消费电子是应用单片机最多的领域之一,它是数码相机、汽车电子、播放器、洗衣机、烤箱、加湿器等的重要部件。那么,单片机的基本结构是什么呢?
从上图中,我们可以了解到构成单片机的三个重要组件是:
(1)CPU(中央处理单元)。
(2)RAM和ROM。
(3)I/O端口。
这并不意味着其他组件不那么重要,只是上面这些都被视为基本配置。下面我们介绍上述结构中提到的单片机的每个基本组件。
1.中央处理器
中央处理器或CPU是单片机的大脑。它由算术逻辑单元(ALU)和控制单元(CU)组成。CPU读取、解码和执行指令以执行算术、逻辑和数据传输操作。
2.存储单元
任何计算系统都需要两种类型的存储器:程序存储器和数据存储器。程序存储器,顾名思义,包含程序,即要由CPU执行的指令。另一方面,数据存储器需要在执行指令时存储临时数据。
通常,程序存储器是只读存储器或ROM,数据存储器是随机存取存储器或RAM。数据存储器有时也称为读写存储器(R/WM)。
3.输入/输出端口
单片机与外部世界的接口由I/O端口或输入/输出端口提供。开关、键盘等输入设备以二进制数据的形式从用户向CPU提供信息。CPU在接收到来自输入设备的数据后,执行适当的指令并通过LED、显示器、打印机等输出设备做出响应。
4.总线
单片机的另一个重要组件,但很少讲到,它就是系统总线。系统总线是一组连接线,将CPU与其他外围设备(如内存、I/O端口和其他支持组件)连接起来。
5.定时器/计数器
单片机的重要组件之一是定时器和计数器。它们提供时间延迟和计数外部事件的操作。此外,定时器和计数器可以提供函数生成、脉宽调制、时钟控制等。
6.串行端口
单片机的重要要求之一是与其他设备和外围设备(外部)通信。Serial
Port通过串行通讯证明了这样的接口。单片机中最常见的串行通信是UART。
7.中断
单片机的一个非常重要的特性是中断及其中断处理机制。中断可以是外部的、内部的、硬件相关的或软件相关的。
8.ADC(模数转换器)
模数转换器或ADC是一种将模拟信号转换为数字信号的电路。ADC电路构成了外部模拟输入设备和单片机CPU之间的接口。几乎所有传感器都是模拟设备,来自这些传感器的模拟数据必须转换为数字数据才能让CPU理解。
9.DAC(数模转换器)
数模转换器或DAC是一种电路,其工作方式与ADC不同,即将数字信号转换为模拟信号。DAC构成了单片机的CPU和外部模拟设备之间的桥梁。
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