电子信息系统的设

单片机在控制系统中的应用o电子信息系统的一般结构o单片机硬件知识要点o单片机软件设计要点电子信息系统的一般结构1、设计意义和应用领域(自动化和过程控制 )Automation MCS51; TI公司的 DSPo工作目标 : 数据处理型 (DSP) 控制型 (单片机 ) o 内存大小o I/O口数量o AD/DAo 定时器o 总线扩展能力o 功耗注意：在嵌入式微处理器中 集成了各种外围接口电路。这部分扩展的功能也是微处理器选择的重要依据。微处理器 选择 几种典型的微处理器o MCS51系列（通用单片机，有广泛的用户群。）o AVR系列o TI系列（ TMS430 低功耗，低成本 , TMS281x极强的 控制能力 A/D D/A 控制接口）o ARM系列（多组寄存器结构支持多用户操作系统）o TI DSP系列（极强的数字信号处理功能和速度）还有一些微处理器集成 LCD驱动器、 USB接口、 CAN总线、以太网络接口，特别适合于相关技术的开发。中断和异常o 中断 -被定义为改变 CPU执行指令顺序的事件，这些事件对应于 CPU芯片 和 外部硬件电路 产生的电信号。 o 中断可分为同步 synchronous和异步 asynchronous1）同步 -由 CPU控制单元产生，只有在一条指令终止执行后， CPU才发出中断 -称为同步！ 2）异步 由其他硬件设备依照 CPU时钟信号随机产生的！ o 80X86中，把同步和异步分别称为异常（ exception）和中断（ interrupt） 。中断（ interruptions）o 1）可屏蔽中断这些中断请求被送到 CPU的 INTR引脚。通过清除 flags的 IF标志，可以 disable它！o2) 多中断源 优先级概念、中断嵌套实现方式o3） 中断服务程序的入口方式中断服务程序执行时间应该尽量短。异常 exceptions （ 80X86为例 ）oCPU执行指令时，发现异常情况 ，产生 exceptions，根据 eip寄存器的值可分如下类型：o o1）故障（ fault）o存在 eip中的值是引起故障的指令地址。异常处理结束时，该指令要被重新执行。例如 “缺页异常处理 ”例子。o o2）陷阱（ trap）oeip中存的是引发陷阱指令的下一条指令。表示没必要再重新执行引发陷阱的指令。这个主要用于调试程序！o o3）异常结束（ abort）o发生严重错误时触发，不能在 eip放有意义的值。控制单元直接让程序退出！o o4）编程异常（ programmed exception）o程序员（的程序）向系统提交请求时会触发。由 int或者 int3指令触发。例如int 0x80是程序员发出系统调用请求！。 -也叫软中断。一般用于系统调用和给调试程序通知一个特定事件。二 、存储器o 在计算机系统中很多类型的存储设备。o 明白它们之间的差别，有效地使用每一种类型的存储器。o 在一个 RAM 设备中，存储在存储器中每一个位置的数据都可以在需要的时候读或者写。o 在一个 ROM 设备中，存储在存储器中每一个位置的数据可以随意的读取，但是不能够写入。o 有些时候，在一个类 ROM 设备中改写其中的数据是可能的。这种设备叫作混合存储器，因为它们同时表现了 RAM 和 ROM 的一些特征。o 注：在嵌入式微处理器中，一般集成了少量的 RAM 和 E2PROM，还有足够的 FLASH（用于存储程序代码、表格） RAM 的类型o 在 RAM 家族中有两种重要的存储设备： SRAM 和DRAM。它们之间的主要差别是存储于其中的数据的寿命。 SRAM（静态 RAM）只要是芯片有电就会保留其中的内容。然而，如果电源切断了或者是暂时断电了，其中的内容就会永远的丢失。另一方面， DRAM（动态 RAM）只有极短的数据寿命 通常不超过 0.25 秒。即使是在连续供电的情况下也是如此。o 然而，一个叫作 DRAM控制器的简单硬件可以使 DRAM的行为更像 SRAM。 DRAM 控制器的任务是周期性地刷新DRAM 中存储的数据。通过一秒钟之内几次刷新数据，DRAM 控制器就可以在需要的时间内保持 DRAM 中数据有效。因此 DRAM 归根结底和 SRAM 是同样有用的。 特点：o 在决定选用哪一种类型的存储器的时候，系统设什者要考虑存取时间和成本。 SRAM 设备提供了使用方便、极快的存取时间 （大约比 DRAM 快四倍），但是制造起来十分的 昂贵，容量小，功耗大 。o 通常 SRAM 只是用于那此存取速度极端重要的场合。在大量的 RAM 需要的时候，每字节的更低价格使得 DRAM 很吸引人。很多嵌入式系统两种类型都包括：关键数据通道上的一小块 SRAM（几百个千字节）和其他所有地方的一大块DRAM（以兆计）o PSRAM (伪静态 RAM）：容量大、使用方便、功耗小ROM 的类型o ROM o EE