淺談單片機(jī)MCU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)組成

單片機(jī)是把微型計(jì)算機(jī)的主要組成部分CPU、存儲(chǔ)器、輸入／輸出接口等集成在一塊超大規(guī)模集成電路芯片上。

它是由CPU系統(tǒng)、程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、各種I/O端口、基本功能單元（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等）組成。

1．CPU系統(tǒng)

CPU系統(tǒng)包括有CPU、時(shí)鐘系統(tǒng)、復(fù)位、總線（BUS，即信號(hào)的公共通道）控制邏輯。

（1）CPU

單片機(jī)中的CPU與微型計(jì)算機(jī)中的CPU有所不同，它的特點(diǎn)是，面向控制、面向嵌入系統(tǒng)、面向單芯片化。

（2）時(shí)鐘系統(tǒng)

時(shí)鐘系統(tǒng)用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需的時(shí)鐘信號(hào)。它必須滿足CPU及單片機(jī)內(nèi)各單元電路對(duì)時(shí)鐘的要求。時(shí)鐘振蕩器的工作頻率一般在1.2～12MHz。

（3）復(fù)位電路

復(fù)位電路應(yīng)滿足上電復(fù)位、信號(hào)控制復(fù)位的要求。

（4）總線控制邏輯

總線控制邏輯應(yīng)滿足CPU對(duì)內(nèi)部總線和外部總線的控制要求。

2．程序存儲(chǔ)器

程序存儲(chǔ)器是一種只讀存儲(chǔ)器ROM（Read Only Memory），用它來(lái)固化單片機(jī)的應(yīng)用程序和一些表格常數(shù)。單片機(jī)生產(chǎn)廠家按單片機(jī)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器的不同結(jié)構(gòu)，形成單片機(jī)的不同結(jié)構(gòu)類型，計(jì)有：

（1）Mask ROM型 （2）EPROM型 （3）ROM less型 （4）OTP ROM （5）Flash ROM（MTP ROM）型

前三種程序存儲(chǔ)器的單片機(jī)是早期的產(chǎn)品，目前EPROM、ROM Less型已較少使用。

3．?dāng)?shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM

RAM是一種可讀寫的存儲(chǔ)器，也叫隨機(jī)存儲(chǔ)器。單片機(jī)內(nèi)部的RAM除了作為工作寄存器、位標(biāo)志和堆棧區(qū)以外的單元都可以作為數(shù)據(jù)緩沖器使用，存放輸入的數(shù)據(jù)或運(yùn)算的結(jié)果。

由于單片機(jī)主要是面向測(cè)控系統(tǒng)，所以單片機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器容量較小，通常不多于256字節(jié)，而且都使用靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器SRAM（Static Random Access Memory）。

4．各種I/O端口

I/O端口是計(jì)算機(jī)的輸入、輸出接口（T是輸入，O是輸出之意）。單片機(jī)中的I/O端口都是芯片的輔入/輸出引腳。這些I/O端口，可分為以下幾種類型：

（1）總線輸入／輸出端口

（2）用戶I／O端口。由用戶用于外部電路的輸入／輸出控制。

（3）單片機(jī)內(nèi)部功能的輸入／輸出端口。例如，定時(shí)器／計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)輔入、外部中斷源輔入等。

為減少單片機(jī)引腳數(shù)量，一般I／O口都有復(fù)式功能。例如不使用外部總線時(shí)，總線端口可出讓給用戶做輔入／輔出端口用。

從I／O口的結(jié)構(gòu)上還可以分為并行I／O口，即多位數(shù)據(jù)一起輸出或輸入，這種形式傳送數(shù)據(jù)速度快但使用的引腳多。另—種I／O口稱為串行I/O口，即傳送數(shù)據(jù)是順序輸出或輸入，這種形式可大大減少I/O口的引腳數(shù)，但傳送數(shù)據(jù)較慢。

5.基本功能單元

基本功能單元是為滿足單片機(jī)測(cè)控功能而設(shè)置的一些電路，是用來(lái)完善和擴(kuò)大計(jì)算機(jī)功能的一些基本電路，如定時(shí)器／計(jì)數(shù)器，中斷系統(tǒng)等。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器在實(shí)際應(yīng)用中作用非常大，如精確的定時(shí)，或者對(duì)外部事件進(jìn)行計(jì)數(shù)等。