單片機通過這三個基本操作來執(zhí)行各種復雜的處理

　　單片機應用在各個領域的各種設備中，并在每種設備中扮演著各種角色。但是，在所有情況下，單片機的基本操作都是通用的，可以將其大致分為以下三種類型。

　　單片機首先按順序讀?。?）用戶編寫的程序中編寫的指令。然后，（2）執(zhí)行讀取指令。最后，（3）將執(zhí)行結果輸出到單片機外部。輸出例如是顯示、發(fā)射紅外信號、捕獲按鈕信息、測量時間以及與外圍IC 通信。

　　單片機通過重復這三個基本操作來執(zhí)行各種復雜的處理。

　　一、單片機的內(nèi)部主要由三個模塊組成

　　那么，單片機實現(xiàn)這些操作的機制是什么？粗略分類時，單片機具有三個功能塊：“內(nèi)存”，“ CPU”和“外圍電路”，這三個功能塊共同工作以實現(xiàn)三個基本操作。

　　讓我們依次看一下三個基本操作。首先，（1）為了執(zhí)行程序，你必須將程序放在單片機中的某個位置。內(nèi)存起“程序存儲”的作用。用戶必須在使用單片機之前將程序?qū)懭氪鎯ζ鳌?/p>

　　單片機啟動后，（2）執(zhí)行從該程序讀取的指令的功能塊是CPU。CPU可以一次執(zhí)行一個簡單的程序，但是在程序內(nèi)容復雜的計算中，可能需要在計算過程中臨時存儲數(shù)據(jù)。在這里，存儲器用作“數(shù)據(jù)的臨時存儲”。

　　最后，（3）外圍電路負責將執(zhí)行結果輸出到外部的操作。盡管它取決于單片機的類型，但是在CPU周圍集成了一些執(zhí)行特定功能（例如紅外線、按鈕信息、時間測量以及與通信相關的處理）的單獨電路塊。

　　如下圖所示，總結了以上描述。我對其進行了相當多的總結，并通過三個大型功能塊來表示單片機的內(nèi)部。

　　單片機通過這三個基本操作來執(zhí)行各種復雜的處理

　　指令和數(shù)據(jù)在存儲器和CPU之間交換。有關程序執(zhí)行結果的信息在CPU和外圍電路之間來回發(fā)送。外圍電路起著與單片機外部接口的作用。“總線”用于在塊之間傳輸大量數(shù)據(jù)。

　　存儲器實際上分為幾種類型。閃存和EEPROM（還有許多其他類型，因此我將在系列中再次介紹它們）的目的是不寫入數(shù)據(jù)，然后經(jīng)常重寫數(shù)據(jù)包含少量程序。另一方面，CPU計算數(shù)據(jù)經(jīng)常被重寫。這樣的數(shù)據(jù)存儲在稱為RAM（隨機存取存儲器）的存儲器中。

　　詳細查看上圖時會發(fā)現(xiàn)，CPU也由幾個塊組成。主要分為三類：“ALU（算術和邏輯單元）”，“寄存器”和“移位器”。ALU負責算術和邏輯運算。移位器用于移位（移位）數(shù)據(jù)和旋轉(zhuǎn)（循環(huán)）數(shù)據(jù)。寄存器用于在計算之前臨時存儲從內(nèi)存中獲取的數(shù)據(jù)。

　　如前所述，外圍電路有各種類型，并且所安裝的外圍電路根據(jù)單片機的類型而不同。在圖2中，以通信功能，模擬功能和計時器為例列出。有各種符合各種標準的通信功能，典型的是SPI，USART和I2C。除了這些，還有每個人都熟悉的純音頻I2S和USB。

　　作為模擬功能，可以使用將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字數(shù)據(jù)的AD 轉(zhuǎn)換器和將數(shù)字數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為模擬信號的DA轉(zhuǎn)換器。另一個模擬功能是一個比較器，用于比較兩個模擬信號的幅度。

　　計時器的基本功能是測量時間很簡單。但是，高性能計時器可能具有輸入捕捉，觸發(fā)和PWM輸出功能。

　　二、單片機實際上如何運作？

　　接下來，讓我們按照實際使用單片機的過程來了解這些功能的工作原理。

　　這里，“使用單片機”是指從用戶創(chuàng)建程序到與單片機的外部交換諸如數(shù)據(jù)之類的信息的過程。

　　每個部分（內(nèi)存，CPU，外圍電路）的詳細信息將在后面說明。

　　參考下圖。使用該圖時，將按照單片機的操作步驟（1）→（2）→（3）→（4）→（5）→（6）→（7）粗略地解釋每個部分的工作。

　　單片機通過這三個基本操作來執(zhí)行各種復雜的處理