《微控制器概述》PPT课件.ppt

1、,课程：单片机原理及应用,教材：单片机原理及应用 清华大学出版社 学时：理论32+实验16=48 内容与要求：见教学大纲 电话,参考材料： 1. 薛涛、邵贝贝著， 单片机与嵌入式系统的开发方法， 清华大学出版社，2009 张阳 MC9S12XS单片机原理及嵌入式系统开发 电子工业出版社 ， 2011 3.王宜怀 嵌入式系统设计实战-基于飞思卡尔S12X微控制器 北京航天航空大学出版社，2011 4.王威 等编著， HCS12微控制器原理及应用 北京航空航天大学出版社，2007年 第1版,第1章 微控制器概述,微型计算机: 计算机技术带来了科研和生活的许多重大变革，可以

2、说，标志了人类社会进步文明的又一次飞跃；更得益于大规模集成电路进步与发展，计算机的重要分支-微型计算机的发展日新月异，应用日益广泛，已渗透到生产、生活的各个方面，使许多领域的技术水平和自动化程度得以大大提高，并且越来越多的领域和越来越多的时候，人们都需要微计算机来进行工作或间接利用其工作。,微型计算机-简称微机； 微机技术的发展又形成相互独立、不同方向的两大分支： 、通用微机系统： 以微处理器为核心(Micro Processor Unit)，强调处理功用，解决多方位需求。表现形式：外设配备齐全的微机系统。 、单片微机系统： 以微控制器为核心(Micro Controller Unit)，强调

3、控制功用，解决单一问题。特点： 三要素（微处理器、存储器、外设）集成在芯片上； 程序固化在片内，一般不改变。专用！ 嵌入在产品中；,微型计算机的类型： 多板机：广泛使用的PC计算机 单扳机： CPU ,RAM ,I/O接口芯片及设备 单片机： 计算机基本部件微型化并集成到 一块芯片上,1.1 微控制器简介及现状,微控制器定义 在一片半导体芯片上集成： CPU ROM、RAM、FLASH I/O接口、定时器/计数器、ADDA 通信接口（232，IIC 、SPI 、CAN) 中断系统,术语称谓 中文：微控制器=单片机=单片微机=单片微控制器 英文：MCU（Microcontroller Unit）

4、 并非Single Chip Microcomputer 标准：微控制器（ MCU ）,3.微型计算机的结构,4.MCU特点 资源受限 (引脚少、片内存储器容量不大，可扩或选); 开发需要专用工具和特殊方法; 要求较高可靠性和稳定性; 有实时约束; 通常极其关注成本; 大多要求低功耗; 运算能力不强; 控制能力强（如位处理，直接I/O操作）; 专用性很强; 技术含量高,知识集成系统; 具有很长生命周期;,5.MCU的应用范围 几乎“无所不在，无所不为” 渗透：工业控制、通信、交通、仪器仪表、家用电器、办公自动化、汽车电子、PC外设,Window Lift,Lock,Mirror,Lock,Lo

5、ck,Mirror,Lock,Universal Motor,Universal Panel,Wiper,Interior,Light,Lock,Seat,Seat,Roof,ECU 3,ECU 1,ECU 2,OSEK OS,OSEK COM/NM,e.g. ignition,Gateway Application,OSEK OS,Task E,Task F,Task D,Climate Control,OSEK COM/NM,OSEK OS,Task B,Task C,Task A,Central Body Control,OSEK COM/NM,Instruments,ECU 4,飞思卡

6、尔在汽车应用: ECU、气囊、放夹、门禁、无钥匙、尾气,Development Tools,Drivers,Motorola Silicon,OSEK-OS, -COM, -NM,Functionality,OS Libraries,Application Code,Design Tools,Motorola Focus,Heating,Heating,Heating,Heating,6.MCU的发展,第一阶段（19741978）初级，8位， MCS-48系列（带并行I/O接口、定时器计数器、无串行IO接口） 第二阶段（19781983）高级，8位， MCS-51系列（新增串行I/O接口、多级

7、中断等功能完备，拓宽了其应用范围） 第三阶段（1983）16位单片机， MCS-96系列（16位处理，含A/D转换器，功能加强，速度快）,早期：以Intel公司为领袖，同步于通用微机， 机。有个阶段(非中国情况）：,其中：MCS-51系列获得了最为广泛的应用，典型型号为使用 Intel 8051内核的80C51、89C51,注：位的概念：CPU一次处理运算的数据位数（寄存器），位数越高，处理能力越强。（有别与数据总线的位数）,目前：8位、16位、32位、64位并存，各厂家、多种类并存；,7.MCU的主要生产厂家 Intel、Atmel、Philips（恩智浦，NXP）、Motorola、Mic

8、rochip、TI、西门子、富士通、三星、凌阳、 美国领先，中国没有（龙芯？！）,8.MCU与嵌入式系统,其中MCU技术最为经典、应用成熟、受众面广。近年来，MCU技术发展迅速，已从传统设计技术走向现代设计技术，其功能、速度、资源正在不断加强，更加易于解决电子系统的嵌入性、微型化、低功耗、高可靠性和低价格等问题。,MCU技术、FPGA技术和DSP技术，是目前数字电路系统设计领域公认的三大基础性技术，以这三类技术形成的应用系统也是目前嵌入式系统的主要表现形式。,嵌入式系统： 面向测控对象、嵌入到实际应用系统中的计算机系统。,9.MCU 与RTOS(实时操作系统),RTOS的现状 VxWorks

9、Windows CE 嵌入式Linux C/OS-,C/OS-用户应用程序的一般结构 void MyTask1(void * pdata) /定义用户任务1 进行准备工作的代码; for(;) /无限循环 任务实体代码; 调用系统延时函数; /调用OSTimeDly() ,MCU技术已经成为广大电子工程师和电类专业大学生必备的技能之一，是学习、理解、提高计算机应用开发能力的基础学科，应用型新技术发展的基石，其重要性是不言而喻的。,软硬件兼顾并重、内容前后关联密切。,领会结构原理、部件功能、常规接口方法,要求：能够看懂书本或别人的电路和程序；能够看懂芯片厂家的原文数据手册；能够自行设计硬件电路和

10、软件程序 。,勤于实践，应用创新；,10. MCU的学习方法,11.AT89C51的主要特性及其最小系统,主要特性： 8位CPU，111条指令，DIP封装，40引脚； 128Bytes RAM，4KBytes EPROM； 4个8位并行I/O口； 1个串行I/O口； 2个定时器， 5个中断源，,最小系统电路原理图,汇编语言程序： ORG 0000H SJMP START ORG 0040H START: SETB P1.0 CLR P1.0 SJMP $ 运行结果：点亮LED,1.2 Freescale微控制器,关于Freescale Freescale（飞思卡尔）半导体公司是全球最大的半导体

11、公司之一，其前身为Motorola（摩托罗拉）半导体部，2004年从摩托罗拉分拆上市。它从1953年开始从事半导体业务，是世界半导体产业与技术的开拓者，为汽车电子、消费电子、工业控制、网络和无线市场设计并制造了众多的嵌入式半导体产品, 在微控制器领域长期居于全球市场领先地位。如1983年推出的MC68HC05是世界产量第一的8位单片机（产量第二的是8051单片机）,1.3 S12系列微控制器,位数 - 增强型16位 CPU内核型号 CUP12 HC12 S12 （兼容，统称为HCS12） 最高总线频率： 8MHz 25MHz 特性 具有片内FLASH存储器 CPU编码效率高 背景调试（BDM，

12、单线，低成本，在线全仿真、下载）,子系列 MC9S12A、 MC9S12B、 MC9S12D-通用 MC9S12H、 MC9S12L -带液晶驱动 MC9S12E128、 MC9S12E64 -低供电电压 MC9S12UF32 -带USB接口 MC9S12NE -带以太网接口 性能- 见表1-1,位数- 增强型16位 CPU型号CPU12(V1，V2) ，双核单片机 S12 S12X （兼容，统称为S12(X)） 比S12增加2条与CCRW寄存器相关的指令 最高总线频率： 25MHz 50MHz 新增特性： XGATE模块-并行处理，达32位MCU的性能水平 FlexRay模块-新型的通信协议，高达10Mbps的数据速率,1.4 S12X系列微控制器,S12X系列单片机与S12系列单片机的主要区别,8/10/12位精度 3us转换时间,7,子系列 S12XB、S12XD-通用型 S1