合泰单片机基础教程

合泰单⽚机基础教程
第⼀章
⼀、概念与分类
单⽚机⼜称微控制器（M icro C ontroller U nit），包含：中央处理单元、程序
存储器、数据存储器、输⼊/输出端⼝
1、按算术逻辑单元的位长度：
4位机、8位机、 16位机、 32位机、64位机
2、按内部结构
（1）精简指令集RISC：提供较少的基本指令，执⾏效率较⾼
（2）复杂指令集CISC ：提供较多的指令，包括功能强⼤的指令（如乘除法），执⾏效率较低
3、按编址⽅式
（1）普林斯顿结构：指令与数据共⽤同⼀块存储器，共⽤地址/数据总线，同⼀时间只能对指令或数据操作
（2）哈佛结构：指令与数据是分开的，各⾃独⽴的地址/数据总线，可同时对指令与数据操作
⼆、单⽚机结构概述
1、中央处理单元（CPU）：
（1）指令解码单元(IU)
通过解码硬件电路去解析⼀连串⼆进制码以作为控制器的决策核⼼（2）执⾏控制单元(EU)
接受IU所发出的指⽰，将各单元中的数据进⾏互换、传送、运算、判断，
再依汇编指令所指定的动作或运算进⾏输⼊、输出、存储等⼯作（3）算术逻辑单元(ALU)
可从指令集中实现算术和逻辑操作，ALU在接收相关的指令码后执⾏需要
的算术与逻辑操作，并将结果存储在指定的存储位置
2、程序存储器(ROM)
内容⼀般不可更改的，⽤于存放⽤户代码的存储器，不同型号不同容量
3、数据存储器(RAM)
内容可更改的，⽤于存放单⽚机状态或⽤户变量的存储器，不同型号不同容量
4、总线（BUS）
⽤于内部各单元间信息互通，⼀般有3种总线：数据总线、控制总线、地址总线（1）数据总线：传送各单元间数据的硬件
（2）控制总线: 控制单⽚机数据的读或写，使、除能某单元以接收或传送数据（3）地址总线: 主要⽤来寻址，指⽰数据存取的位置，即⽤地址总线寻址三、 HT合泰单⽚机结构分析（以HT48系列为例）
1、时序和流⽔线结构
（1）系统时钟由晶体/陶瓷震荡器或RC震荡器提供
（2）指令周期由T1~T4 4个内部时钟组成，流⽔线结构保证指令在⼀个指令周期内被有效执⾏
T1：程序计数器⾃动加1并抓取新指令
T2~T4：完成解码、算术逻辑并执⾏功能
（3）当程序计数器的内容改变时，如call调⽤或jmp跳转时，指令需要多⼀个指令周期取出当前指令地址的下⼀条指令，并清除流程，再⽤另⼀个周期去执
⾏下⼀动作
2、程序计数器(PC)
（1）程序指令码的读取是由于内部有⼀程序计数器来寻址，在指令码被读取后程序执⾏期间，程序计数器指向下⼀条要执⾏的指令地址
（2）复位起始地址是0000h，在每条指令执⾏后⾃动加1（jmp、call等除外） 3、堆栈(Strack)
是存储器特殊的部分，在⼦程序调⽤或中断响应时，程序指针压⼊堆栈，返回指令（RET或RETI）使程序指针返回到上次⼦程序调⽤位置
四、程序存储器（ROM）
存放⽤户代码，内容为⼆进制机器码
1、分类：掩模 \ OTP \ EEPROM \ FLASH
2、⼀般为14Bit~16Bit，除了存放程序外也包含中断⼊⼝和数据表
3、特殊向量地址(以HT48R50A-1为例)：
（1）复位向量地址： 000H
（2）外部中断向量地址： 004H
（3）定时/计数器0中断向量地址： 008H
（4）定时/计数器1中断向量地址： 00CH
五、数据存储器（RAM）
1、可更改的8位内部存储器，⽤来存放临时数据，分为“专⽤寄存器”和“通⽤数
据存储器”
2、通⽤数据存储器（⽩⾊部分）
3、专⽤寄存器
六、专⽤寄存器
1、间接寻址寄存器IAR0/IAR1
在间接寻址寄存器上的任何动作，将对间接寻址指针（MP0/MP1）所指定的数据存储地址产⽣的读/写操作2、间接寻址指针MP0/MP1
与IAR0/IAR1组成间接寻址操作功能
3、累加器ACC
所有ALU得到的运算结果都会暂时存储在累加器，数据传送也需要累加器
4、程序计数器低字节寄存器PCL
直接给PCL赋值将导致直接跳转到本页范围的某⼀地址。

5、表格寄存器TBLP，TBLH
对ROM中的数据表格进⾏操作，TBLP为表格指针指向表格的地址，提供了简单的⽅法对表格数据进⾏读取；读取后，表格数据⾼字节存储在TBLH中，低字节会被传送到使⽤者指定的地址
6、看门狗定时寄存器WDTS
看门狗提供⼀个定时⾃动产⽣复位的功能，预防不正确的程序跳转或程序死机，为使程序正常运⾏，要在溢出前清除看门狗定时器，看门狗定时器时钟源的分频值由WDTS来设定，得到不同的溢出时间
7、状态寄存器STATUS
8、中断控制寄存器INTC
⽤来控制或记录外部和内部中断的动作，主中断位（EMI）控制所有中断的使能
9、定时/计数寄存器TMR0C/TMR1C
10、输⼊/输出端⼝和控制寄存器PAC/PBC/PCC
所有输⼊/输出端⼝都有对应的寄存器，PA、PB、PC的输⼊/输出控制分别由PAC、PBC、PCC设定，1为输⼊，0为输出，可实现位控制
七、输⼊/输出端⼝及中断
1、上拉电阻
通过掩膜选项选择上拉，可以在设置为输⼊时免去外加电阻
2、中断优先权：外部中断-〉定时/计数中断0-〉定时/计数中断
⼋、暂停及唤醒
“HALT”指令造成如下结果：
1、系统震荡器将被关闭(RTC除外)
2、 RAM的内容保持不变
3、如WDT时钟源是来⾃WDT震荡器，WDT和WDT预分频器被清零后重新计数
4、 I/O⼝状态保持不变
5、 STATUS寄存器中：PDF被置位，TO被清零
四种唤醒⽅式：
1、外部中断唤醒（下降沿触发）
2、定时中断唤醒
3、看门狗溢出唤醒
4、 PA⼝唤醒（下降沿触发）
九、定时/计数器⼯作模式
1、定时器模式
2、事件计数模式
3、脉冲宽度测量模式
⼗、看门狗定时器
1、防⽌外部不可控制事件造成的程序不正常动作或跳转到未知的地址，当WDT
计数器不在预计的时间内被清除⽽溢出时，产⽣⼀个“芯⽚复位”的动作
2、WDT时钟源：内部WDT震荡器或指令时钟（系统时钟/4）
3、内部WDT震荡器通过8阶计数器产⽣18MS的周期，WDT预分频器产⽣更长的
溢出周期
WDT溢出时间计算公式如下：
TOVER=WDT时钟源单位时间×⼋阶预分频(256)×前置分频系数(WDTS决定)
4、以指令时钟作为时钟源时，当系统进⼊暂停模式时造成WDT失去作⽤
⼗⼀、掩膜选项
⼗⼆、复位及震荡电路
复位时间长短由RRES 和CRES 的值决定
当系统电源进⼊MCU 稳定⼯作范围时才可结束复位,当MCU 断电时，CRES上的电荷应尽快完全放电 RRES 和CRES 建议数值为100kΩ和0.1µF,RN 和CN为10kΩ和0.01µF
1、震荡电路（P25）
（1）、晶体/陶瓷震荡器
（2）、外部RC震荡器
（3）、内部RC震荡
（4）、RTC震荡器
当系统进⼊HALT状态，32768HZ的RTC震荡器照常⼯作。