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什么是微控制器 在设计中有什么用途

微节制器是小型,多功能,价格低廉的设备,不仅可以由履历富厚的电气工程师,还可以由业余喜欢者,门生和其他学科的专业职员成功实施和编程。

微节制器利用法度榜样列表很长,诸如低资源可穿着设备,医疗设备,高端破费电子产品,稳固耐用的工业设备,最先辈的军事和航空航天系统,这些适应性强,价格合理,用户友好的组件是险些被利用在所有电子产品上。

本文我们将评论争论微节制器的定义,并斟酌它在设计中的用途。

什么是微节制器?

微节制器是用于节制电子系统的其他部分的集成电路(IC)设备,平日经由过程微处置惩罚器单元(MPU),存储器和一些外围设备。这些器件针对嵌入式利用进行了优化,这些利用既必要处置惩罚功能,又必要机动,相应性地与数字,模拟或机电组件交互。

参考这类集成电路的最常见要领是“微节制器”,但缩写“MCU”可交换应用,由于它代表“微节制器单元”。您可能有时也会看到“μC”(希腊字母mu取代“微”)。

“微节制器”是一个精心遴选的名称,由于它强调定义此产品类其余特性。前缀“微”意味着小,这里的术语“节制器”意味着增强的履行节制功能的能力。如上所述,此功能是将数字处置惩罚器和数字存储器与专门设计用于赞助微节制器与其他组件交互的附加硬件相结合的结果。

微节制器与微处置惩罚器

在提到微节制器时,人们无意偶尔会应用术语“微处置惩罚器”或“MPU”,但这两个设备不必然相同。微处置惩罚器和微节制器都是小型,高度集成的谋略机系统,但它们可以用于不合的目的。

术语“处置惩罚器”用于标识由中央处置惩罚单元和某些存储器组成的系统; 微处置惩罚器是在单个集成电路中实现处置惩罚器所有功能的设备。比拟之下,微节制器加倍注重容许设备节制系统而不是简单地履行指令和存储数据的附加硬件模块。

总的来说,当我们非正式地措辞或者我们试图避免一遍又一各处说同一个词时,应用“微处置惩罚器”和“微节制器”这两个术语并不是一个主要的问题。然则,在技巧评论争论的背景下,维持两个观点之间的差别异常紧张。

微节制器与数字旌旗灯号处置惩罚器(DSP

数字旌旗灯号处置惩罚器(或“DSP”)是一种微处置惩罚器,它针对要求苛刻的谋略义务进行了优化,例如数字滤波,实时旌旗灯号的数学阐发和数据压缩。高度繁杂的微节制器可以用作数字旌旗灯号处置惩罚器的替代品,但假如其内部电路的很大年夜一部分用于节制,监视和与周围系统通信,它仍旧被觉得是微节制器。

微节制器的元素

微节制器由中央处置惩罚单元(CPU),非易掉性存储器,易掉性存储器,外围设备和支持电路组成。

中央处置惩罚器

CPU履行算术运算,治理数据流,并根据法度榜样员创建的指令序列天生节制旌旗灯号。设计职员看不到CPU功能所需的极其繁杂的电路。实际上,因为集成开拓情况和C说话等高档说话,编写微节制器代码平日是一项相称简单的义务。

影象

非易掉性存储器用于存储微节制器的法度榜样 - 即机械说话指令列表,它们奉告CPU确切的操作。您平日会看到“Flash”(指特定形式的非易掉性数据存储)而不是“非易掉性存储器”。

易掉性存储器(即RAM)用于临时数据存储。当微节制器断电时,该数据将损掉。内部寄存器也供给临时数据存储,但我们不觉得它们是一个零丁的功能块,由于它们集成在CPU中。

外设

我们应用“外围设备”一词来描述有助于微节制器与外部系统交互的硬件模块。以下要点确定了各类外围设备并供给了示例。

数据转换器:模数转换器数模转换器,参考电压发生器

时钟孕育发生: 内部振荡器晶体驱动电路,相环

准时:通用准时器及不时钟,外部事故计数器,脉冲调制

模拟旌旗灯号处置惩罚: 运算放大年夜器,模拟对照器

输入/输出:通用数字输入和输出电路,并行存储器接口

串行通信: UART,SPII2CUSB

支持电路

微节制器包孕各类功能块,这些功能块不能归类为外设,由于它们的主要目的不是节制,监视或与外部组件通信。只管如斯,它们异常紧张 - 它们支持设备的内部操作,简化实现并改进开拓历程。

调试电路容许设计职员在履行指令时仔细监控微节制器。这是一种跟踪差错和优化固件机能的紧张且无意偶尔弗成或缺的措施。

中断是微节制器功能的一个异常有代价的方面。中断由外部或内部基于硬件的事故天生,它们使处置惩罚器经由过程履行特定的指令组急速相应这些事故。

用C编写的微节制器法度榜样被组织成函数。中断导致法度榜样履行“向量”到中断办事法度榜样(ISR),并且在ISR完成其义务之后,处置惩罚器返回到中断发生时正在履行的功能。

假如时钟天生模块用于孕育发生将在芯片外部应用的旌旗灯号,则可将其视为外设,但在许多环境下,微节制器内部振荡器的主要用途是为CPU和外设供给时钟旌旗灯号。内部振荡器平日精度较低,但在能够遭遇这种低精度的利用中,它们是简化设计和节省电路板空间的便捷有效措施。

微节制器可以包孕各类类型的电源电路。集成稳压器容许片上天生所需的电源电压,电源治理模块可用于明显低落器件在非活动状态下的电流耗损,并且监控模块可在电源电压不稳准时将处置惩罚器置于稳定的复位状态足够高,以确保靠得住的操作。

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