单片机思维导图

这是一个关于单片机思维导图，包含STC单片机架构、定时器/计数器、串行等。感兴趣的小伙伴欢迎关注收藏哦！

单片机原理及应用

• 单片机和嵌入式系统基础知识
  • 嵌入式
    • 基本概念
      • 嵌入式系统是以具体应用为导向，以计算机技术为核心，根据具体应用对硬件和 软件系统量身定做的便于携带的微型计算机系统
    • 主要特点
      • 体积小，重量轻
      • 功耗低
      • 成本较低
      • 丰富的应用支持
    • 嵌入式技术的构成
      • 嵌入式系统的硬件
        • 嵌入式处理器
          • 是嵌入式系统的核心，是控制、辅助系统运行的硬件单元。
        • 供电系统
          • 为嵌入式系统提供电源
        • 外部存储器系统
          • 通过嵌入式处理器提供的外部存储器接口，扩展大容量的存储器
        • 外部设备
          • 通过嵌入式处理器芯片提供的外设接口，与外部设备进行连接
      • 嵌入式系统的软件
        • 板级支持包
        • 嵌入式实时操作系统
        • 应用程序
  • 8051微控制器的内部架构
    • 中央处理器
      • 与不同地址空间的不同类型的存储交换信息
      • 执行逻辑和算数指令
    • 程序存储器
      • 用于保存将要执行的程序代码
    • 随机访问存储器
      • 用于暂存程序中临时需要保存的数据
    • 中断系统
      • 用于CPU对紧急事件的处理进程
    • 定时器/计数器
      • 对不同的事件进行同步
    • 外部设备接口模块
      • 提供通用的输入/输出
    • 总线
      • 一组相关逻辑信号的集合
• STC单片机硬件知识
  • STC单片机IAP和ISP
    • ISP，即In-System Programming，具有ISP功能的单片机芯片，可以通过简单的下载线直接在电路板上给芯片写入或者擦除程序，并且支持在线调试。
    • IAP（In-Application Programming） 指MCU可以在系统中获取新代码并对自己重新编程，即可用程序来改变程序。
  • 命名规则： ①、XXX ②、15 ③、X ④X ⑤XX ⑥X- ⑦XX ⑧X ⑨-XXX ⑩X
    • 1、表示STC、IAP或者IRC
    • 2、表示是STC公司15系列单片机
    • 3、表示单片机工作电压，用F、L、W表示：
      • F表示Flash，工作电压为3.8~5.5V
      • L表示低电压，工作电压为2.4~3.6V
      • W表示宽电压，工作电压为2.5~5.5V
    • 4、用于表示单片机内SRAM存储空间的容量
    • 5、表示单片机内程序存储器的大小
    • 6、表示单片机的一些特殊功能
      • W：表示有掉电唤醒专用定时器。
      • S：表示有串口
      • AS/PWM/AD：表示有1组高速异步串行通信接口；SPI功能;内部EEPROM功能；A/D转换功能(PWM还能当作D/A转换器用)；CCP/PWM/PCA功能。
      • S4：表示有4组高速异步串行通信接口；SPI功能；内部EEPROM功能；A/D转换功能(PWM还能当作D/A转换器用);CCP/PWM/PCA功能。
    • 7、表示单片机工作频率
    • 8、表示单片机工作的温度范围
      • C表示商业级，其工作温度为0~70℃。
      • Ⅰ表示工业级，其工作温度为-40~85℃。
    • 9、表示单片机封装类型
      • 双列直插式封装，DIP
      • 薄型四方扁平式分装，LQFP
      • 小外形封装，SOP
      • 薄的缩小型小外形封装，TSSOP
      • 方形扁平无引脚分装，QFN
    • 10、表示单片机引脚个数
  • 引脚定义
    • 通用I/O口 ，控制/驱动
      • 输入：开关 输出：电机
    • 数据/地址总线AD
      • 外控POM、RAM
    • 串行口 通信
      • 接收 RXDn
      • 发送 TXDn
    • 外部中断信号引入口 ，INTN
    • 定时/计数 计数脉，冲引入T0、T1
  • STC单片机的I/O驱动原理
    • 准双向输出配置
      • 可用于输出，输入
    • 强推挽输出配置
      • 强推挽模式一般用于需要更大驱动电流的情况
    • 仅为输入（高阻）配置
      • 这种配置不能输出电流,也不能有收电流,只能作为输入数据使用。
    • 开漏输出配置
• STC 单片机架构
  • STC单片机CPU内核功能单元
    • 中央处理单元
      • 运算器
        • 8位算数逻辑单元
          • 算数运算
          • 其他运算
          • 逻辑运算
          • 按位运算
        • 累加器
          • 用于保存大多数指令运算结果，位于特殊功能寄存器，地址为0xE0
        • B寄存器
          • 用于通用寄存器，位于特殊功能寄存器0xE0的位置
        • 程序状态字
          • 保存一些特殊的比特位
      • 控制器
        • 程序计数器PC
          • 实现控制和运算
          • 顺序执行
          • 非顺序执行
        • 指令通道
          • 取指单元
            • 根据PC所指向的存放指令程序存储器的地址取出指令
          • 译码单元
            • 根据取出指令的操作码部分对指令进行翻译
          • 执行指令单元
            • 控制运算器单元完成指令
        • 堆栈及指针
          • 主要用于保存现场
    • CPU外围
      • 内部数据RAM
      • 外部数据空间
      • 特殊功能寄存器SFR
        • 端口模式控制寄存器
          • 提供P0端口、P1组端口、P2组端口、P3组端口、P4组端口、P5组端口、P6组端 口、P7组端口
          • P0端口
            • P0M0寄存器 P0M1寄存器
        • 端口寄存器
          • STC单片机可以读取端口状态，或者向端口写数据
        • 时钟分频器
          • CPU分频器允许CPU运行在不同的速度
  • STC单片机存储器结构和地址空间
    • 程序Flash存储器
      • 程序存储空间映射
        • STC单片机程序存储空间位于0x0000~0xFFFF的地址范围
      • 程序存储器特点
        • 提供10万次以上擦写能力。
        • 低压保护功能，即在低压状态下，禁止对程序存储器进行擦除和编程。
        • 程序存储器对外不提供读电路，因而有效地防止对用户程序的破解。
        • 只有对程序存储器进行擦除操作后，才能对其进行编程操作。
        • 在对程序存储器编程时，可以将程序代码乱序后存放。
        • 程序存储器的最后7字节设置全球唯一的ID号。
        • 以扇区为单位擦除。
        • 以字节为单位进行编程。
        • STC单片机提供了通过通用异步串口，对Flash进行擦除、编程和代码加密的能力。
    • 数据Flash存储器
      • 用于实现电可擦除的只读存储器
      • 特点
        • 通过ISP/IAP技术可以将内部的数据Flash当作EEPROM使用。
        • 擦写次数在10万次以上。
        • 以扇区为单位，每个扇区包含512字节。
        • 数据存储器的擦除操作是按扇区进行的。
    • 内部RAM存储器
      • 内部RAM
        • 0x00H~0xFFH
      • 内部开展RAM
        • 0x0000~0x0EFF
  • 中断系统
    • 中断类型
      • 外部中断0
      • 定时器/计数器T0
      • 外部中断1
      • 定时器/计数器T1
      • 串行口中断
    • IE（中断类型）
      • 总开关EA
        • EX0、ET0、EX1、ET1、ES、EA
    • TOCN(中断标志位及中断方式）
      • IT0、IE0、IT1、IE1、TR0、TF0、TR0、TR1、TF1
      • IT为触发方式，0为低电平，1为下降沿
      • TF为定时器溢出标志位
    • IP（优先级别）
      • 自然顺序
        • 外0＞定0＞外1＞定1＞串行口
      • PS
        • 串行口中断优先控制位
      • PT1
        • 定时器1中断优先
      • PX1
        • 外部中断1中断优先
      • PT0
      • PX0
    • 中断过程
      • 中断请求
      • 中断响应
      • 中断服务
      • 中断返回
• 定时器/计数器
  • 结构及工作原理
    • 实质
      • 累计脉冲的下降沿，到达一定数后，溢出，中断
      • 分类
        • 定时器
          • 脉冲来自于内部晶振
        • 计数器
          • 脉冲来自于外部
      • 几个概念
        • 计数器容量
          • 量程用二进制位表示，八位就是2的8次方256
        • 计数器溢出
          • 到达量程后再来一个脉冲就会回到0
        • 溢出标记
          • 类似于进位标记，溢出标记会导致中断
        • 计数初值
          • 16位，65535，要计数100，设定初值为65436
  • 控制
    • 方式控制寄存器（TMOD）
      • 字节地址为89H
        • GATE
          • 门控位
            • 置0是Tx启动与外部中断无关
        • C/T（-）
          • 计数，定时功能选择位
            • 置1为计数
            • 置0为定时
        • M1
        • M0
        • 工作方式定义位
          • 四个工作方式
            • 00 方式0
              • 13位
            • 01 方式1
              • 16位
            • 10 方式2
              • 8位自动重装
            • 11 方式3
              • T0分为两个独立的八位，T1停止使用
        • 低四位为定时器0，高四位为定时器1
      • 不能位寻址，只能用字节指令设定
    • 控制寄存器（TCON）
      • 字节地址为88H
        • TF1
          • T1定时器溢出中断标志，溢出时，硬件置位，中断响应，自动清零
        • TR1
          • 运行控制位，置1时启动对应T0/T1，由软件设置
        • TF0
          • T0定时器溢出中断标志，溢出时，硬件置位，中断响应，自动清零
        • TR0
          • 运行控制位，置1 时启动对应T0/T1 ，由软件设置
        • IE1
        • IT1
        • IE0
        • IT0
  • 工作方式
    • 方式0
      • 13位
    • 方式1
      • THx和TLx组成16位加法计数器
      • 最大计数脉冲为65536
      • GATE置1时，计数器的开关与外部中断有关
    • 方式2
      • 16位
        • TLx的八位来计数
        • THx的八位来储存初始值
        • 计数完一次，H就导入一次
    • 方式3
  • 计数器与脉冲频率
    • 外部最高频率为振荡周期的1/24
      • 晶振12MHz→250kHz
• 串行
  • 单片机与单片机、单片机与其他设备之间数据传输
  • 并行、串行
    • 并行比串行慢，而且并行只能在近距离使用
  • 串行通信方式
    • 异步通信
      • 数据一帧一帧传输
    • 同步通信
      • 不采用停止位，要求严格同步，比较少用
  • 串行通信口的控制
    • 串行控制寄存器SCON
      • SM0/FE
      • SM1
        • 与SM0一起确定通信方式
      • SM2
        • 允许方式2和方式3多机通信控制位
      • REN
        • 允许或禁止串行接收控制位
      • TB8
        • 数据校验位或多机通信中表示地址帧/数据帧的标志位（方式0和方式1不用该位）
      • RB8
        • 奇偶数据校验位或地址帧/数据帧的标志位（方式0和方式1不用该位）
      • T1
        • 发送中断标志位
      • R1
        • 接收中断标志位
    • 电源控制寄存器PCON
      • SMOD
      • SMOD0
      • LVDF
      • POF
      • GF1
      • GF0
      • PD
      • IDL
• 支持IAP方式的单片机，一定也支持ISP方式