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本文主要是關(guān)于開發(fā)板和單片機(jī)的相關(guān)介紹，并著重對(duì)開發(fā)板和單片機(jī)進(jìn)行了詳盡的闡述。
開發(fā)板
開發(fā)板（demoboard）是用來進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的電路板，包括中央處理器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備、數(shù)據(jù)通路/總線和外部資源接口等一系列硬件組件。開發(fā)板一般由嵌入式系統(tǒng)開發(fā)者根據(jù)開發(fā)需求自己訂制，也可由用戶自行研究設(shè)計(jì)。開發(fā)板是為初學(xué)者了解和學(xué)習(xí)系統(tǒng)的硬件和軟件，同時(shí)部分開發(fā)板也提供的基礎(chǔ)集成開發(fā)環(huán)境和軟件源代碼和硬件原理圖等。常見的開發(fā)板有51、ARM、FPGA、DSP開發(fā)板。
開發(fā)板（demoboard）是用來進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的電路板，包括中央處理器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備、數(shù)據(jù)通路/總線和外部資源接口等一系列硬件組件。在一般的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)過程中，硬件一般被分成兩個(gè)平臺(tái)，一個(gè)是開發(fā)平臺(tái)（host），一個(gè)是目標(biāo)平臺(tái)（target）即開發(fā)板。在此描述的開發(fā)平臺(tái)指的是使用計(jì)算機(jī)，通過傳輸?shù)慕缑?，例如串口?a href="http://ttokpm.com/tags/rs/" target="_blank">RS-232）、USB、并口、或者網(wǎng)絡(luò)（Ethernet）與目標(biāo)平臺(tái)連接。開發(fā)板一般由嵌入式系統(tǒng)開發(fā)者根據(jù)開發(fā)需求自己訂制，也可由用戶自行研究設(shè)計(jì)。開發(fā)板是為初學(xué)者了解和學(xué)習(xí)系統(tǒng)的硬件和軟件，同時(shí)部分開發(fā)板也提供的基礎(chǔ)集成開發(fā)環(huán)境和軟件源代碼和硬件原理圖等。常見的開發(fā)板有51、ARM、FPGA、DSP開發(fā)板。
開發(fā)板分類
單片機(jī)
1）51系列單片機(jī)
51 單片機(jī)目前已有多種型號(hào)， 8031/8051/8751是Intel公司早期的產(chǎn)品，而 ATMEL 公司的AT89C51、AT89S52則更實(shí)用。ATMEL公司的51系列還有AT89C2051、AT89C1051等品種，這些芯片是在AT89C51的基礎(chǔ)上將一些功能精簡掉后形成的精簡版。而市場(chǎng)上目前供貨比較足的芯片還要算ATMEL 的51、52 芯片， HYUNDAI 的GMS97 系列，WINBOND 的78e52，78e58，77e58 等。
2）PIC系列單片機(jī)
在全球都可以看到PIC單片機(jī)從電腦的外設(shè)、家電控制、電訊通信、智能儀器、汽車電子到金融電子各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。PIC系列單片機(jī)又分：基本級(jí)系列，如PIC16C5X，適用于各種對(duì)成本要求嚴(yán)格的家電產(chǎn)品選用；中級(jí)系列，如PIC12C6XX，該級(jí)產(chǎn)品其性能很高，如內(nèi)部帶有A/D變換器、E2PROM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、比較器輸出、PWM輸出、I2C和SPI等接口；PIC中級(jí)系列產(chǎn)品適用于各種高、中和低檔的電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中。高級(jí)系列，如PIC17CXX 具有豐富的I/O控制功能，并可外接擴(kuò)展EPROM和RAM，適用于高、中檔的電子設(shè)備中使用。
3）AVR系列單片機(jī)
AVR單片機(jī)是1997年由ATMEL公司研發(fā)出的增強(qiáng)型內(nèi)置Flash的RISC（Reduced Instruction Set CPU） 精簡指令集高速8位單片機(jī)。AVR的單片機(jī)可以廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)外部設(shè)備、工業(yè)實(shí)時(shí)控制、儀器儀表、通訊設(shè)備、家用電器等各個(gè)領(lǐng)域。
4）ARM開發(fā)板
ARM開發(fā)板是以ARM內(nèi)核芯片的嵌入式開發(fā)版，包括ARM7，ARM9，ARM11，Cortex-M，Cortex-A，Cortex-R三個(gè)系列的內(nèi)核而成的開發(fā)板，主要特點(diǎn)是速度快，庫文件統(tǒng)一，并且有利于進(jìn)行開發(fā)。目前包括ATMEL，NXP，ST，F(xiàn)reescale等芯片都推出了基于ARM內(nèi)核的芯片，和相應(yīng)的開發(fā)板。
CPLD/FPGA
CPLD（Complex Programmable Logic Device）復(fù)雜可編程邏輯器件，是從PAL和GAL器件發(fā)展出來的器件，相對(duì)而言規(guī)模大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，屬于大規(guī)模集成電路范圍。是一種用戶根據(jù)各自需要而自行構(gòu)造邏輯功能的數(shù)字集成電路。其基本設(shè)計(jì)方法是借助集成開發(fā)軟件平臺(tái)，用原理圖、硬件描述語言等方法，生成相應(yīng)的目標(biāo)文件，通過下載電纜（“在系統(tǒng)”編程）將代碼傳送到目標(biāo)芯片中，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的數(shù)字系統(tǒng)。
許多公司如今都開發(fā)出了CPLD可編程邏輯器件。比較典型的就是Altera、Lattice、Xilinx世界三大權(quán)威公司的產(chǎn)品，這里給出常用芯片： Altera EPM7128S（PLCC84）、Lattice LC4128V （TQFP100）、Xilinx XC95108 （PLCC84）
FPGA是英文Field－Programmable Gate Array的縮寫，即現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列，它是在PAL、GAL、CPLD等可編程器件的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展的產(chǎn)物。它是作為專用集成電路（ASIC）領(lǐng)域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的，既解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門電路數(shù)有限的缺點(diǎn)。
目前FPGA的品種很多，有XILINX的XC系列、TI公司的TPC系列、ALTERA公司的FIEX系列等。
DSP
DSP（digital signal processor）是一種獨(dú)特的微處理器，是以數(shù)字信號(hào)來處理大量信息的器件。其工作原理是接收模擬信號(hào)，轉(zhuǎn)換為0或1的數(shù)字信號(hào)，再對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行修改、刪除、強(qiáng)化，并在其他系統(tǒng)芯片中把數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)解譯回模擬數(shù)據(jù)或?qū)嶋H環(huán)境格式。它不僅具有可編程性，而且其實(shí)時(shí)運(yùn)行速度可達(dá)每秒數(shù)以千萬條復(fù)雜指令程序，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過通用微處理器，是數(shù)字化電子世界中日益重要的電腦芯片。它的強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理能力和高運(yùn)行速度，是最值得稱道的兩大特色。
目前主流的DSP芯片主要有TI公司的TI 2000系列、TI 5000系列、TI6000系列以及ADI公司的ADI DSP系列。
ARM
ARM 即Advanced RISCMachines的縮寫是對(duì)一類微處理器的通稱。 ARM同時(shí)還是微處理器行業(yè)的一家知名企業(yè)，設(shè)計(jì)了大量高性能、廉價(jià)、耗能低的RISC處理器、相關(guān)技術(shù)及軟件。技術(shù)具有性能高、成本低和能耗省的特點(diǎn)。適用于多種領(lǐng)域，比如嵌入控制、消費(fèi)/教育類多媒體、DSP和移動(dòng)式應(yīng)用等。
目前ARM的主流分以下幾類：
ARM7TDMI 應(yīng)用于Game Boy Advance，Nintendo DS，iPod
ARM9TDMI Armadillo，GP32，GP2X（第一顆內(nèi)核）， Tapwave Zodiac（Motorolai. MX1）；GP2X（第二顆內(nèi)核）
ARM9E Nintendo DS，NokiaN-GageConexant 802.11 chips；ST Micro STR91xF，
ARM11 Nokia N93，Zune，Nokia N800，NOKIA E72
Cortex Texas Instruments OMAP3； Broadcomis a user；Luminary Micro［3］ 微控制器家族
MIPS
MIPS是世界上很流行的一種RISC處理器。MIPS的意思是“無內(nèi)部互鎖流水級(jí)的微處理器”（Microprocessor without interlocked piped stages），其機(jī)制是盡量利用軟件辦法避免流水線中的數(shù)據(jù)相關(guān)問題。
MIPS最早是在80年代初期由斯坦福（Stanford）大學(xué)Hennessy教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組研制出來的。MIPS公司的R系列就是在此基礎(chǔ)上開發(fā)的RISC工業(yè)產(chǎn)品的微處理器。這些系列產(chǎn)品為很多計(jì)算機(jī)公司采用構(gòu)成各種工作站和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
可以說，MIPS是賣的最好的RISC CPU，從任何地方，如Sony， Nintendo的游戲機(jī)，Cisco的路由器和SGI超級(jí)計(jì)算機(jī)，都可以看見MIPS產(chǎn)品在銷售。和英特爾相比，MIPS的授權(quán)費(fèi)用比較低，也就為除英特爾外的大多數(shù)芯片廠商所采用。之后，MIPS公司發(fā)生戰(zhàn)略變化，開始以嵌入式系統(tǒng)為重心，陸續(xù)開發(fā)了高性能、低功耗的32位處理器內(nèi)核（core）MIPS324Kc與高性能64位處理器內(nèi)核MIPS64 5Kc。2000年，MIPS公司發(fā)布了針對(duì)MIPS32 4Kc的版本以及64位MIPS 64 20Kc處理器內(nèi)核。
MIPS32 4KcTM 處理器是采用MIPS技術(shù)特定為片上系統(tǒng)（System-On-a-Chip）而設(shè)計(jì)的高性能、低電壓 32位MIPS RISC 內(nèi)核。
MIPS 64 20Kc的浮點(diǎn)能力強(qiáng)，可以組成不同的系統(tǒng)，從一個(gè)處理器的Octane工作站到64個(gè)處理器的Origin 2000服務(wù)器;這種CPU更適合圖形工作站使用。MIPS最新的R12000芯片已經(jīng)在SGI的服務(wù)器中得到應(yīng)用，目前其主頻最大可達(dá)400MHz。
MIPS K系列微處理器是目前僅次于ARM的用得最多的處理器之一（1999年以前MIPS是世界上用得最多的處理器），其應(yīng)用領(lǐng)域覆蓋游戲機(jī)、路由器、激光打印機(jī)、掌上電腦等各個(gè)方面。 MIPS除了在手機(jī)中應(yīng)用的比例極小外，在一般數(shù)字消費(fèi)性、網(wǎng)絡(luò)語音、個(gè)人娛樂、通信與商務(wù)應(yīng)用市場(chǎng)有著相當(dāng)不錯(cuò)的成績。而其應(yīng)用最為廣泛的應(yīng)屬家庭視聽電器（包含機(jī)頂盒）、網(wǎng)通產(chǎn)品以及汽車電子等方面。
PPC
PowerPC 是一種精簡指令集（RISC）架構(gòu)的中央處理器（CPU），其基本的設(shè)計(jì)源自IBM（國際商用機(jī)器公司）的POWER（Performance Optimized With Enhanced RISC；《IBM Connect 電子報(bào)》2007年8月號(hào)譯為“增強(qiáng)RISC性能優(yōu)化”）架構(gòu)。二十世紀(jì)九十年代，IBM（國際商用機(jī)器公司）、Apple（蘋果公司）和Motorola（摩托羅拉）公司開發(fā)PowerPC芯片成功，并制造出基于PowerPC的多處理器計(jì)算機(jī)。PowerPC架構(gòu)的特點(diǎn)是可伸縮性好、方便靈活。
PowerPC 處理器有廣泛的實(shí)現(xiàn)范圍，包括從諸如 Power4 那樣的高端服務(wù)器 CPU 到嵌入式 CPU 市場(chǎng)（任天堂 Gamecube 使用了 PowerPC）。PowerPC 處理器有非常強(qiáng)的嵌入式表現(xiàn)，因?yàn)樗哂袃?yōu)異的性能、較低的能量損耗以及較低的散熱量。除了象串行和以太網(wǎng)控制器那樣的集成 I/O，該嵌入式處理器與“臺(tái)式機(jī)”CPU 存在非常顯著的區(qū)別。例如，4xx 系列 PowerPC 處理器缺乏浮點(diǎn)運(yùn)算，并且還使用一個(gè)受軟件控制的 TLB 進(jìn)行內(nèi)存管理，而不是象臺(tái)式機(jī)芯片中那樣采用反轉(zhuǎn)頁表。
單片機(jī)
單片機(jī)（Microcontrollers）是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，在工業(yè)控制領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。從上世紀(jì)80年代，由當(dāng)時(shí)的4位、8位單片機(jī)，發(fā)展到現(xiàn)在的300M的高速單片機(jī)。
單片機(jī)又稱單片微控制器，它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片，而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。相當(dāng)于一個(gè)微型的計(jì)算機(jī)，和計(jì)算機(jī)相比，單片機(jī)只缺少了I/O設(shè)備。概括的講：一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。它的體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。同時(shí)，學(xué)習(xí)使用單片機(jī)是了解計(jì)算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。單片機(jī)的使用領(lǐng)域已十分廣泛，如智能儀表、實(shí)時(shí)工控、通訊設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)、家用電器等。各種產(chǎn)品一旦用上了單片機(jī)，就能起到使產(chǎn)品升級(jí)換代的功效，常在產(chǎn)品名稱前冠以形容詞——“智能型”，如智能型洗衣機(jī)等 。
基本結(jié)構(gòu)
運(yùn)算器
運(yùn)算器由運(yùn)算部件——算術(shù)邏輯單元（Arithmetic & Logical Unit，簡稱ALU）、累加器和寄存器等幾部分組成。ALU的作用是把傳來的數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)或邏輯運(yùn)算，輸入來源為兩個(gè)8位數(shù)據(jù)，分別來自累加器和數(shù)據(jù)寄存器。ALU能完成對(duì)這兩個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行加、減、與、或、比較大小等操作，最后將結(jié)果存入累加器。例如，兩個(gè)數(shù)6和7相加，在相加之前，操作數(shù)6放在累加器中，7放在數(shù)據(jù)寄存器中，當(dāng)執(zhí)行加法指令時(shí)，ALU即把兩個(gè)數(shù)相加并把結(jié)果13存入累加器，取代累加器原來的內(nèi)容6。
運(yùn)算器有兩個(gè)功能：
?。?） 執(zhí)行各種算術(shù)運(yùn)算。
（2） 執(zhí)行各種邏輯運(yùn)算，并進(jìn)行邏輯測(cè)試，如零值測(cè)試或兩個(gè)值的比較。
運(yùn)算器所執(zhí)行全部操作都是由控制器發(fā)出的控制信號(hào)來指揮的，并且，一個(gè)算術(shù)操作產(chǎn)生一個(gè)運(yùn)算結(jié)果，一個(gè)邏輯操作產(chǎn)生一個(gè)判決。
控制器
控制器由程序計(jì)數(shù)器、指令寄存器、指令譯碼器、時(shí)序發(fā)生器和操作控制器等組成，是發(fā)布命令的“決策機(jī)構(gòu)”，即協(xié)調(diào)和指揮整個(gè)微機(jī)系統(tǒng)的操作。其主要功能有：
（1） 從內(nèi)存中取出一條指令，并指出下一條指令在內(nèi)存中的位置。
?。?） 對(duì)指令進(jìn)行譯碼和測(cè)試，并產(chǎn)生相應(yīng)的操作控制信號(hào)，以便于執(zhí)行規(guī)定的動(dòng)作。
?。?） 指揮并控制CPU、內(nèi)存和輸入輸出設(shè)備之間數(shù)據(jù)流動(dòng)的方向。
微處理器內(nèi)通過內(nèi)部總線把ALU、計(jì)數(shù)器、寄存器和控制部分互聯(lián)，并通過外部總線與外部的存儲(chǔ)器、輸入輸出接口電路聯(lián)接。外部總線又稱為系統(tǒng)總線，分為數(shù)據(jù)總線DB、地址總線AB和控制總線CB。通過輸入輸出接口電路，實(shí)現(xiàn)與各種外圍設(shè)備連接。
主要寄存器
?。?）累加器A
圖1-2 單片機(jī)組成框圖
累加器A是微處理器中使用最頻繁的寄存器。在算術(shù)和邏輯運(yùn)算時(shí)它有雙功能：運(yùn)算前，用于保存一個(gè)操作數(shù)；運(yùn)算后，用于保存所得的和、差或邏輯運(yùn)算結(jié)果。
?。?）數(shù)據(jù)寄存器DR
數(shù)據(jù)寄存器通過數(shù)據(jù)總線向存儲(chǔ)器和輸入/輸出設(shè)備送（寫）或取（讀）數(shù)據(jù)的暫存單元。它可以保存一條正在譯碼的指令，也可以保存正在送往存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)等等。
?。?）指令寄存器IR和指令譯碼器ID
指令包括操作碼和操作數(shù)。
指令寄存器是用來保存當(dāng)前正在執(zhí)行的一條指令。當(dāng)執(zhí)行一條指令時(shí)，先把它從內(nèi)存中取到數(shù)據(jù)寄存器中，然后再傳送到指令寄存器。當(dāng)系統(tǒng)執(zhí)行給定的指令時(shí)，必須對(duì)操作碼進(jìn)行譯碼，以確定所要求的操作，指令譯碼器就是負(fù)責(zé)這項(xiàng)工作的。其中，指令寄存器中操作碼字段的輸出就是指令譯碼器的輸入。
?。?）程序計(jì)數(shù)器PC
PC用于確定下一條指令的地址，以保證程序能夠連續(xù)地執(zhí)行下去，因此通常又被稱為指令地址計(jì)數(shù)器。在程序開始執(zhí)行前必須將程序的第一條指令的內(nèi)存單元地址（即程序的首地址）送入PC，使它總是指向下一條要執(zhí)行指令的地址。
?。?）地址寄存器AR
地址寄存器用于保存當(dāng)前CPU所要訪問的內(nèi)存單元或I/O設(shè)備的地址。由于內(nèi)存與CPU之間存在著速度上的差異，所以必須使用地址寄存器來保持地址信息，直到內(nèi)存讀/寫操作完成為止。
顯然，當(dāng)CPU向存儲(chǔ)器存數(shù)據(jù)、CPU從內(nèi)存取數(shù)據(jù)和CPU從內(nèi)存讀出指令時(shí)，都要用到地址寄存器和數(shù)據(jù)寄存器。同樣，如果把外圍設(shè)備的地址作為內(nèi)存地址單元來看的話，那么當(dāng)CPU和外圍設(shè)備交換信息時(shí)，也需要用到地址寄存器和數(shù)據(jù)寄存器。
開發(fā)板和單片機(jī)的區(qū)別
開發(fā)板是用于研發(fā)、研究、學(xué)習(xí)的一塊嵌入式板子，也有產(chǎn)品做成盒子的。
而核心板指的是一個(gè)結(jié)構(gòu)中承載核心芯片、核心業(yè)務(wù)的模塊板卡。
一個(gè)開發(fā)板如果你認(rèn)為性能可以，可以作為核心板來使用，周圍加幾個(gè)外設(shè)或者其他配置較低、業(yè)務(wù)專注的小板子就是非核心板。只用來專注做業(yè)務(wù)的。
開發(fā)板是對(duì)嵌入式板子的總稱；核心板是從產(chǎn)品角度對(duì)一個(gè)模塊的定位。
單片機(jī)只是一個(gè)芯片， 要加 一些外圍電路才能 實(shí)現(xiàn)常用的功能
單片機(jī)開發(fā)板就是單片機(jī)主芯片加一些常用電子器件而組成的電路 板，方便初學(xué)者學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)
上面常用的外設(shè)有LED燈 6個(gè)或8個(gè)數(shù)碼管 獨(dú)立按鍵 矩陣按鍵 液晶顯示屏或其接口
串行EEPROM 24C02 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 繼電器 紅外線接收頭等
結(jié)語
關(guān)于開發(fā)板和單片機(jī)的相關(guān)介紹就到這了，如有不足之處歡迎指正。
工商網(wǎng)監(jiān)
評(píng)論