嵌入式微机原理
微机原理与嵌入式接口技术定时器与计数器
时间戳生成
利用定时器/计数器对时间进行精确测量，用于系统时间同步、事件记录等。
脉冲信号发生
通过定时器/计数器产生一定频率的脉冲信号，用于控制系统或外部设备的工作。
定时器/计数器的应用场景
通过定时器/计数器控制LED的闪烁频率，实现LED的节拍闪烁效果，适用于指示系统状态或营造氛围。
定时器/计数器的应用示例
定时器/计数器的工作原理及实现
定时器/计数器的控制方式
定时器/计数器的控制方式通常包括启停控制、方向控制、预置控制和进位控制等。
定时器/计数器的数据格式
定时器/计数器的数据格式通常包括二进制、十进制、十六进制等，根据不同的需要选择合适的数据格式进行控制。
定时器/计数器的控制方法
定时器/计数器的编程及应用
定时器的定义及功能
计数器定义
计数器是计算机或嵌入式系统中的一种硬件或软件组件，用于对特定事件进行计数。
计数器功能
计数器的主要功能是按照特定事件发生的次数进行计数，如外部中断、按钮按下、数据传输等。它可以用于事件计数、脉冲宽度测量、频率测量等应用场景中。
计数器的定义及功能
VS
定时器和计数器虽然都是计时组件，但它们的工作原理和使用场景有所不同。定时器主要用于时间间隔的测量和控制，而计数器主要用于事件发生次数的计数。
用于实现远程数据传输和控制，如调制解调器、交换机、路由器等。
用于自动化生产线的控制，如PLC、DCS、SCADA等。
用于各种智能仪表的测量、显示和控制，如智能电表、智能水表等。
用于各种家用电器的智能化控制，如电视、冰箱、空调等。Leabharlann 微机的应用领域数据通信
智能仪表
家用电器
工业控制
嵌入式接口技术概述
微机原理与嵌入式接口技术存储器及其扩展
嵌入式接口技术的应用领域
嵌入式接口技术广泛应用于各个领域，如工 业自动化、医疗设备、汽车电子、消费电子 等。
通过嵌入式接口技术，可以实现设备的智能 化、自动化，提高设备的性能和效率，改善
人们的生活质量。
04
存储器及其扩展技术
存储器扩展技术
并行总线接口
SPI接口
I2C接口
Microwire接口
通过并行总线接口扩展存储器，可以增加 数据传输速率和可靠性。
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它涉及计算机硬件、软件以及机械部件的结合，以实现特定设备的智能化和自动化。
嵌入式接口技术的分类
根据应用领域，嵌入式接口技术可分 为工业、医疗、汽车、消费电子等几 大类。
VS
在工业领域，嵌入式接口技术用于实 现智能制造、工业自动化等；在医疗 领域，用于实现医疗设备的智能化、 远程控制等；在汽车领域，用于实现 车辆的智能化、自动驾驶等；在消费 电子领域，用于实现各类智能家居、 智能穿戴设备等。
。
存储器的主要功能是存储程序和 数据，以便计算机可以随时读取
和写入数据。
存储器的分类
根据存储介质的不同，存储器 可以分为半导体存储器、磁性 存储器和光学存储器等。
根据存储方式的不同，存储器 可以分为随机访问存储器和顺 序访问存储器。
根据存储内容的可修改性，存 储器可以分为只读存储器和可 编程只读存储器。
NOR门
在闪存中，使用NOR门实现存 储单元扩展。
NAND门
在闪存中，使用NAND门实现存储 单元扩展。
XOR门
在闪存中，使用XOR门实现存储单 元扩展。
EEPROM及其扩展
串行接口
EEPROM（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）通常具有串行接口，以便在有限的时 间内进行读写操作。
微机原理与嵌入式接口技术存储器及其扩展
存储器及其扩展
存储器：用于存储数 据和程序的硬件设备
分类：按存储介质可 分为半导体存储器和
磁存储器
半导体存储器：基于 半导体器件的存储器，
如RAM、ROM等
磁存储器：基于磁性 材料的存储器，如硬
盘、磁带等
按存取方式可分为随 机存取存储器（RAM）
和顺序存取存储器 （SAM）
按存储容量可分为大 容量存储器和小容量
存储器扩展软件： 如内存管理软件， 用于管理存储器的 分配和使用
存储器类型： RAM、ROM、
Flash等
存储器管理： 内存分配、内 存回收、内存
保护等
存储器扩展： 使用外部存储 用率、减少存 储器访问时间
等
微机接口技术
01
02
微机接口：微处理器与外部设备之间的 连接和通信技术
制等方面。
定义：嵌入式系统是一种专用计算 机系统，它以应用为中心，以计算 机技术为基础，软硬件可裁剪，适 用于各种应用场合。
嵌入式系统的核心是嵌入式处理器， 它包括微处理器、微控制器、数字 信号处理器等。
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特点：嵌入式系统具有实时性、可 靠性、低功耗、小型化、智能化等 特点，广泛应用于工业控制、医疗 设备、汽车电子、航空航天等领域。
存储器
按存储结构可分为线 性存储器和非线性存
储器
按存储速度可分为高 速存储器和低速存储
器
存储器的基本 结构：由存储 单元、地址译 码器、数据输 入输出电路等
组成
存储器的读写 原理：通过地 址译码器将地 址信号转换为 存储单元的选 通信号，然后 对存储单元进
行读写操作
存储器的扩展 方法：通过增 加存储单元的 数量、提高存 储单元的密度 等方式进行扩
微机原理与嵌入式接口技术接口技术
04
微机原理与嵌入式接口技 术的应用实例
基于微处理器的智能仪表设计
智能电表
利用微处理器和嵌入式接口技术 ，实现电能的精确测量、远程抄 表和实时监控。采用低功耗设计
，适用于家庭和工业场景。
智能水表
结合微处理器技术和传感器，实现 水流量的准确测量和数据远程传输 。帮助水务部门实现水资源管理和 节水措施。
工作原理
微处理器通过读取并执行存储在存储器中的指令来工作。一条指令通常包含操作码和操作数。控制单元解码操作 码以确定要执行的操作，并生成相应的控制信号。ALU根据控制信号对操作数执行相应的运算。结果可以存回寄 存器或存储器。
存储器体系结构与工作原理
体系结构
存储器体系结构通常包括寄存器、高速缓存（Cache）、主存和外存等层次。 离CPU越近，访问速度越快，但容量越小，成本越高。
处理器
嵌入式系统的核心部件，用于执行各种运 算和控制任务。常见的嵌入式处理器有 ARM、MIPS、PowerPC等。
电源管理
用于管理系统的电源供应，以实现低功耗 和节能。
存储器
用于存储程序和数据。通常包括ROM（ 只读存储器）、RAM（随机存取存储器 ）等。
通信接口
用于与其他设备进行数据交换，常见的通 信接口有UART、SPI、I2C、Ethernet等 。
更低能耗：在满足性能需求的同时，希望未来的技术能降 低设备的能耗，提升能源利用效率。
技术更新迅速：面对日新月异的技术进步，如何保持学习 和更新知识，是一个持续的挑战。
安全性问题：随着智能化程度的提升，如何确保设备的安 全，防止黑客攻击和数据泄露，也是一个亟待解决的问题 。
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智能燃气表
微机原理与嵌入式接口技术存储器及其扩展
微机原理与嵌入式接口技术存储器及其扩展CATALOGUE目录•微机原理概述•微机的基本构成•存储器及其扩展•嵌入式接口技术•CPU及其指令系统•微机原理与嵌入式接口技术的应用01微机原理概述微型计算机（Microcomputer）又称个人计算机（Personal Computer），是一类应用广泛的计算机系统，其基本结构与计算机基本相同，但体积和价格更加适合于个人和家庭使用。
微型计算机微型计算机具有体积小、价格低、耗能少、可靠性高等特点，同时也具有易维护、易扩展、易升级等优点。
微型计算机的特点微机的定义与特点微机的发展历程第一代微型计算机出现于20世纪70年代，采用四位二进制CPU芯片，如Intel 4004。
第一代微型计算机第二代微型计算机出现于20世纪80年代初，采用八位二进制CPU芯片，如Intel 8008。
第二代微型计算机第三代微型计算机出现于20世纪90年代初，采用16位或32位CPU芯片，如Intel 80386。
第三代微型计算机第四代微型计算机出现于20世纪90年代末至今，采用32位或64位CPU芯片，如Intel Pentium。
第四代微型计算机微机的应用领域用于办公室自动化、管理自动化等领域，如Excel、Word等软件的应用。
数据处理科学计算实时控制多媒体应用用于工程设计、气象预报等领域，如MATLAB等软件的应用。
用于工业自动化、交通控制等领域，如PLC等控制器的应用。
用于图像处理、音频处理等领域，如Photoshop、CoolEdit等软件的应用。
02微机的基本构成1运算器23运算器是计算机中执行各种算术和逻辑运算操作的部件。
定义主要执行算数运算（加、减、乘、除等）和逻辑运算（与、或、非等）。
功能由定点器、寄存器、累加器、算术逻辑单元等组成。
组成定义控制器是计算机的神经中枢，负责调度程序、数据、寻址以及协调分工。
功能控制各种部件按照指令序列执行相应的操作，从而实现整个计算过程。
微机原理与嵌入式接口技术DA与AD转换技术
在微机原理与嵌入式接口技术中，DA 转换技术是实现数字系统与外部环境 交互的关键环节，广泛应用于音频、 视频、通信等领域。
DA转换器的分类及工作原理
分类
根据输出信号的形式，DA转换器可分为 电压输出型和电流输出型；根据转换方 式，可分为并行DA转换器和串行DA转换 器。
VS
工作原理
DA转换器接受数字输入信号，通过权电 阻网络、R-2R梯形网络或电流源等方式 ，将数字量转换为模拟量输出。其中，权 电阻网络型DA转换器利用不同权值的电 阻网络来实现数字量到模拟量的转换；R2R梯形网络型DA转换器采用R和2R两种 阻值的电阻构成梯形网络，降低了电阻的 精度要求；电流源型DA转换器则是通过 控制电流源的开关状态，将数字量转换为 模拟电流输出。
应用的学科。
微机原理涉及计算机硬件与软件 的交互，是计算机科学与技术的
重要基础。
通过学习微机原理，可以了解计 算机内部运算、存储、控制等基
本功能实现。
嵌入式接口技术定义
嵌入式接口技术是研究如何将 微型计算机与其他硬件设备进 行有效连接和通信的技术。
嵌入式接口技术涉及硬件电路 设计、接口协议制定、驱动程 序开发等方面。
AD转换技术，也称为模拟-数字转换技术，是将模拟信号转 换为数字信号的过程，以实现在数字系统中进行处理和分析 。这项技术在嵌入式系统、通信系统、自动化系统等领域具 有广泛应用。
转换过程
AD转换过程主要包括采样、量化和编码三个环节。采样环节 对连续时间的模拟信号进行离散化采样；量化环节将采样得 到的模拟信号量化为近似值；编码环节将量化后的信号转换 为数字编码。
DA转换器的性能指标与选型
性能指标
• 分辨率：表示DA转换器能识别的最小数字输入量，通常以位数表示。
微机原理与嵌入式系统基础课程设计
微机原理与嵌入式系统基础课程设计背景随着信息技术的快速发展，微机原理和嵌入式系统成为计算机领域中的重要分支。
微机原理涉及到微型计算机的硬件和软件原理，兼顾了机械、电子、计算机等学科，是计算机领域的必修课程；而嵌入式系统则是一种特殊的计算机系统，常被应用于手机、数字电视、车载电子等领域中。
因此，在当今日益物联网化的社会里，了解微机原理和嵌入式系统的基础知识就显得尤为关键。
设计目的本次课程设计旨在让学生深入了解微机原理和嵌入式系统的基础知识，培养学生的计算机编程思维能力和创新能力，使其具备良好的实际应用和综合分析能力。
同时，通过本次课程设计，学生将掌握现代计算机科学的基础知识、计算机科学的基本概念和基本原理，培养学生的实际应用能力和创新精神。
设计内容一、微机原理1.学生将了解计算机硬件和软件的组成结构，包括微型计算机体系结构、微型计算机的基本组成、微处理器和存储器等构成要素。
2.学生将了解计算机的操作系统原理和应用，包括操作系统概念、操作系统结构、操作系统的启动、存储管理、进程管理和文件管理等内容。
3.学生将掌握微型计算机的应用知识，包括微型计算机的应用领域、微型计算机的应用软件、微型计算机的应用技巧等内容。
二、嵌入式系统基础1.学生将了解嵌入式系统的概念和基本原理，以及嵌入式系统的应用范围。
2.学生将了解嵌入式软件的设计方法、开发过程和实现技术，并能够进行嵌入式软件的开发。
3.学生将掌握嵌入式系统中常用的开发工具、开发环境和软件开发流程，并能够运用相关技术和工具进行嵌入式软件的开发。
三、实践环节1.学生将以小组形式完成一个基于嵌入式系统的项目，包括需求分析、系统设计、软件开发和测试等环节。
2.学生将运用所学知识和技术，独立完成一项嵌入式软件的开发，并进行实际测试和调试。
评估方案1.课程考核以实践项目为主，占总分的70%。
2.课堂作业占总分的20%。
3.课堂参与和期末考试各占总分的5%。
总结本次微机原理与嵌入式系统基础课程设计，旨在让学生深入了解计算机硬件和软件的基础知识，以及嵌入式系统的概念和开发技术。
微机原理 嵌入式
微机原理嵌入式微机原理是计算机科学中的一个重要课程，它主要研究微型计算机的基本构成和工作原理。
在嵌入式系统中，微机原理更是关乎系统设计和开发的核心。
下面我将从嵌入式系统的特点、微机原理的基本概念和主要内容、嵌入式系统的应用领域等几个方面进行详细回答。
一、嵌入式系统的特点嵌入式系统是一种特殊的计算机系统，它通常用于特定的应用领域，与通用计算机相比具有以下几个显著特点：1. 实时性要求高：嵌入式系统通常需要及时响应外界事件，对时间要求较高。
比如汽车的车载计算机需要实时监测车辆状态和控制各种系统。
2. 硬件资源受限：嵌入式系统的硬件资源比较有限，包括CPU速度、内存容量和存储空间等。
因此，嵌入式系统设计需要充分考虑资源的合理利用和优化。
3. 功耗要求低：大多数嵌入式系统是通过电池供电，在设计过程中需要尽量降低功耗，以延长电池寿命。
4. 体积小巧：嵌入式系统通常需要被嵌入到其他设备中，因此体积要求较小。
5. 成本低廉：由于嵌入式系统通常需要大规模应用，因此设计成本要低廉。
二、微机原理的基本概念和主要内容微机原理是指微型计算机的基本工作原理和组成结构。
它主要包含以下几个方面的内容：1. 计算机硬件体系结构：包括中央处理器（CPU）、存储器、输入输出设备、总线等组成部分。
CPU是计算机的核心，负责执行指令和进行运算；存储器是用于存储数据和程序的设备；输入输出设备用于与外界交互；总线是用于各个部件之间传输数据和控制信息的通路。
2. 指令系统和编程：指令系统是指计算机硬件支持的指令集合和指令的格式。
编程是将问题或任务转化为计算机能够理解和执行的指令序列的过程。
在嵌入式系统中，通常采用汇编语言或高级语言编写程序。
3. 中断和异常处理：中断是指外部事件打断CPU正常的程序执行流程，引起CPU暂停执行当前任务，转而处理中断服务程序。
异常是指CPU在执行指令时发生的事件，如非法操作码或除零错误等。
中断和异常处理是嵌入式系统中实现实时响应的重要机制。
机器人工程专业微机原理,嵌入式系统
机器人工程专业微机原理,嵌入式系统机器人工程专业微机原理，嵌入式系统是学习该专业的重要内容。
微机原理涵盖了微处理器、微控制器、微型计算机的基础知识和技术。
嵌入式系统则是实现机器人智能化的关键。
本文将从多个方面介绍机器人工程专业微机原理和嵌入式系统的相关知识，帮助读者深入了解和掌握这一领域。
一、微机原理的基本概念微机原理是学习机器人工程的基础，它涉及到微处理器和微控制器的工作原理、结构组成和性能特点。
微处理器是一种集成电路芯片，能够执行各种计算任务和控制功能；微控制器是一种具有控制功能的微型计算机，包含处理器、存储器和各种输入输出接口。
学习微机原理可以了解计算机硬件的基本原理和实现方式，为后续的嵌入式系统开发打下坚实的基础。
二、嵌入式系统的特点和应用领域嵌入式系统是指将计算机技术和其他技术融合在一起，用于控制、监测和操作各种设备和系统。
它具有实时性、可靠性和稳定性的特点，能够在有限的资源和环境条件下完成复杂的任务。
嵌入式系统广泛应用于机器人、自动控制、仪器仪表、通信设备、家电产品等领域，为这些设备赋予智能化的功能。
三、嵌入式系统的设计方法与技术嵌入式系统的设计涉及到硬件设计和软件开发两个方面。
硬件设计主要包括电路设计、信号处理和数据转换等技术，要求设计出高性能、低功耗、可靠性强的硬件平台；软件开发则涉及到嵌入式操作系统、驱动程序和应用程序的设计与开发，要求软件具有高效、可靠、易于维护的特点。
同时，嵌入式系统的设计还需要考虑系统的实时性、功耗控制和资源管理等问题。
四、机器人工程中的嵌入式系统应用在机器人工程领域，嵌入式系统扮演着重要的角色。
它可以实现机器人的感知、决策和执行功能，使其能够识别环境、分析信息、制定行动计划，并最终实现运动控制和任务执行。
例如，通过嵌入式系统的设计，可以实现机器人的自主导航、图像识别、运动规划等功能，使其能够在不同的环境下实现自主工作和协作操作。
五、发展趋势和挑战随着人工智能、大数据和物联网等技术的发展，嵌入式系统在机器人工程中的应用还将进一步扩展和深化。
微机原理课件 嵌入式实时操作系统
1.必须有良好的硬件适应性和移植性，以适应嵌 入式平台的多样性、嵌入式CPU的快速更新。 2.只要求占用很小的内存资源，因为嵌入式系统 提供的资源很有限，都是在片上的FLASH或者RAM 上运行。
3.模块化设计，可安装和卸载：针对各种嵌入式 平台，嵌入式操作系统必须具有可裁减、安装和 卸载的功能，以适应嵌入式硬件平台的多样性和 低成本要求。
1.任务管理：
系统中运行的任务状态有运行态、就绪态 和休眠态。 RTOS主要实现在应用程序中建立任务、删 除任务、挂起任务、恢复任务以及对任务的 响应、切换和调度等功能。
2.内存管理：
主要提供内存资源的合理分配和存储保护功 能，许多系统还提供虚拟内存的管理方式。
3.任务间的通信、同步与互斥
对多数RTOS的内核都必须解决任务之间的通 信、同步与互斥。任务的通信有共享数据结构 和信息机制两种方式；同步具备单向和双向的 同步方式；互斥主要是对共享资源的互斥访问。
2.实时嵌入式系统的功能不断增强，嵌入 式CPU档次越来越高，位数由八位、十六 位到三十二位甚至是六十四位。
3.软件的设计越来越复杂，包括：
多个任务的管理与调度、多中断的嵌套处 理、大容量内存的管理以及图形用户界面、网 络连接、多CPU通信等。
综上可见，必须要依靠一定的 OS内核， 且是实时 OS 内核去统一管理和调度多任 务；实现任务之间的通信；实时的内存 动态管理等以满足系统的实时性和各种 强大功能的要求。
从表现看，RTOS是实时嵌入式系统中 运行的一段背景程序。应用程序则是运行 在这个基础之上的多个任务。 RTOS根据各个任务的要求进行资源的 管理、消息管理、任务调度、异常处理等 工作。RTOS根据各任务的优先级来动态的 切换各个任务，保证对实时性的要求。与 传统的循环控制体系结构相比，这种体系 结构是一个很大的改进。
微机原理与嵌入式接口技术接口技术
基于GPIO接口的LED灯控制
详细描述
02
通过读取GPIO口的输入状态，可以控制LED灯的亮灭，这是嵌入式系统中常用的一种基本控制方式。
扩展知识点
03
了解GPIO口的工作原理和特点，掌握基于GPIO口的LED灯控制电路的设计和编程方法。
总结词
重要、常用
基于I2C接口的EEPROM读写
详细描述
I2C是一种串行通信协议，通过I2C接口可以对EEPROM进行读写操作，实现数据的存储和读取，这也是嵌入式系统中常用的一种通信方式。
总结词
UART接口是一种常见的串行通信协议，通常用于微控制器和其他设备之间的异步串行通信。
详细描述
UART协议规定了通信的起始和停止条件、数据和校验位传输规则以及应答和错误处理机制等。
UART协议
UART接口通常具有一组寄存器，用于控制数据的发送和接收。
UART寄存器
PWM寄存器
PWM接口通常具有一组寄存器，用于控制PWM信号的占空比、频率和输出引脚等。
《微机原理与嵌入式接口技术》
微机原理概述微机组成结构嵌入式接口技术概述常用嵌入式接口技术嵌入式接口技术应用案例
contents
目录
微机原理概述
01
微机的定义
微机是指采用微型处理器、半导体存储器和输入/输出接口等组成的计算机系统。
微机的特点
体积小巧、能耗低、可靠性高、价格便宜等。
微机的定义与特点
1
微机的发展历程
2
3
以IBM PC为代表，出现了汇编语言和基本的输入/输出接口技术。
第一代微机
以16位微处理器和可编程接口芯片为代表，实现了更复杂的应用。
第二代微机
以32位微处理器和大规模集成电路为代表，推动了嵌入式技术的发展。
微机原理与嵌入式系统 第三章 微机原理与结构
微机原理与8086CPU 第三章 微机原理与
一、术语 二、微机的工作原理 三、8086/8088微处理器的结构 微处理器的结构 四、8086/8088存储器和 的组织 存储器和I/O的组织 存储器和
AX（Accumulator）累加器：用该寄存器存放运算 （ ）累加器： 结果可使指令简化，提高指令的执行速度。此外， 结果可使指令简化，提高指令的执行速度。此外，所有的 I/O指令都使用该寄存器与外设端口交换信息。 指令都使用该寄存器与外设端口交换信息。 指令都使用该寄存器与外设端口交换信息 BX（Base）基址寄存器：8086/8088CPU中有两 （ ）基址寄存器： 中有两 基址寄存器BX和 。 基址寄存器 和BP。 BX用来存放操作数在内存中数据段 用来存放操作数在内存中数据段 内的偏移地址，BP用来存放操作数在堆栈段内的偏移地址。 用来存放操作数在堆栈段内的偏移地址。 内的偏移地址， 用来存放操作数在堆栈段内的偏移地址 CX（Counter）计数器：在设计循环程序时使用该 （ ）计数器： 寄存器存放循环次数，可使指令简化， 寄存器存放循环次数，可使指令简化，有利于提高程序的运 行速度。 行速度。 DX（Data）数据寄存器：在寄存器间接寻址的 （ ）数据寄存器：在寄存器间接寻址的I/O 指令中存放I/O端口地址。 指令中存放 端口地址。 端口地址
Example: Show how the flag register is affected by MOV BX, AAAAH ADD BX, 5556H Solution: AAAA 1010 1010 1010 1010 + 5556 0101 0101 0101 0110 0000 0000 0000 0000 0000 CF=1 PF=1 AF=1 ZF=1 SF=0
《微机原理与嵌入式系统基础》课件第2章
第 2 章 ARM7 体系结构
ARM7采用ARM v4T结构，分为三级流水线，具有如下 特点：
(1) RISC处理器结构。 (2) 具有嵌入式ICE-RT逻辑，调试开发方便。 (3) 极低的功耗，适合对功耗要求较高的应用，如便携式 产品。 (4) 能够提供0.9 MIPS/MHz的三级流水线结构。 (5) 支持32位的ARM指令集和16位的Thumb指令集。 (6) 直接支持8 bit、16 bit和32 bit数据操作。 (7) 对操作系统的支持广泛，包括WinCE、Linux、Palm OS等。
第 2 章 ARM7 体系结构
在计算机体系结构中，另外一个重要的内容是存储器体系 结构。现在常用的有两种：冯·诺依曼存储器体系结构和哈佛 存储器体系结构。传统的计算机采用冯·诺依曼结构存储体系， 也称为普林斯顿结构，是一种将程序指令存储器和数据存储器 合并在一起编址的存储器结构，其主要特征是：程序和数据共 用一个存储空间，只是安排在不同的地址空间位置；取指和取 数操作使用同一套总线，只是在不同的时间访问不同的目标存 储单元。目前使用冯·诺依曼结构的MPU(微处理器)和MCU(微 控制器)有很多，如Intel 8086、ARM公司的ARM7、MIPS公司 的MIPS处理器等。
第 2 章 ARM7 体系结构
第2章 ARM7 体系结构
2.1 概述 2.2 ARM7的状态与模式 2.3 ARM7的寄存器 2.4 ARM7当前程序状态寄存器(CPSR) 2.5 ARM7的异常与异常处理 2.6 ARM7的存储系统 本章小结 习题
第 2 章 ARM7 体系结构
2.1 概 述
所谓处理器的“体系结构”(或称为“系统结构”)，是 处理器的逻辑抽象，是指程序员在使用某处理器编制程序时， 所“看到”从而可以在程序中使用的处理器资源构成、使用方 式、工作原理及其相互间的关系。其中最为重要的就是处理器 所提供的指令系统和寄存器组模型。
嵌入式微控制器原理及应用程启明
嵌入式微控制器原理及应用程启明嵌入式微控制器是一种集成了微处理器核心、存储器、输入输出接口和外设接口等功能于一体的芯片。
它具有体积小、功耗低、性能高、可靠性强等特点，因此在各个领域得到广泛应用。
本文将介绍嵌入式微控制器的原理和一些应用。
一、嵌入式微控制器的原理嵌入式微控制器的原理主要包括微处理器核心、存储器、输入输出接口和外设接口等四个方面。
1. 微处理器核心：微处理器核心是嵌入式微控制器的主要部分，它负责处理各种指令和数据。
常见的微处理器核心有ARM、MIPS、AVR等，它们具有不同的指令集和性能特点。
2. 存储器：嵌入式微控制器中的存储器主要包括程序存储器和数据存储器。
程序存储器用于存储程序代码，数据存储器用于存储程序运行时需要的数据。
常见的存储器有闪存、RAM、EEPROM等。
3. 输入输出接口：嵌入式微控制器通过输入输出接口与外部设备进行数据交互。
输入接口用于接收外部信号，如按键、传感器等；输出接口用于控制外部设备，如LED灯、电机等。
常见的输入输出接口有GPIO、UART、SPI、I2C等。
4. 外设接口：外设接口是嵌入式微控制器与外部设备通信的桥梁。
通过外设接口，嵌入式微控制器可以连接各种传感器、执行器、通信模块等。
常见的外设接口有USB、Ethernet、CAN等。
二、嵌入式微控制器的应用嵌入式微控制器广泛应用于各个领域，如工业控制、汽车电子、智能家居、医疗设备等。
1. 工业控制：嵌入式微控制器在工业控制领域中起着至关重要的作用。
它们可以实现自动化生产线的控制、数据采集和通信，提高生产效率和质量。
2. 汽车电子：现代汽车中嵌入了大量的嵌入式微控制器。
它们可以控制发动机、底盘、车身等系统的运行，实现诸如发动机控制、刹车控制、空调控制等功能。
3. 智能家居：嵌入式微控制器可以应用于智能家居系统中，实现家庭安防、能源管理、智能家电控制等功能。
通过手机或者语音助手等方式，用户可以远程控制家居设备。
微机原理与嵌入式接口技术接口技术
03
DSP在嵌入式系统中的应用
DSP被广泛应用于嵌入式系统中，如音频处理、图像处理、通信等。
05
微机原理与嵌入式接口技术的应用案例
基于FPGA的数字信号处理系统设计
总结词
高效、灵活、可配置
详细描述
基于FPGA（现场可编程逻辑门阵列）的数字信号处理系统设计，具有高效、灵 活和可配置的优点。它允许设计师在硬件级别上实现复杂的数字信号处理算法 ，从而优化性能并降低功耗。
软件系统
包括操作系统、应用软件等组成。
人机界面
包括键盘、鼠标、显示器等组成。
02
嵌入式接口技术概述
嵌入式系统的定义
嵌入式系统是指为了完成特定任务，将计算机技术、电子技 术和其它专业技术相结合，并嵌入到特定装置或设备中的一 种系统。
嵌入式系统通常是一个小型化、模块化、高度可靠和低功耗 的系统。
嵌入式系统的发展历程
THANKS
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第二代微机
以386、486为代表的X86系列微机，采用了32位处 理器，内存最大容量为4GB，硬盘容量达到数十GB 。
第三代微机
以Pentium为代表的X86系列微机，采用了 64位处理器，内存最大容量达到数十GB， 硬盘容量达到数百GB。
微机的基本构成
硬件系统
包括微处理器、内存储器、输入/输出接口等组成 。
微机的核心部件，负责执行算术和逻 辑运算、控制计算机的各个部件协调 工作。常见的微处理器品牌有Intel、 AMD等。
03
内存储器
用于存储程序和数据，分为随机存取 存储器（RAM）和只读存储器（ ROM）。
微机的发展历程
第一代微机
以IBM PC为代表的B左右。
基于DSP（数字信号处理器）的音频信号处理系统设计，具有高性能、实时性和可靠性的优点。这种设计适用于 对音频处理性能要求高的应用场景，如音频处理、语音识别和通信等。
嵌入式微机原理
《嵌入式微机原理》实验指导书自动化系实验一典型指令及顺序结构程序设计一、实验目的1.熟悉8086CPU指令系统的数据传送指令、算术运算指令的功能和应用。
2.熟悉顺序结构程序的格式和基本设计方法。
3.掌握顺序结构程序的建立、汇编、连接和执行过程。
二、实验内容及要求1.本实验要求完成计算表达式S=(W-(X*Y+Z-200))/X。
设W、X、Y、Z、S均为16位带符号数。
将表达式的商和余数存入数据区S单元开始的区域中。
2.采用编辑软件建立顺序结构汇编语言源程序，修改无误后存盘，通过汇编、连接，了解汇编语言从编程到形成可执行文件的全过程，然后将其转换为.EXE文件并用DEBUG程序运行，检查程序的运行结果。
3.该题目要求掌握乘除法运算中带符号数和无符号数运算的区别，为了实现指定功能，要考虑带符号数的乘除法运算应选用的指令、乘除法运算中操作数的长度问题以及带符号数的扩展问题。
三、实验参考程序本实验参考程序设计如下：DATA SEGMENT ;数据段定义W DW 100 ;W定义为字数据，赋初值100X DW -28 ;X定义为字数据，赋初值-28Y DW -15 ;Y定义为字数据，赋初值-15Z DW 300 ;Z定义为字数据，赋初值300S DW 2 DUP(?) ;S定义为字数据，预留两个单元DATA ENDSCODE SEGMENT ;代码段定义ASSUME CS:CODE,DS:DATASTART: MOV AX,DATA ;汇编开始，初始化DS。
AX,IP,CS,DS=()?MOV DS,AXMOV AX,X ;被乘数X取到AX中IMUL Y ;计算X*YMOV CX,AX ;结果转存到CX和BX.CX=()? MOV BX,DX ; DX=()?MOV AX,Z ;将Z取到AX中.CWD ;将Z扩展到DX、AX中ADD CX,AXADC BX,DX ;计算X*Y+Z. BX=()?SUB BX,200 ;计算X*Y+Z-200.BX=()?SBB BX,0 ; BX=()?MOV AX,W ;将W取到AX中CWD ;将W扩展到DX和AX中 SUB AX,CXSBB DX,BX ;计算W-(X*Y+Z-200).DX=()? IDIV X ;计算(W-(X*Y+Z-200))/X MOV S,AX ;保存结果MOV S+2,DXMOV AH,4CH ;返回DOSINT 21HCODE ENDSEND START ;汇编结束实验二分支结构程序设计一、实验目的1.掌握分支结构程序设计的基本方法。
微机原理及嵌入系统的应用
微机原理及嵌入系统的应用一、微机原理简介微机原理是计算机科学与技术领域的基础课程之一，主要涉及计算机硬件与软件的基本原理和工作原理。
了解微机原理可以帮助我们更好地理解计算机内部的工作机制，为我们开展嵌入式系统的应用奠定基础。
二、嵌入式系统的概念嵌入式系统是一种专门设计和制造用于嵌入到其他设备中的计算机系统。
它通常被用于控制、监测和操作其他设备或系统。
嵌入式系统广泛应用于汽车、家电、通信设备等领域。
三、嵌入式系统的应用场景嵌入式系统的应用非常广泛，下面列举了几个常见的应用场景：1.智能家居系统：嵌入式系统可以用于实现智能家居系统，通过控制各个家居设备的运作，提供便捷的居家体验。
2.医疗仪器设备：嵌入式系统在医疗行业中应用广泛，例如心电图机、血压计等设备，通过嵌入式系统可以实现对患者的监测和数据分析。
3.工业自动化系统：嵌入式系统在工业自动化领域中起到至关重要的作用，可以实现对生产线的智能控制和数据采集。
4.智能交通系统：嵌入式系统可以用于交通系统的智能化管理，例如智能红绿灯控制系统、智能交通监控系统等。
5.航空航天领域：嵌入式系统在航空航天领域中应用广泛，例如飞行控制系统、导航系统等。
四、嵌入式系统的特点嵌入式系统相比于一般的计算机系统具有以下几个特点：•功能单一：嵌入式系统通常只完成某个特定的功能，例如控制、监测等。
•资源有限：嵌入式系统的硬件资源有限，如处理器、内存等，需要根据实际需求进行合理的资源配置。
•实时性要求高：嵌入式系统通常对实时性要求很高，需要在特定的时间范围内完成任务响应。
•耐用可靠：嵌入式系统通常需要在恶劣的环境条件下工作，因此对系统的耐用性和可靠性要求较高。
五、嵌入式系统的开发流程嵌入式系统的开发流程大致包括需求分析、架构设计、软件开发、硬件设计、集成测试等阶段。
下面对每个阶段进行具体介绍：1.需求分析：明确嵌入式系统的功能需求和性能要求，对系统进行需求分析和规划。
2.架构设计：基于需求分析结果，设计系统的整体结构和模块划分，确定软件和硬件的工作方式。
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《嵌入式微机原理》实验指导书
自动化系
实验一典型指令及顺序结构程序设计
一、实验目的
1.熟悉8086CPU指令系统的数据传送指令、算术运算指令的
功能和应用。
2.熟悉顺序结构程序的格式和基本设计方法。
3.掌握顺序结构程序的建立、汇编、连接和执行过程。
二、实验内容及要求
1.本实验要求完成计算表达式S=(W-(X*Y+Z-200))/X。
设W、
X、Y、Z、S均为16位带符号数。
将表达式的商和余数存
入数据区S单元开始的区域中。
2.采用编辑软件建立顺序结构汇编语言源程序，修改无误后
存盘，通过汇编、连接，了解汇编语言从编程到形成可执
行文件的全过程，然后将其转换为.EXE文件并用DEBUG程
序运行，检查程序的运行结果。
3.该题目要求掌握乘除法运算中带符号数和无符号数运算
的区别，为了实现指定功能，要考虑带符号数的乘除法运
算应选用的指令、乘除法运算中操作数的长度问题以及带
符号数的扩展问题。
三、实验参考程序
本实验参考程序设计如下：
DATA SEGMENT ;数据段定义
W DW 100 ;W定义为字数据，赋初值100
X DW -28 ;X定义为字数据，赋初值-28
Y DW -15 ;Y定义为字数据，赋初值-15
Z DW 300 ;Z定义为字数据，赋初值300
S DW 2 DUP(?) ;S定义为字数据，预留两个单
元
DATA ENDS
CODE SEGMENT ;代码段定义
ASSUME CS:CODE,DS:DATA
START: MOV AX,DATA ;汇编开始，初始化DS。
AX,IP,CS,DS=()?
MOV DS,AX
MOV AX,X ;被乘数X取到AX中
IMUL Y ;计算X*Y
MOV CX,AX ;结果转存到CX和BX.CX=()? MOV BX,DX ; DX=()?
MOV AX,Z ;将Z取到AX中.
CWD ;将Z扩展到DX、AX中
ADD CX,AX
ADC BX,DX ;计算X*Y+Z. BX=()?
SUB BX,200 ;计算X*Y+Z-200.BX=()?
SBB BX,0 ; BX=()?
MOV AX,W ;将W取到AX中
CWD ;将W扩展到DX和AX中 SUB AX,CX
SBB DX,BX ;计算W-(X*Y+Z-200).DX=()? IDIV X ;计算(W-(X*Y+Z-200))/X MOV S,AX ;保存结果
MOV S+2,DX
MOV AH,4CH ;返回DOS
INT 21H
CODE ENDS
END START ;汇编结束
实验二分支结构程序设计
一、实验目的
1.掌握分支结构程序设计的基本方法。
2.掌握无符号数和带符号数比较大小转移指令的区别。
3.熟悉典型指令的功能及其应用。
二、实验内容
1.在数据区中定义3个带符号字节变量。
2.编写程序将其中的最大数找出并送到MAX单元中。
三、编程思路
该题目采用分支程序设计方法，为了实现指定功能，应从以下3个方面考虑：
1.初始化数据存储区：在内存设定3个字节变量和一个MAX
单元，分别保存3个字节数据和最终结果。
2.3个数据的比较：先将第一个数送到AL寄存器，与第二个
数进行比较，两个数据中的大数送AL保存，然后再与第
三个数进行比较，大数依然保存到AL中，这样两两比较
后，AL的内容就是3个数中的最大数，将其送到MAX单元
中即可。
3.程序中要确定带符号数比较大小转移时应选择哪一组条
件转移指令，以满足题目要求。
四、实验参考程序
本实验的参考程序设计如下：
DATA SEGMENT ;数据段定义
X DB -50 ;X定义为字节数据，赋初值-50 Y DB 100 ;Y定义为字节数据，赋初值100 Z DB 40 ;Z定义为字节数据，赋初值40 MAX DB ? ;MAX定义为字节数据，预留空间DATA ENDS
CODE SEGMENT ;代码段定义
ASSUME DS:DATA,CS:CODE ; IP,CS,DS=()?
START: MOV AX,DATA ;初始化DS. IP =()?
MOV DS,AX
MOV AL,X ;取X到AL中
CMP AL,Y ;X和Y比较
JG NEXT ;如X>Y转NEXT. IP =()?. MOV AL,Y ;否则Y取到AL中
CMP AL,Z ;Y和Z比较
JG EXIT ;如Y>Z转EXIT. IP =()? MOV AL,Z ;否则Z取到AL中
JMP EXIT ;无条件跳转到EXIT. IP =()? NEXT: CMP AL,Z ;X和Z比较
JG EXIT ;如X>Z转EXIT. IP =()? MOV AL,Z ;否则Z取到AL中
EXIT: MOV MAX,AL ;AL中内容送到MAX单元 MOV AH,4CH ;返回DOS
INT 21H
CODE ENDS
END START ;汇编结束
实验三单循环结构程序设计
一、实验目的
1.熟悉单循环结构程序设计的方法，注意循环的初始值设定
和退出循环的条件。
2.掌握在无符号字节整数数组中找出最小数的程序设计方
法，注意数组指针的应用。
3.熟悉典型指令的功能及其应用。
二、实验内容
1.要求从内存中BUF单元开始存放的10个无符号字节整数
数组中找出最小数，将其值保存在AL寄存器中。
2.注意数组中每个数据地址的变化，合理选用相关指令。
三、编程思路
该题目要求掌握单循环程序设计的方法，为了实现相关功能，应从以下3个方面考虑：
1.确定数组中数据的起始地址，采用地址指针的变化进行合
理指向。
2.设定单循环结构中的初始入口、循环体、判断条件等。
3.由于已知循环的次数，可确定计数器使用，选择LOOP指
令实现规定功能。
四、实验参考程序
本实验的参考程序设计如下：
DATA SEGMENT
BUF DB 12H,35H,61H,01H,52H,8AH,0FFH,10H,2BH,3FH
CN EQU $-BUF ;定义数组指针变量DATA ENDS
CODE SEGMENT
ASSUME CS:CODE,DS:DATA; IP,CS,DS=()?
START: MOV AX,DATA
MOV DS,AX
MOV BX,OFFSET BUF ;取数组偏移地址. BX =()?
MOV CX,CN ;取数据个数
DEC CX ;计数器减1. CX =()?
MOV AL,[BX] ;取第一个数据
INC BX ;地址加1
LP: CMP AL,[BX] ;两数比较
JBE NEXT ;大于转NEXT.IP=()? MOV AL,[BX] ;保存小数在AL NEXT: INC BX ;地址加1
LOOP LP ;(CX)-1≠0,转LP IP=()? MOV AH,4CH ;返回DOS
INT 21H
CODE ENDS
END START ;汇编结束。