微控制器概述2版课件.ppt

1、 课程：课程：单片机原理及应用单片机原理及应用 教材：单片机原理及应用教材：单片机原理及应用 清华大学出版社清华大学出版社 学时：理论学时：理论32+实验实验16=48 内容与要求：见教学大纲内容与要求：见教学大纲 电话电话 13320210230 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 2.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，20114.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

2、版第1章 微控制器概述 微型计算机微型计算机: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。微型计算机微型计算机-简称微机；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：微机技术的发展又形成相互独立、不同方向的两大分支：、通用微机系统通用微机系统：以微处理器为核心以微处理器为核心(Micro P

3、rocessor Unit)，强调处理，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功用，解决多方位需求。表现形式：外设配备齐全的微机系统。系统。、单片微机系统单片微机系统：以微控制器为核心以微控制器为核心(Micro Controller Unit)，强调控制，强调控制功用，解决单一问题。特点：功用，解决单一问题。特点：n 三要素（微处理器、存储器、外设）集成在芯片上；三要素（微处理器、存储器、外设）集成在芯片上；n 程序固化在片内，一般不改变。专用！程序固化在片内，一般不改变。专用！n 嵌入在产品中；嵌入在产品中；微型计算机的类型：微型计算机的类型：1.多板机：广泛使用的多板

4、机：广泛使用的PC计算机计算机2.单扳机：单扳机：CPU,RAM,I/O接口芯片及设备接口芯片及设备3.单片机：单片机：计算机基本部件微型化并集成到计算机基本部件微型化并集成到 一块芯片上一块芯片上1.1 微控制器简介及现状1.微控制器定义 在一片半导体芯片上集成：n CPUn ROM、RAM、FLASHn I/O接口、定时器/计数器、ADDAn 通信接口（232，IIC、SPI、CAN)n 中断系统2.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）并非Single Chip Microcomputer 标准：微控制器（MCU

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

6、irrorLockLockMirrorLockUniversal MotorUniversal PanelWiperInteriorLightLockSeatSeatRoofECU 3ECU 1ECU 2OSEK OSOSEK COM/NMe.g.ignitionGatewayApplicationLightOSEK OSTaskETaskFTaskDClimate ControlOSEK COM/NMOSEK OSTaskBTaskCTaskACentral BodyControlOSEK COM/NMInstrumentsECU 4CAN Engine Network (250kbps)C

7、AN Body Network (=125kbps)Sub Bus Network (50kbps)Development ToolsDriversMotorola SiliconOSEK-OS,-COM,-NMFunctionalityOS LibrariesApplication CodeDesign ToolsMotorola FocusHeatingHeatingHeatingHeating6.MCU的发展的发展n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）n 第二阶段（19781983）高级，8位，MCS-51系列（新增串

8、行I/O接口、多级中断等功能完备，拓宽了其应用范围）n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：以早期：以Intel公司为领袖，同步于通用微机，公司为领袖，同步于通用微机，机。有个阶段机。有个阶段(非中国情况）：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的主要生产厂家的主要生产厂家

9、Intel、Atmel、Philips（恩智浦，NXP）、Motorola、Microchip、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

10、算机系统。9.MCU 与与RTOS(实时操作系统实时操作系统)RTOS的现状的现状 VxWorksWindows CE嵌入式嵌入式LinuxC/OS-C/OS-用户应用程序的一般结构用户应用程序的一般结构void MyTask1(void*pdata)/定义用户任务定义用户任务1 进行准备工作的代码进行准备工作的代码;for(;)/无限循环无限循环 任务实体代码任务实体代码;调用系统延时函数调用系统延时函数;/调用调用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

11、。n软硬件兼顾并重、内容前后关联密切。n领会结构原理、部件功能、常规接口方法n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软件程序。n勤于实践，应用创新；10.MCU的学习方法的学习方法11.AT89C51的主要特性及其最小系统的主要特性及其最小系统主要特性：主要特性：n 8位位CPU，111条指令，条指令，DIP封装，封装，40引脚；引脚；n 128Bytes RAM，4KBytes EPROM；n 4个个8位并行位并行I/O口；口；n 1个串行个串行I/O口；口；n 2个定时器，个定时器，n 5个中断源，个中断源，最小系统电路原理图最小系统电

12、路原理图汇编语言程序：汇编语言程序：ORG 0000H SJMP START ORG 0040HSTART:SETB P1.0 CLR P1.0 SJMP$运行结果：点亮运行结果：点亮LED1.2 Freescale微控制器微控制器l关于关于Freescale Freescale（飞思卡尔）半导体公司是全球最大的半导体公司之一，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19

13、83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系列微控制器系列微控制器1.位数位数 -增强型增强型16位位2.CPU内核型号内核型号 CUP12 HC12 S12（兼容，统称为（兼容，统称为HCS12）最高总线频率：最高总线频率：8MHz 25MHz 特性特性n 具有片内具有片内FLASH存储器存储器n CPU编码效率高编码效率高n 背景调试（背景调试（BDM，单线，低成本，在线全仿真、，单线，低成本，在线全仿真、下载）下载）子系列子系列MC9S12A、MC9S12B、MC9S12D-通用通用MC9S12H、MC9S12L -带液晶驱动带液晶

14、驱动MC9S12E128、MC9S12E64 -低供电电压低供电电压MC9S12UF32 -带带USB接口接口MC9S12NE -带以太网接口带以太网接口性能性能-见表见表1-11.位数位数-增强型增强型16位位2.CPU型号型号CPU12(V1，V2)，双核单片机，双核单片机 S12 S12X（兼容，统称为（兼容，统称为S12(X)）比比S12增加增加2条与条与CCRW寄存器相关的指令寄存器相关的指令3.最高总线频率：最高总线频率：25MHz 50MHz4.新增特性：新增特性：XGATE模块模块-并行处理，达并行处理，达32位位MCU的性能水的性能水平平 FlexRay模块模块-新型的通信协

15、议，高达新型的通信协议，高达10Mbps的数据速率的数据速率 1.4 S12X系列微控制器系列微控制器S12X系列单片机与S12系列单片机的主要区别 8/10/12位精度位精度 3us转换时间转换时间7l子系列子系列S12XB、S12XD-通用型通用型S12XE-S12系列中性能最高的系列中性能最高的S12XS-低成本车身电子低成本车身电子S12XF-面向底盘控制应用的面向底盘控制应用的FlexRay系列系列 S12XH-业界第一款集成业界第一款集成TFT图形显示驱动，仪表图形显示驱动，仪表板应用板应用l性能性能-见表见表1-2选用选用S12单片机的理由单片机的理由本章习题：本章习题：1.什么是微控制器（单片机）？什么是微控制器（单片机）？2.微控制器的特点是什么？微控制器的特点是什么？3.以往流行的以往流行的MCS-51兼容系列单片机兼容系列单片机主要是哪个型号？主要是哪个型号？4.目前目前Freescale 16位微控制器主要是位微控制器主要是哪两个系列？哪两个系列？