[五、SPI 通信总线](#五、SPI 通信总线)

[六、外部中断 EXTI](#六、外部中断 EXTI)

七、外设使用通用流程

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前言

上一篇讲解单片机底层硬件基础，本篇聚焦片上常用外设，是硬件实操、代码编写的核心内容，覆盖定时器、串口、ADC、I2C/SPI，新手开发高频使用模块。

一、定时器 Timer

1. 核心作用：精准计时、延时、产生 PWM 波形、定时中断，单片机核心时序外设。
2. 工作原理：依托系统时钟分频计数，计数器从 0 向上累加，到达设定值触发溢出事件。
3. 三大基础模式
   • 定时模式：固定时间产生中断，周期性执行任务
   • 计数模式：统计外部引脚脉冲（测速、计数）
   • PWM 输出模式：调节方波占空比，控制电机转速、LED 亮度
4. 中断逻辑：定时时间到自动进入中断函数，无需 CPU 循环等待，节省算力。

二、通用同步异步收发器 USART（串口）

1. 功能：单片机与电脑、传感器、模块双向数据通信，最简易调试接口。
2. 关键参数：波特率、数据位、校验位、停止位，通信双方参数必须完全一致。
3. 两种工作方式
   • 查询模式：CPU 循环检测接收标志，占用 CPU 资源
   • 中断模式：收到数据自动触发中断，实时响应，项目开发首选
4. 常用场景：串口打印调试日志、蓝牙模块、GPS 模块通信。

三、ADC 模数转换器

1. 作用：将外部连续变化的模拟电压转为单片机能识别的数字信号。
2. 核心参数：分辨率（8/10/12 位），位数越高电压划分越精细，检测精度越高。
3. 读取流程：开启 ADC 时钟→配置对应 GPIO 为模拟输入→启动转换→读取数字值→换算实际电压。
4. 典型应用：电位器、温感、光敏电阻、电池电压检测。

四、I2C 通信总线

1. 特点：两根信号线 SDA 数据、SCL 时钟，支持多设备挂载，硬件自带应答，布线简单。
2. 通信逻辑：主设备控制时钟，从设备被动应答，支持读写寄存器。
3. 适用器件：OLED 显示屏、EEPROM、温湿度传感器（AHT20/DHT11）。
4. 限制：传输速率偏低，长距离通信易受干扰。

五、SPI 通信总线

1. 特点：四线通信 SCK 时钟、MOSI 主机发、MISO 从机发、CS 片选，传输速度远高于 I2C。
2. 优势：高速全双工传输，适合大数据交互。
3. 适用器件：TFT 彩屏、Flash 存储、无线射频模块。
4. 片选机制：多设备共用总线，单独拉低对应 CS 引脚选中目标设备。

六、外部中断 EXTI

1. 功能：检测 GPIO 电平跳变（上升沿 / 下降沿 / 双边沿），触发中断立即执行对应代码。
2. 使用场景：独立按键检测、外部传感器触发信号、外部设备唤醒单片机。
3. 优势：无需轮询扫描引脚，CPU 空闲时可执行其他任务，实时响应外部信号。

七、外设使用通用流程

1. 开启外设对应时钟（所有外设默认关闭时钟，节能）
2. 配置对应 GPIO 引脚功能（复用功能 / 模拟输入）
3. 设置外设工作参数（波特率、分频、分辨率、中断优先级）
4. 开启中断（按需），编写中断服务函数
5. 启动外设，正常收发 / 采集数据