嵌入式微控制器介绍
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
（5）使用typedef有利于程序的通用与移植。
微控制器
• 微控制器可从不同方面进行分类：
– 根据数据总线宽度可分为8位、16位和32位 机；
– 根据存储器结构可分为Harvard结构和Von Neumann结构；
– 根据内嵌程序存储器的类别可分为OTP、 掩膜、EPROM／EEPROM和闪存Flash；
• 测控系统 • 嵌入式系统与微控制器概述
– 基本含义 – 特点
测控系统与微控制器
• 测控系统
嵌入式系统的定义及由来
一种计算机硬件和软件的组合，也许 还有机械装置，用于实现一个特定功能。 在某些特定情况下，嵌入式系统是一个大 系统或产品的一部分。
通用计算机系统：满足海量高速数值计算
的计算机。
嵌入式计算机系统：嵌入到实际应用系统
(DRAM，Dynamic Random Access Memory)
➢ 静态可读写随机存储器 (SRAM，Static Random Access Memory)
➢ 只读存储器(ROM，Read Only Memory) ➢ 闪速存储器(Flash Memory) ➢ 模拟量
Biblioteka Baidu 嵌入式系统常用术语
与通信相关的术语 并行通信 串行通信 串行外设接口SPI 集成电路互连总线I2C 通用串行总线USB 控制器局域网CAN 背景调试模式BDM 边界扫描测试协议JTAG
嵌入式应用系统开发过程
• 功能分析和硬件设计
• MCU选型，开发工具与环境的选择 • PCB(Protel PAD),ASIC(VHDL)
• 应用程序设计
• 程序语言，汇编/编译器
• 仿真调试
• 仿真器，ROM固化器等
• 脱机运行
嵌入式系统的学习误区
（1）操作系统的困惑 （2）硬件与软件的困惑 （3）片面认识嵌入式系统 （4）入门芯片选择的困惑
注意句b的re运a行k和性c能o要n优tin于uife语语句句。在循环中的应用区别！
4.函数
注函意数：参数、类型
（函1）数函返数回定值义类时型要同时声明其类型； （R2e）tu调r用n语函句数前格要式先：声r明et该ur函n数表；达式;
（3）传给函数的参数值，其类型要与函数原定 义一致；
（4）接收函数返回值的变量，其类型也要与函 数类型一致等。
基本类型
字节型 整型 实型
数据类型 signed char
unsigned char signed short unsigned short
signed int unsigned int signed long unsigned long
float double
简明含义 有符号字节型 无符号字节型 有符号短整型 无符号短整型 有符号短整型 无符号短整型 有符号长整型 无符号长整型
格式p程“ri3序n文：tf输件(S#出T包if,n：含“doon”enefe处",宏t理“wt名wo oth"r,ee“t}h##r#eeelnepesndpr"eidir)nfii;ntfft(f"(N"Rout ndneibnugg\gni"n);g\n");
#include “文件名”
printf("Running\n");
};
结构体指针初始化，即分配整个结构
声明和使用结构体变体量长和度指的针字：节空间。
struct student s1; struct student *Pstudent; s1.age=20; Pstudent=(struct student*)malloc(sizeof (struct student)); Pstudent->age=18;
定时器接口 串行通信接口 A/D 转换接口 …… 其他 I/O 模块
微控制器
• 微控制器是将微型计算机的主要部分集成 在一个芯片上的单芯片微型计算机。
• 微控制器诞生于20世纪70年代中期，经过 30多年的发展，其成本越来越低，而性 能越来越强大，这使其应用已经无处不在， 遍及各个领域。例如电机控制、条码阅读 器／扫描器、消费类电子、游戏设备、电 话、HVAC、楼宇安全与门禁控制、 工 业控制与自动化和白色家电(洗衣机、微 波炉)等
7.位域
定义位域类型，类型名称为bs，同时定义该类型变量b1：
struct bs
{
int a:8;
int b:2;
int c:6; }b1;
c
b
a
使用方法：
b1.a=1; b1.b=7;
//将b1的第0位置1 //将b1的第3～5位置111
8.编译预处理
宏定义 #define 宏名
条件编译：
中，实现嵌入式应用的计算机。
单片机（微控制器）的基本含义
微控制器（MCU）：在一块芯片上集成了中央处理单元 （CPU）、存储器（RAM/ROM等）、定时器/计数器及多种输 入输出（I/O）接口的比较完整的数字处理系统。
CPU
工作支撑模块
RAM
Flash 存储器
MCU 内部总线（控制总线、数据总线、地址总线）
无处不在的嵌入式系统
无处不在的嵌入式系统
嵌入式系统与MCU的关系
MCU的特点：体积小、价格低、稳定可靠 大部分嵌入式系统以MCU为核心进行设计 以MCU为核心的系统是应用最广的嵌入式系统。
嵌入式系统特点
嵌入式系统是计算机系统，但不单独以通用计算机 面目出现。
嵌入式系统开发需要专用工具和特殊方法 。 使用MCU设计嵌入式系统，数据与程序空间采用不
件为真，则编译下面代码 结束一个#if……#else条件编译块 停止编译并显示错误信息
9.用typedef定义类型
示例：
typedef unsigned char INT8U;
用法说明： （1）用typedef可以定义各种类型名，但不能用来定义变量。 （2）用typedef只是对已经存在的类型增加一个类型名，而
3.流程控制
顺序结构
选择结构
✓if结构
✓switch结构
循环结构
break表示跳出循
S对辑w等表i✓✓✓tc式达hfwd语o进 式ohr句.行 。循i.l.e与w测环循ih试f语i环l，e句循而的i环f不可同以之计处算环在关结，于系束cos本表nwti次i达ntuc循式eh表环只或示能逻
如果多分支选择能用两种语句实现，则switch语
5.指针
指针是指向变量的地址，实质上指针就是存 储单元的地址。
指针变量的定义：类型说1明00符0
*
变量名
80
指针变量的赋值：只能赋予地a 址
指符iinniipnn*针tt1tt。a*=a*的;p,p&b11;a运=;;&算a;：//////a将声取,ba明为地的p整地址1是型址运整数作算型据为1符指变0p01针&3量初变、值1量取00内0 容运算
– 根据指令结构又可分为CISC (Complex Instruction Set Computer)和RISC(Reduced Instruction Set Computer)微控制器。
微控制器
• Intel公司作为最早推出微处理器的公司，同样 也是最早推出微控制器的公司。继1976年推出 MCS-48后，又于1980年推出了MCS-51，为发 展具有良好兼容性的新一代微控制器奠定了良 好的基础。
• 在8051技术实现开放后，Philips、Atmel、 Dallas和Siemens等公司纷纷推 出了基于80C5l内 核(805l的CMC)S版本)的微控制器。这些各具特 色的产品能够满足大量嵌入式应用需求。基于 80C51内核的微控制器并没有停 止发展的脚步， 例如现在Maxim／Dallas公司提供的DS89C430 系列微控制器，其单周期指令速度已经提高到 了805l的12倍。
没有创造新的类型。 （3）typedef与#define有相似之处，
（4）t一y常p个e用d文etf件ypu中nesd，ige而nfe定后d义i在n一t需I些N要数T用1据6到U类它; 型们//，在的并编文把译件它时中们处用单#理独inc存lu放d在e #命d令efi把ne它I们NT包1含6U进u来ns。igned int; //在预编译时处理
嵌入式微控制器 与智能车制作
自动化学院 谈英姿 tanyz@seu.edu.cn
2020年4月17日
智能车竞赛知识点
数字控制系统基本概况 单片机基本原理及其操作
基础
测控系统及其实现技术
高级 道路检测
后轮电机驱动
车速测量
电机控制算法
调试
调试电路
车模机械调整
抗干扰与可靠性
赛道适应性
测控系统与微控制器
学习建议
打好软件硬件基础 选择一个芯片及硬件评估板 深入理解MCU的硬件最小系统 不要一开始就学嵌入式实时操作系统RTOS 避免片面认识嵌入式系统 注重实验与实践 入门芯片选择不要太复杂 关于汇编与C语言的取舍 明确学习目的，注意学习方法
嵌入式系统常用术语
与硬件相关的术语 ➢ 封装(Package) ➢ 印刷电路板(PCB，Printed circuit board) ➢ 动态可读写随机存储器
浮点型 双精度型
位数 8 8 16 16 16 16 32 32 32 64
字节数 1 1 2 2 2 2 4 4 4 8
2.运算符号
算术运算：+ - * / ^ % 逻辑运算：|| && ! 关系运算：> < >= <= == != 位运算：～ << >> & ^ | 增量和减量运算：++ - 复合赋值运算：+= -= *= /= %= 等 指针和地址运算：* & 输出格式转换
同存储介质。 开发嵌入式系统涉及软件、硬件及应用领域的知识。 嵌入式系统的其他特点 。
嵌入式系统的知识体系
（1）硬件最小系统 （2）通用I/O （3）模数转换A/D （4）数模转换D/A （5）通信(SCI、SPI、I2C，CAN、USB、ZigBee等)； （6）显示(LED、LCD等)； （7）控制(控制各种设备，包含PWM等控制技术)； （8）数据处理(图形、图像、语音、视频等处理或识别)； （9）各种具体应用。
表达式条条#d件e件fi编n##编edd译Dee译ff条Eii示nnB示ee件U例PS例G编I(1r)2：3译：.P1I4示*1r5*例9r236：
格式多1行：宏#i定f 表义达举式例：#define DE/*BmUyG.h0*/
#de#feinleseST表"达%式s" #endif "%s"
/*
a=80;
p1
b=*p1; //运行结果:b=80，即为a的值
6.结构体
定义结构体类型，类型名称为student：
struct student{
char name[8]; //成员变量name
int age;
结//成构员体变指量针a是ge指向结构体中第一个成
char sex[2]; /员/成的员首变地量址se，x 因此在使用之前应该对
commm{m{aeiannitn(##1)(idf)en*fd/ine\fe
MY_H MY_H
/* comme#n#itfi…2dfeD*…f /ED\BEUBGUG
格式2：#ifde"%f s\宏n"名/* commen#ptper3inrnid*tnfit/f(f"(D"Debebuguggginingg\n\n")";);
}
标准C语言基本语法概要
指令 # #include #define #undef #if #ifdef #ifndef #elif
#endif #error
用途 空指令，无任何效果 包含一个源代码文件 定义宏 取消已定义的宏 如果给定条件为真，则编译下面代码 如果宏已经定义，则编译下面代码 如果宏没有定义，则编译下面代码 如果前面的#if给定条件不为真，当前条
嵌入式系统常用术语
与功能模块及软件相关的术语 通用输入/输出GPIO A/D与D/A 脉冲宽度调制器PWM 看门狗 液晶显示LCD 发光二极管LED 键盘 实时操作系统RTOS
嵌入式系统常用的标准C语言基本语法概要
1.数据类型
基本类型 数 据 类 型
构造类型
字节型 整型 实型
数组 结构 联合 枚举 指针 空类型
最著名单片机系列
• Intel MCS-51,-96(Atmel Phillips Simens Toshiba etc) • Freescale(Motorola)
1. HCS08、HCS12 2. DragonBall系列如68EZ328、68VZ328 3. ColdFire系列的如5272、5307，ARM7TDMI & MC68EN302 4. PowerPC
微控制器
• 微控制器可从不同方面进行分类：
– 根据数据总线宽度可分为8位、16位和32位 机；
– 根据存储器结构可分为Harvard结构和Von Neumann结构；
– 根据内嵌程序存储器的类别可分为OTP、 掩膜、EPROM／EEPROM和闪存Flash；
• 测控系统 • 嵌入式系统与微控制器概述
– 基本含义 – 特点
测控系统与微控制器
• 测控系统
嵌入式系统的定义及由来
一种计算机硬件和软件的组合，也许 还有机械装置，用于实现一个特定功能。 在某些特定情况下，嵌入式系统是一个大 系统或产品的一部分。
通用计算机系统：满足海量高速数值计算
的计算机。
嵌入式计算机系统：嵌入到实际应用系统
(DRAM，Dynamic Random Access Memory)
➢ 静态可读写随机存储器 (SRAM，Static Random Access Memory)
➢ 只读存储器(ROM，Read Only Memory) ➢ 闪速存储器(Flash Memory) ➢ 模拟量
Biblioteka Baidu 嵌入式系统常用术语
与通信相关的术语 并行通信 串行通信 串行外设接口SPI 集成电路互连总线I2C 通用串行总线USB 控制器局域网CAN 背景调试模式BDM 边界扫描测试协议JTAG
嵌入式应用系统开发过程
• 功能分析和硬件设计
• MCU选型，开发工具与环境的选择 • PCB(Protel PAD),ASIC(VHDL)
• 应用程序设计
• 程序语言，汇编/编译器
• 仿真调试
• 仿真器，ROM固化器等
• 脱机运行
嵌入式系统的学习误区
（1）操作系统的困惑 （2）硬件与软件的困惑 （3）片面认识嵌入式系统 （4）入门芯片选择的困惑
注意句b的re运a行k和性c能o要n优tin于uife语语句句。在循环中的应用区别！
4.函数
注函意数：参数、类型
（函1）数函返数回定值义类时型要同时声明其类型； （R2e）tu调r用n语函句数前格要式先：声r明et该ur函n数表；达式;
（3）传给函数的参数值，其类型要与函数原定 义一致；
（4）接收函数返回值的变量，其类型也要与函 数类型一致等。
基本类型
字节型 整型 实型
数据类型 signed char
unsigned char signed short unsigned short
signed int unsigned int signed long unsigned long
float double
简明含义 有符号字节型 无符号字节型 有符号短整型 无符号短整型 有符号短整型 无符号短整型 有符号长整型 无符号长整型
格式p程“ri3序n文：tf输件(S#出T包if,n：含“doon”enefe处",宏t理“wt名wo oth"r,ee“t}h##r#eeelnepesndpr"eidir)nfii;ntfft(f"(N"Rout ndneibnugg\gni"n);g\n");
#include “文件名”
printf("Running\n");
};
结构体指针初始化，即分配整个结构
声明和使用结构体变体量长和度指的针字：节空间。
struct student s1; struct student *Pstudent; s1.age=20; Pstudent=(struct student*)malloc(sizeof (struct student)); Pstudent->age=18;
定时器接口 串行通信接口 A/D 转换接口 …… 其他 I/O 模块
微控制器
• 微控制器是将微型计算机的主要部分集成 在一个芯片上的单芯片微型计算机。
• 微控制器诞生于20世纪70年代中期，经过 30多年的发展，其成本越来越低，而性 能越来越强大，这使其应用已经无处不在， 遍及各个领域。例如电机控制、条码阅读 器／扫描器、消费类电子、游戏设备、电 话、HVAC、楼宇安全与门禁控制、 工 业控制与自动化和白色家电(洗衣机、微 波炉)等
7.位域
定义位域类型，类型名称为bs，同时定义该类型变量b1：
struct bs
{
int a:8;
int b:2;
int c:6; }b1;
c
b
a
使用方法：
b1.a=1; b1.b=7;
//将b1的第0位置1 //将b1的第3～5位置111
8.编译预处理
宏定义 #define 宏名
条件编译：
中，实现嵌入式应用的计算机。
单片机（微控制器）的基本含义
微控制器（MCU）：在一块芯片上集成了中央处理单元 （CPU）、存储器（RAM/ROM等）、定时器/计数器及多种输 入输出（I/O）接口的比较完整的数字处理系统。
CPU
工作支撑模块
RAM
Flash 存储器
MCU 内部总线（控制总线、数据总线、地址总线）
无处不在的嵌入式系统
无处不在的嵌入式系统
嵌入式系统与MCU的关系
MCU的特点：体积小、价格低、稳定可靠 大部分嵌入式系统以MCU为核心进行设计 以MCU为核心的系统是应用最广的嵌入式系统。
嵌入式系统特点
嵌入式系统是计算机系统，但不单独以通用计算机 面目出现。
嵌入式系统开发需要专用工具和特殊方法 。 使用MCU设计嵌入式系统，数据与程序空间采用不
件为真，则编译下面代码 结束一个#if……#else条件编译块 停止编译并显示错误信息
9.用typedef定义类型
示例：
typedef unsigned char INT8U;
用法说明： （1）用typedef可以定义各种类型名，但不能用来定义变量。 （2）用typedef只是对已经存在的类型增加一个类型名，而
3.流程控制
顺序结构
选择结构
✓if结构
✓switch结构
循环结构
break表示跳出循
S对辑w等表i✓✓✓tc式达hfwd语o进 式ohr句.行 。循i.l.e与w测环循ih试f语i环l，e句循而的i环f不可同以之计处算环在关结，于系束cos本表nwti次i达ntuc循式eh表环只或示能逻
如果多分支选择能用两种语句实现，则switch语
5.指针
指针是指向变量的地址，实质上指针就是存 储单元的地址。
指针变量的定义：类型说1明00符0
*
变量名
80
指针变量的赋值：只能赋予地a 址
指符iinniipnn*针tt1tt。a*=a*的;p,p&b11;a运=;;&算a;：//////a将声取,ba明为地的p整地址1是型址运整数作算型据为1符指变0p01针&3量初变、值1量取00内0 容运算
– 根据指令结构又可分为CISC (Complex Instruction Set Computer)和RISC(Reduced Instruction Set Computer)微控制器。
微控制器
• Intel公司作为最早推出微处理器的公司，同样 也是最早推出微控制器的公司。继1976年推出 MCS-48后，又于1980年推出了MCS-51，为发 展具有良好兼容性的新一代微控制器奠定了良 好的基础。
• 在8051技术实现开放后，Philips、Atmel、 Dallas和Siemens等公司纷纷推 出了基于80C5l内 核(805l的CMC)S版本)的微控制器。这些各具特 色的产品能够满足大量嵌入式应用需求。基于 80C51内核的微控制器并没有停 止发展的脚步， 例如现在Maxim／Dallas公司提供的DS89C430 系列微控制器，其单周期指令速度已经提高到 了805l的12倍。
没有创造新的类型。 （3）typedef与#define有相似之处，
（4）t一y常p个e用d文etf件ypu中nesd，ige而nfe定后d义i在n一t需I些N要数T用1据6到U类它; 型们//，在的并编文把译件它时中们处用单#理独inc存lu放d在e #命d令efi把ne它I们NT包1含6U进u来ns。igned int; //在预编译时处理
嵌入式微控制器 与智能车制作
自动化学院 谈英姿 tanyz@seu.edu.cn
2020年4月17日
智能车竞赛知识点
数字控制系统基本概况 单片机基本原理及其操作
基础
测控系统及其实现技术
高级 道路检测
后轮电机驱动
车速测量
电机控制算法
调试
调试电路
车模机械调整
抗干扰与可靠性
赛道适应性
测控系统与微控制器
学习建议
打好软件硬件基础 选择一个芯片及硬件评估板 深入理解MCU的硬件最小系统 不要一开始就学嵌入式实时操作系统RTOS 避免片面认识嵌入式系统 注重实验与实践 入门芯片选择不要太复杂 关于汇编与C语言的取舍 明确学习目的，注意学习方法
嵌入式系统常用术语
与硬件相关的术语 ➢ 封装(Package) ➢ 印刷电路板(PCB，Printed circuit board) ➢ 动态可读写随机存储器
浮点型 双精度型
位数 8 8 16 16 16 16 32 32 32 64
字节数 1 1 2 2 2 2 4 4 4 8
2.运算符号
算术运算：+ - * / ^ % 逻辑运算：|| && ! 关系运算：> < >= <= == != 位运算：～ << >> & ^ | 增量和减量运算：++ - 复合赋值运算：+= -= *= /= %= 等 指针和地址运算：* & 输出格式转换
同存储介质。 开发嵌入式系统涉及软件、硬件及应用领域的知识。 嵌入式系统的其他特点 。
嵌入式系统的知识体系
（1）硬件最小系统 （2）通用I/O （3）模数转换A/D （4）数模转换D/A （5）通信(SCI、SPI、I2C，CAN、USB、ZigBee等)； （6）显示(LED、LCD等)； （7）控制(控制各种设备，包含PWM等控制技术)； （8）数据处理(图形、图像、语音、视频等处理或识别)； （9）各种具体应用。
表达式条条#d件e件fi编n##编edd译Dee译ff条Eii示nnB示ee件U例PS例G编I(1r)2：3译：.P1I4示*1r5*例9r236：
格式多1行：宏#i定f 表义达举式例：#define DE/*BmUyG.h0*/
#de#feinleseST表"达%式s" #endif "%s"
/*
a=80;
p1
b=*p1; //运行结果:b=80，即为a的值
6.结构体
定义结构体类型，类型名称为student：
struct student{
char name[8]; //成员变量name
int age;
结//成构员体变指量针a是ge指向结构体中第一个成
char sex[2]; /员/成的员首变地量址se，x 因此在使用之前应该对
commm{m{aeiannitn(##1)(idf)en*fd/ine\fe
MY_H MY_H
/* comme#n#itfi…2dfeD*…f /ED\BEUBGUG
格式2：#ifde"%f s\宏n"名/* commen#ptper3inrnid*tnfit/f(f"(D"Debebuguggginingg\n\n")";);
}
标准C语言基本语法概要
指令 # #include #define #undef #if #ifdef #ifndef #elif
#endif #error
用途 空指令，无任何效果 包含一个源代码文件 定义宏 取消已定义的宏 如果给定条件为真，则编译下面代码 如果宏已经定义，则编译下面代码 如果宏没有定义，则编译下面代码 如果前面的#if给定条件不为真，当前条
嵌入式系统常用术语
与功能模块及软件相关的术语 通用输入/输出GPIO A/D与D/A 脉冲宽度调制器PWM 看门狗 液晶显示LCD 发光二极管LED 键盘 实时操作系统RTOS
嵌入式系统常用的标准C语言基本语法概要
1.数据类型
基本类型 数 据 类 型
构造类型
字节型 整型 实型
数组 结构 联合 枚举 指针 空类型
最著名单片机系列
• Intel MCS-51,-96(Atmel Phillips Simens Toshiba etc) • Freescale(Motorola)
1. HCS08、HCS12 2. DragonBall系列如68EZ328、68VZ328 3. ColdFire系列的如5272、5307，ARM7TDMI & MC68EN302 4. PowerPC