中英文翻译-单片机介绍

附录：中文翻译及外文资料1.中文翻译单 片 机 介 绍单 片 机 也 被 称 为 微 控 制 器 （ Microcontroller Unit） ， 常 用 英 文 字 母 的 缩 写MCU 表 示 单 片 机 ， 它 最 早 是 被 用 在 工 业 控 制 领 域 。 单 片 机 由 芯 片 内 仅 有 CPU 的 专用 处 理 器 发 展 而 来 。 最 早 的 设 计 理 念 是 通 过 将 大 量 外 围 设 备 和 CPU 集 成 在 一 个 芯片 中 ， 使 计 算 机 系 统 更 小 ， 更 容 易 集 成 进 复 杂 的 而 对 体 积 要 求 严 格 的 控 制 设 备 当 中 。INTEL 的 Z80 是 最 早 按 照 这 种 思 想 设 计 出 的 处 理 器 ， 从 此 以 后 ， 单 片 机 和 专 用 处 理器 的 发 展 便 分 道 扬 镳 。 早 期 的 单 片 机 都 是 8 位 或 4 位 的 。 其 中 最 成 功 的 是 INTEL 的 8031， 因 为 简 单可 靠 而 性 能 不 错 获 得 了 很 大 的 好 评 。 此 后 在 8031 上 发 展 出 了 MCS51 系 列 单 片 机 系统 。 基 于 这 一 系 统 的 单 片 机 系 统 直 到 现 在 还 在 广 泛 使 用 。 随 着 工 业 控 制 领 域 要 求 的提 高 ， 开 始 出 现 了 16 位 单 片 机 ， 但 因 为 性 价 比 不 理 想 并 未 得 到 很 广 泛 的 应 用 。90 年 代 后 随 着 消 费 电 子 产 品 大 发 展 ， 单 片 机 技 术 得 到 了 巨 大 提 高 。 随 着 INTEL i960 系 列 特 别 是 后 来 的 ARM 系 列 的 广 泛 应 用 ， 32 位 单 片 机 迅 速 取 代 16 位 单 片 机的 高 端 地 位 ， 并 且 进 入 主 流 市 场 。 而 传 统 的 8 位 单 片 机 的 性 能 也 得 到 了 飞 速 提 高 ，处 理 能 力 比 起 80 年 代 提 高 了 数 百 倍 。 目 前 ， 高 端 的 32 位 单 片 机 主 频 已 经 超 过300MHz， 性 能 直 追 90 年 代 中 期 的 专 用 处 理 器 ， 而 普 通 的 型 号 出 厂 价 格 跌 落 至 1美 元 ， 最 高 端 1的 型 号 也 只 有 10 美 元 。 当 代 单 片 机 系 统 已 经 不 再 只 在 裸 机 环 境 下开 发 和 使 用 ， 大 量 专 用 的 嵌 入 式 操 作 系 统 被 广 泛 应 用 在 全 系 列 的 单 片 机 上 。 而 在 作为 掌 上 电 脑 和 手 机 核 心 处 理 的 高 端 单 片 机 甚 至 可 以 直 接 使 用 专 用 的 Windows 和Linux 操 作 系 统 。 单 片 机 比 专 用 处 理 器 更 适 合 应 用 于 嵌 入 式 系 统 ， 因 此 它 得 到 了 最 多 的 应 用 。事 实 上 单 片 机 是 世 界 上 数 量 最 多 的 计 算 机 。 现 代 人 类 生 活 中 所 用 的 几 乎 每 件 电 子和 机 械 产 品 中 都 会 集 成 有 单 片 机 。 手 机 、 电 话 、 计 算 器 、 家 用 电 器 、 电 子 玩 具 、掌 上 电 脑 以 及 鼠 标 等 电 脑 配 件 中 都 配 有 1-2 部 单 片 机 。 而 个 人 电 脑 中 也 会 有 为 数不 少 的 单 片 机 在 工 作 。 汽 车 上 一 般 配 备 40 多 部 单 片 机 ， 复 杂 的 工 业 控 制 系 统 上 甚至 可 能 有 数 百 台 单 片 机 在 同 时 工 作 ！ 单 片 机 的 数 量 不 仅 远 超 过 PC 机 和 其 他 计 算 的总 和 ， 甚 至 比 人 类 的 数 量 还 要 多 。 单 片 机 又 称 单 片 微 控 制 器 ,它 不 是 完 成 某 一 个 逻 辑 功 能 的 芯 片 ,而 是 把 一 个 计算 机 系 统 集 成 到 一 个 芯 片 上 。 相 当 于 一 个 微 型 的 计 算 机 ， 和 计 算 机 相 比 ， 单 片 机 只缺 少 了 I/O 设 备 。 概 括 的 讲 ： 一 块 芯 片 就 成 了 一 台 计 算 机 。 它 的 体 积 小 、 质 量 轻 、价 格 便 宜 、 为 学 习 、 应 用 和 开 发 提 供 了 便 利 条 件 。 同 时 ， 学 习 使 用 单 片 机 是 了 解 计算 机 原 理 与 结 构 的 最 佳 选 择 。 单 片 机 内 部 也 用 和 电 脑 功 能 类 似 的 模 块 ， 比 如 CPU， 内 存 ， 并 行 总 线 ， 还 有 和硬 盘 作 用 相 同 的 存 储 器 件 ， 不 同 的 是 它 的 这 些 部 件 性 能 都 相 对 我 们 的 家 用 电 脑 弱 很多 ， 不 过 价 钱 也 是 低 的 ， 一 般 不 超 过 10 元 即 可 .用 它 来 做 一 些 控 制 电 器 一 类不 是 很 复 杂 的 工 作 足 矣 了 。 我 们 现 在 用 的 全 自 动 滚 筒 洗 衣 机 、 排 烟 罩 、 VCD 等 等的 家 电 里 面 都 可 以 看 到 它 的 身 影 ！ .它 主 要 是 作 为 控 制 部 分 的 核 心 部 件 。 它 是 一 种 在 线 式 实 时 控 制 计 算 机 ， 在 线 式 就 是 现 场 控 制 ， 需 要 的 是 有 较 强 的 抗干 扰 能 力 ， 较 低 的 成 本 ， 这 也 是 和 离 线 式 计 算 机 的 （ 比 如 家 用 PC） 的 主 要 区 别 。单 片 机 芯 片单 片 机 是 靠 程 序 运 行 的 ， 并 且 可 以 修 改 。 通 过 不 同 的 程 序 实 现 不 同 的 功 能 ，尤 其 是 特 殊 的 独 特 的 一 些 功 能 ， 这 是 别 的 器 件 需 要 费 很 大 力 气 才 能 做 到 的 ， 有 些 则是 花 大 力 气 也 很 难 做 到 的 。 一 个 不 是 很 复 杂 的 功 能 要 是 用 美 国 50 年 代 开 发 的 74系 列 ， 或 者 60 年 代 的 CD4000 系 列 这 些 纯 硬 件 来 搞 定 的 话 ， 电 路 一 定 是 一 块 大PCB 板 ！ 但 是 如 果 要 是 用 美 国 70 年 代 成 功 投 放 市 场 的 系 列 单 片 机 ， 结 果 就 会 有 天壤 之 别 ！ 只 因 为 单 片 机 的 通 过 你 编 写 的 程 序 可 以 实 现 高 智 能 ， 高 效 率 ， 以 及 高 可 靠性 ！ 由 于 单 片 机 对 成 本 是 敏 感 的 ， 所 以 目 前 占 统 治 地 位 的 软 件 还 是 最 低 级 汇 编 语言 ， 它 是 除 了 二 进 制 机 器 码 以 上 最 低 级 的 语 言 了 ， 既 然 这 么 低 级 为 什 么 还 要 用 呢 ？很 多 高 级 的 语 言 已 经 达 到 了 可 视 化 编 程 的 水 平 为 什 么 不 用 呢 ？ 原 因 很 简 单 ， 就 是 单片 机 没 有 家 用 计 算 机 那 样 的 CPU， 也 没 有 像 硬 盘 那 样 的 海 量 存 储 设 备 。 一 个 可 视 化高 级 语 言 编 写 的 小 程 序 里 面 即 使 只 有 一 个 按 钮 ， 也 会 达 到 几 十 K 的 尺 寸 ！ 对 于 家用 PC 的 硬 盘 来 讲 没 什 么 ， 可 是 对 于 单 片 机 来 讲 是 不 能 接 受 的 。 单 片 机 在 硬 件 资源 方 面 的 利 用 率 必 须 很 高 才 行 ， 所 以 汇 编 虽 然 原 始 却 还 是 在 大 量 使 用 。 一 样 的 道 理 ，如 果 把 巨 型 计 算 机 上 的 操 作 系 统 和 应 用 软 件 拿 到 家 用 PC 上 来 运 行 ， 家 用 PC 的 也是 承 受 不 了 的 。 可 以 说 ， 二 十 世 纪 跨 越 了 三 个 “电 ”的 时 代 ， 即 电 气 时 代 、 电 子 时 代 和 现 已 进入 的 电 脑 时 代 。 不 过 ， 这 种 电 脑 ， 通 常 是 指 个 人 计 算 机 ， 简 称 PC 机 。 它 由 主 机 、键 盘 、 显 示 器 等 组 成 。 还 有 一 类 计 算 机 ， 大 多 数 人 却 不 怎 么 熟 悉 。 这 种 计 算 机 就 是把 智 能 赋 予 各 种 机 械 的 单 片 机 （ 亦 称 微 控 制 器 ） 。 顾 名 思 义 ， 这 种 计 算 机 的 最 小 系统 只 用 了 一 片 集 成 电 路 ， 即 可 进 行 简 单 运 算 和 控 制 。 因 为 它 体 积 小 ， 通 常 都 藏 在 被控 机 械 的 “肚 子 ”里 。 它 在 整 个 装 置 中 ， 起 着 有 如 人 类 头 脑 的 作 用 ， 它 出 了 毛 病 ，整 个 装 置 就 瘫 痪 了 。 现 在 ， 这 种 单 片 机 的 使 用 领 域 已 十 分 广 泛 ， 如 智 能 仪 表 、 实时 工 控 、 通 讯 设 备 、 导 航 系 统 、 家 用 电 器 等 。 各 种 产 品 一 旦 用 上 了 单 片 机 ， 就 能 起到 使 产 品 升 级 换 代 的 功 效 ， 常 在 产 品 名 称 前 冠 以 形 容 词 “智 能 型 ”， 如 智 能型 洗 衣 机 等 。 现 在 有 些 工 厂 的 技 术 人 员 或 其 它 业 余 电 子 开 发 者 搞 出 来 的 某 些 产 品 ，不 是 电 路 太 复 杂 ， 就 是 功 能 太 简 单 且 极 易 被 仿 制 。 究 其 原 因 ， 可 能 就 卡 在 产 品 未 使用 单 片 机 或 其 它 可 编 程 逻 辑 器 件 上 。 单 片 机 历 史单 片 机 诞 生 于 20 世 纪 70 年 代 末 ， 经 历 了 SCM、 MCU、 SoC 三 大 阶 段 。 起 初 模 型1.SCM 即 单 片 微 型 计 算 机 （ Single Chip Microcomputer） 阶 段 ， 主 要 是 寻 求最 佳 的 单 片 形 态 嵌 入 式 系 统 的 最 佳 体 系 结 构 。 “创 新 模 式 ”获 得 成 功 ， 奠 定 了SCM 与 通 用 计 算 机 完 全 不 同 的 发 展 道 路 。 在 开 创 嵌 入 式 系 统 独 立 发 展 道 路 上 ，Intel 公 司 功 不 可 没 。 2.MCU 即 微 控 制 器 （ Micro Controller Unit） 阶 段 ， 主 要 的 技 术 发 展 方 向 是 ：不 断 扩 展 满 足 嵌 入 式 应 用 时 ， 对 象 系 统 要 求 的 各 种 外 围 电 路 与 接 口 电 路 ， 突 显 其 对象 的 智 能 化 控 制 能 力 。 它 所 涉 及 的 领 域 都 与 对 象 系 统 相 关 ， 因 此 ， 发 展 MCU 的 重任 不 可 避 免 地 落 在 电 气 、 电 子 技 术 厂 家 。 从 这 一 角 度 来 看 ， Intel 逐 渐 淡 出 MCU的 发 展 也 有 其 客 观 因 素 。 在 发 展 MCU 方 面 ， 最 著 名 的 厂 家 当 数 Philips 公 司 。 Philips 公 司 以 其 在 嵌 入 式 应 用 方 面 的 巨 大 优 势 ， 将 MCS-51 从 单 片 微 型 计 算机 迅 速 发 展 到 微 控 制 器 。 因 此 ， 当 我 们 回 顾 嵌 入 式 系 统 发 展 道 路 时 ， 不 要 忘 记Intel 和 Philips 的 历 史 功 绩 。 嵌 入 式 系 统单 片 机 是 嵌 入 式 系 统 的 独 立 发 展 之 路 ， 向 MCU 阶 段 发 展 的 重 要 因 素 ， 就 是 寻求 应 用 系 统 在 芯 片 上 的 最 大 化 解 决 ； 因 此 ， 专 用 单 片 机 的 发 展 自 然 形 成 了 SoC 化趋 势 。 随 着 微 电 子 技 术 、 IC 设 计 、 EDA 工 具 的 发 展 ， 基 于 SoC 的 单 片 机 应 用 系 统设 计 会 有 较 大 的 发 展 。 因 此 ， 对 单 片 机 的 理 解 可 以 从 单 片 微 型 计 算 机 、 单 片 微 控 制器 延 伸 到 单 片 应 用 系 统 。 单 片 机 的 应 用 领 域目 前 单 片 机 渗 透 到 我 们 生 活 的 各 个 领 域 ， 几 乎 很 难 找 到 哪 个 领 域 没 有 单 片 机 的踪 迹 。 导 弹 的 导 航 装 置 ， 飞 机 上 各 种 仪 表 的 控 制 ， 计 算 机 的 网 络 通 讯 与 数 据 传 输 ，工 业 自 动 化 过 程 的 实 时 控 制 和 数 据 处 理 ， 广 泛 使 用 的 各 种 智 能 IC 卡 ， 民 用 豪 华 轿车 的 安 全 保 障 系 统 ， 录 像 机 、 摄 像 机 、 全 自 动 洗 衣 机 的 控 制 ， 以 及 程 控 玩 具 、 电 子宠 物 等 等 ， 这 些 都 离 不 开 单 片 机 。 更 不 用 说 自 动 控 制 领 域 的 机 器 人 、 智 能 仪 表 、 医疗 器 械 了 。 因 此 ， 单 片 机 的 学 习 、 开 发 与 应 用 将 造 就 一 批 计 算 机 应 用 与 智 能 化 控 制的 科 学 家 、 工 程 师 。 单 片 机 广 泛 应 用 于 仪 器 仪 表 、 家 用 电 器 、 医 用 设 备 、 航 空 航 天 、 专 用 设 备 的 智能 化 管 理 及 过 程 控 制 等 领 域 ， 大 致 可 分 如 下 几 个 范 畴 ： 1.在 智 能 仪 器 仪 表 上 的 应 用 单 片 机 具 有 体 积 小 、 功 耗 低 、 控 制 功 能 强 、 扩 展 灵 活 、 微 型 化 和 使 用 方 便 等 优点 ， 广 泛 应 用 于 仪 器 仪 表 中 ， 结 合 不 同 类 型 的 传 感 器 ， 可 实 现 诸 如 电 压 、 功 率 、频 率 、 湿 度 、 温 度 、 流 量 、 速 度 、 厚 度 、 角 度 、 长 度 、 硬 度 、 元 素 、 压 力 等 物 理 量的 测 量 。 采 用 单 片 机 控 制 使 得 仪 器 仪 表 数 字 化 、 智 能 化 、 微 型 化 ， 且 功 能 比 起 采 用电 子 或 数 字 电 路 更 加 强 大 。 例 如 精 密 的 测 量 设 备 （ 功 率 计 ， 示 波 器 ， 各 种 分 析 仪 ）。 2.在 工 业 控 制 中 的 应 用 用 单 片 机 可 以 构 成 形 式 多 样 的 控 制 系 统 、 数 据 采 集 系 统 。 例 如 工 厂 流 水 线 的 智能 化 管 3.在 家 用 电 器 中 的 应 用 可 以 这 样 说 ， 现 在 的 家 用 电 器 基 本 上 都 采 用 了 单 片 机 控 制 ， 从 电 饭 褒 、 洗 衣 机 、电 冰 箱 、 空 调 机 、 彩 电 、 其 他 音 响 视 频 器 材 、 再 到 电 子 秤 量 设 备 ， 五 花 八 门 ， 无所 不 在 。 4.在 计 算 机 网 络 和 通 信 领 域 中 的 应 用 现 代 的 单 片 机 普 遍 具 备 通 信 接 口 ， 可 以 很 方 便 地 与 计 算 机 进 行 数 据 通 信 ， 为 在计 算 机 网 络 和 通 信 设 备 间 的 应 用 提 供 了 极 好 的 物 质 条 件 ， 现 在 的 通 信 设 备 基 本 上 都实 现 了 单 片 机 智 能 控 制 ， 从 手 机 ， 电 话 机 、 小 型 程 控 交 换 机 、 楼 宇 自 动 通 信 呼 叫系 统 、 列 车 无 线 通 信 、 再 到 日 常 工 作 中 随 处 可 见 的 移 动 电 话 ， 集 群 移 动 通 信 ， 无线 电 对 讲 机 等 。 5.单 片 机 在 医 用 设 备 领 域 中 的 应 用 单 片 机 在 医 用 设 备 中 的 用 途 亦 相 当 广 泛 ， 例 如 医 用 呼 吸 机 ， 各 种 分 析 仪 ， 监 护仪 ， 超 声 诊 断 设 备 及 病 床 呼 叫 系 统 等 等 。 6.在 各 种 大 型 电 器 中 的 模 块 化 应 用 某 些 专 用 单 片 机 设 计 用 于 实 现 特 定 功 能 ， 从 而 在 各 种 电 路 中 进 行 模 块 化 应 用 ，而 不 要 求 使 用 人 员 了 解 其 内 部 结 构 。 如 音 乐 集 成 单 片 机 ， 看 似 简 单 的 功 能 ， 微 缩 在纯 电 子 芯 片 中 （ 有 别 于 磁 带 机 的 原 理 ） ， 就 需 要 复 杂 的 类 似 于 计 算 机 的 原 理 。 如 ：音 乐 信 号 以 数 字 的 形 式 存 于 存 储 器 中 （ 类 似 于 ROM） ， 由 微 控 制 器 读 出 ， 转 化 为 模拟 音 乐 电 信 号 （ 类 似 于 声 卡 ） 。 在 大 型 电 路 中 ， 这 种 模 块 化 应 用 极 大 地 缩 小 了 体 积 ， 简 化 了 电 路 ， 降 低 了 损 坏 、错 误 率 ， 也 方 便 于 更 换 。 7.单 片 机 在 汽 车 设 备 领 域 中 的 应 用 单 片 机 在 汽 车 电 子 中 的 应 用 非 常 广 泛 ， 例 如 汽 车 中 的 发 动 机 控 制 器 ， 基 于CAN 总 线 的 汽 车 发 动 机 智 能 电 子 控 制 器 ， GPS 导 航 系 统 ， abs 防 抱 死 系 统 ， 制 动 系统 等 等 。 此 外 ， 单 片 机 在 工 商 ， 金 融 ， 科 研 、 教 育 ， 国 防 航 空 航 天 等 领 域 都 有 着 十 分 广泛 的 用 途 。 学 习 应 用 六 大 重 要 部 分单 片 机 学 习 应 用 的 六 大 重 要 部 分 一 、 总 线 ：我 们 知 道 ， 一 个 电 路 总 是 由 元 器 件 通 过 电 线 连 接 而 成 的 ， 在 模 拟 电 路 中 ， 连线 并 不 成 为 一 个 问 题 ， 因 为 各 器 件 间 一 般 是 串 行 关 系 ， 各 器 件 之 间 的 连 线 并 不 很 多 ，但 计 算 机 电 路 却 不 一 样 ， 它 是 以 微 处 理 器 为 核 心 ， 各 器 件 都 要 与 微 处 理 器 相 连 ，各 器 件 之 间 的 工 作 必 须 相 互 协 调 ， 所 以 需 要 的 连 线 就 很 多 了 ， 如 果 仍 如 同 模 拟 电 路一 样 ， 在 各 微 处 理 器 和 各 器 件 间 单 独 连 线 ， 则 线 的 数 量 将 多 得 惊 人 ， 所 以 在 微 处 理机 中 引 入 了 总 线 的 概 念 ， 各 个 器 件 共 同 享 用 连 线 ， 所 有 器 件 的 8 根 数 据 线 全 部 接到 8 根 公 用 的 线 上 ， 即 相 当 于 各 个 器 件 并 联 起 来 ， 但 仅 这 样 还