单片机学习

> 单片机的背景知识

  • 单片机概述

    1. 注意一下几个名词：冯诺依曼计算机，存储程序计算机，通用计算机，运算器，控制器，存储器，输入设备，位数，容量，字长，外存和内存，输入设备，电子管计算机，晶体管计算机，集成电路计算机，量子计算机，工作站，服务器，个人计算机，嵌入式计算机，云计算机。
    2. 嵌入式系统是一种完全嵌入空间内部，为特定应用而设计的专用计算机。

  • 单片机的特点

    1. 存储结构上采用哈弗结构，ROM和RAM完全分开，功能和寻址方式不同。
    2. 芯片引脚，采用分时复用技术，有程序决定引脚在当前起什么作用
    3. 内部资源访问，使用寄存器SFR。
    4. 采用面向控制流的指令系统。
    5. 内部集成全双工的串行接口，用于同其他外设进行通信。
    6. 具有很强的扩展能力，很方便地在外部扩展各种电路，与许多微机接口芯片兼容。

  • 单片机与DSP，CPLD，FPGA的区别

    1. DSP digital signal processor 数字信号处理器，独特的微处理器。强大的数据处理能力和高运行速度。
    2. 单片机，主要操纵的是控制流，对数据处理能力不如DSP，
    3. FPGA field programmable gate array （综合了PAL，GAL，CPLD发展而来），可编程门阵列。可编程逻辑器件CPLD和FPGA。硬件描述语言：Verilog，VHDL。从数电实验课上得到的启发，这个FPGA就是一堆电路元件的阵列，可以通过某些设计软件，或者硬件描述语言，对这些阵列进行编程，使他们具有一定的逻辑性，然后烧录到FPGA当中，使他们具有一定的功能。这个也是嵌入式系统地一部分吧。他针对的不是程序，而是一种硬件的逻辑。
    4. FPGA是对CPLD的电路规模，功能，性能等方面的强化之后的产物。

> 数制与编码

  • 机器码的理解
    1. 原码，正数不变，负数在正数的最后一个值得基础上加负数的绝对值，中间没有零做间隔。特点：正数变大，原码变大；负数变小，原码变大（单调性不统一）
    2. 反码，正数不变，负数绝对值按位取反，相当于在机器码最大的情况下减去负数的绝对值，即加上负数。特点：正数变大，反码变大，负数变大，反码变大，但是有两个零，0和0的按位取反都是零。
    3. 不骂，正数不变，负数是反码加一。特点：正数变大，补码变大，负数变大，补码变大，单调性相同，只有一个零。最小值为最大正数的按位取反，也是最大正数的补码加一后形成的补码。
  • 信息编码
    1. 8421BCD编码，ascii码

>单片机的其他知识

  • 51单片机的系列

    1. 8031无内部存储器、8051ROM不可擦除、8751EPROM紫外线擦除、8951EEPROM电擦除
    2. ATM公司，flash闪存集成到单片机内部。
    3. 飞利浦公司，添加了can总线
    4. 32/52加强系列，增加了可擦除存储器，增加了数据存储器的大小，怎加了数模转化器。

  • 微控制器（单片机）的改进

    1. 增加cpu内核数
    2. 采用多级流水线结构，取指令、译码、执行，三级流水线结构，可以在任何时候都有cpu执行代码。

  • 对并行接口和串行接口的理解

    1. 并行接口再多跟数据献上同时传送信息，串行接口是在一根数据线以一位数据为单位进行数据传送。并行适用于近距离告诉的场合。
    2. 并口存在的问题：干扰问题，并口多条数据线之间会产生耦合电容，增大传输速率会导致错误，如果加强屏蔽，会消耗更多的金属，截面面积更大。同步问题，八条线的延迟不同，如果单线传输速率变高的话，可能会出现数据撞车（不同步的现象）并口单线100Mb/s时不能再增加，二串行传输，可以达到1Gb/s

  • io口的改进

    1. 增加io的驱动能力
    2. 增强逻辑控制能力，一秒钟亮，一秒钟灭，通过一个管脚即可实现控制能力，控制一个输出位，然后一秒钟翻转一次。
    3. 增加特殊的串行接口。
    4. 外围电路内装化

ADC analog Digital Converter 数模转换器
PWM pulse width modulation 脉冲宽度调制
WDT watch dog timer 程序监控定时器，看门狗电路