单片机01_绪论和引言_V1.0_01

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51单片机内部架构 ARM、DSP等其他MCU 的简单架构
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4.4 参考教材和文献
①
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6 嵌入式系统的开发
6.1 开发流程
分析应用背景和实现 目标
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2 课程的意义和应用背景
2.1 单片机和嵌入式的广泛应用

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焊接电路
选择芯片和软、硬件 开发平台 MCU软件编程和 调试
调试电路
N
设计相关电路
软件 N
合格 合格
硬件 N
Y
设计PCB
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Y
完成
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6.2 选择MCU芯片的主要原则
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ ⑩ 能够针对应用对象完成目标的实现为第一要务； 在成本、冗余性、可扩展性等方面做均衡考虑； 对外接口：例如是否需要串口、需要多少个串口等； 连接引脚是否充裕？ 功耗问题； 体积大小问题； 是否带有浮点计算？时钟频率是否满足计算要求？ 对外接口的电流、电压特性； 器件的安全可靠性要求； 其他；


①ห้องสมุดไป่ตู้② ③ ④
广义地讲：凡是不用于通用目的的可编程计算机设备，就可以算是 嵌入式计算机系统。例如，个人计算机（PC）不是一种嵌入式系统 。手机是一种嵌入式系统。 狭义地讲：嵌入式系统是指以应用为核心，以计算机技术为基础， 软硬件可裁剪，适于应用系统对功能、可靠性、成本、体积和功耗 严格要求的专用计算机系统。 根据英国电机工程师协会所做的定义“嵌入式系统是控制、监视或 辅助某个设备、机器甚至工厂运行的设备”，嵌入式系统应该具备 以下4个特性： 执行特定的功能； 以微处理器与外围设备构成核心； 需要严格的时序与稳定性； 全自动操作。
Wuhan Polytechnic University
单片机原理与应用
第一部分 课程绪论
Huazhong Univ. of Sci. and Tech.
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1 本节主要内容
① 为什么需要开这门课； ② 这门课的目的； ③ 从历史、发展、背景和应用的角度说明嵌入式系统和单片 机 ④ 开发单片机系统需要什么样的背景知识； ⑤ 如何学习，参考资料是什么。 ⑥ 目前大多数的开发方式是什么。 ⑦ 在软件语言上的发展，C语言起到什么作用。 注意： ① 并非按照上面的顺序进行阐述，中间存在内容的交叉。 ② 思维一定要开阔一些，多问为什么。 ③ 不用举手，随时向我提任何和课程相关的问题。
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2.1 单片机和嵌入式的广泛应用(续4)
一种测井仪器的主控系统；思考制作原理
主控系统建构图
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2.1 单片机和嵌入式的广泛应用(续2)
一种无线鼠标解决方案；思考制作原理
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2.1 单片机和嵌入式的广泛应用(续3)
一种能源收集系统的解决方案；思考制作原理
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4 本课程的背景知识和学习方法
4.1 背景知识
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5.2 Keil C编程平台
德国Keil Software公司（ARM公司之一）出品的 51系列兼容单片机C语言软件开发系统。 逐渐发展至针对多种MCU（包括很多ARM芯片 ）的编程平台 Keil μVision 4.13版本集成开发环境 ① 代码书写； ② 调试器； ③ 编译器； ④ 一些辅助RT (Real-Time) OS内核； 学习编程软件不能仅依靠课本。
时钟=30MHz
30 MHz 其他控制 信号
驱动 CAN总线
CAN总线驱动 CAN接 口
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2.2 嵌入式应用背景归纳

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信息获取理论与方法：利用物理和数学的方法分析和认识信源。 测量：利用信息学、电子学、光学、机械、计算机技术等相关知识 ，获取信源信息；进而通过多种数学方法认识被测对象的物理特征 决策：根据对象特点和控制目标拟定控制方案； 控制：通过执行机构实现对象的某些动作或变化； 对于那些相对较小的系统而言，MCU就是其大脑。
DIY射频卡流量管理系统，已成功用于饮水机！

思考制作原理
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2.1 单片机和嵌入式的广泛应用(续1)
医学应用监控仪器：
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思考制作原理
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多种单片机 51单片机 其他外围器 件的应用
DSP
ARM
期望能够根据所学课程： ① 掌握MCU (Micro Control Unit)的应用和简单的架构设计，并能实现 该设计 ② 能够清楚对于不同类型的MCU、DSP的硬件结构，并实现设计； ③ 具有更进一步掌握嵌入式编程的基础；
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7 课后作业和预习
作业： ① 和同学一起参考以下公司网址，给出给出一个MCU应用实例（可以包 括ARM、DSP芯片） MicroChip公司：/； 意法半导体： /web/cn/home.html； 飞思卡尔公司： /zh-Hans； 德州仪器 ： ； ② 和同学讨论：从应用背景和实现目标的角度，说明为什么这样应用 ③ 和同学讨论：该MCU的主要特点是什么（芯片的datasheet上往往有 说明）； ④ 和同学讨论：该MCU的内部架构是怎样的芯片的datasheet上往往有 说明） 。 预习 ① 单片机的内部架构； ② MCU的中央处理器和存储器的相关知识
必须预先掌握的知识 模拟电路：三极管、运放电路、反馈电路、功率 放大电路等； 数字电路：时序，以及各种相关数字器件、ADC 和DAC等； 电路理论的相关知识； 信号与系统的相关知识（提高）；
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4.2 课程的主要目标
不仅仅以51单片机为目的：
嵌入式系统
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5.3 Eclipse和相关插件
Eclipse 是一个开放源代码的、基于Java的可扩展 开发平台。就其本身而言，它只是一个框架和一 组服务，用于通过插件组件构建开发环境。 通过添加插件的方式可以编译C/C++，VHDL 等多种语言，以及添加相关的MCU编译控件； 许多公司依据Eclipse 的开源架构，开发了自己的 MCU集成化编程平台 ① TI公司的CCS V5.2.1； ② 飞思卡尔的CodeWarrior Development Studio for Microcontroller v10.5
仪器照片
地层电位测量模块 驱动 辅助测量模块 驱动 刻度及SP补偿模 块 驱动 恒流源控制模块 驱动
SPI 1
地址总线
SPI 2
数据总线
Ready SPI 3 WE SPI 4
DSP
同步时钟 同步时钟 同步时钟 同步时钟 同步时钟 同步时钟 开关模块
F P G A
RE INT1 IO[4:0]
时钟
驱动
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5 开发单片机的主要方式
5.1 概述
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