单片机原理及应用第1讲.ppt

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1、长安大学电子与控制工程学院自动化系 李 登 峰 手机：13359229231 Email：,单片机原理及应用 （freescale16位单片机）,1.1 单片机术原理及应用课程综述,1.为什么要学习本课程？ 大量的应用需求 广泛的应用于仪器仪表、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 。 特别是飞思卡尔单片机在汽车行业、高可靠性应用中的广泛使用。 高性能单片机的迅猛发展和广泛应用，并有逐步取代8位单片机的趋势。 大量的人才需求 进一步学习新知识的需要 找到一份满意的工作的需要,2、课程目标 学习Freescale 16位单片机的基本原理 掌握Freescale 16

2、位单片机系统设计技术 掌握Freescale 16位单片机编程技术 熟悉Freescale 16位开发环境 培养单片机综合应用能力 飞思卡尔杯智能车竞赛培训,3、课程安排,4考评办法,总评成绩的组成：,10%,10%,50%,30%,5如何学好本门课程？,认真听讲，理解和掌握相应的知识点； 理解和掌握经典案例的原理、解决问题的思路和实现方法。 逐步形成经典案例应用拓展能力。 建立开发环境，加强实际技能的训练，巩固所学内容。 做好综合训练，培养系统设计和综合应用能力。 善于利用网上资源，提高学习的效率。 善于总结，形成系统知识体系和系统思考能力。,1.2 单片机的基本概念,1.电子计算机的问世,

3、1946年2月15日，第一台电子数字计算机问世，这标志着计算机时代的到来。 （CALCULATOR） ENIAC,匈牙利籍数学家冯诺依曼在计算机方案设计上做出了重要的贡献。1946年6月，他提出了“程序存储”和“二进制运算”的思想，构建了计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备组成这一计算机的经典结构。,2.电子计算机的结构体系,微处理器、存储器加上I/O接口电路组成微型计算机。各部分通过地址总线（AB）、数据总线（DB）和控制总线（CB）相连。,多板机,3.计算机的形态结构,计算机的硬件系统,CPU (Central Processing Unit),微机硬件组成,显示器,主机,键

4、盘,鼠标,单板机,单片微型计算机是指集成在一个芯片上的微型计算机，简称单片机 单片机实质上就是一个芯片,单片机,4.单片机的基本概念 在一片集成电路芯片上集成微处理器、存储器、I/O接口电路，从而构成了单芯片微型计算机，即单片机。,5.单片机的几种封装形式,1.3 单片机概述,1 、单片机的发展历史,单片机起步阶段（19761978） 1976年，Intel公司推出了MCS-48系列单片机 。8位CPU、1K字节ROM、64字节RAM、27根I/O线和1个8位定时/计数器。,特点是：存储器容量较小，寻址范围小（不大于4K），无串行接口，指令系统功能不强。,单片机完善阶段（19781982） 1

5、980年，Intel公司推出了MCS-51系列单片机：8位CPU、4K字节ROM、128字节RAM、4个8位并口、1个全双工串行口、2个16位定时/计数器。寻址范围64K，并有控制功能较强的布尔处理器。,特点是：结构体系完善，性能已大大提高，面向控制的特点进一步突出。现在，MCS-51已成为公认的单片机经典机种 。,巩固发展阶段（19821990） 8位单片机巩固发展和16位单片机的推出阶段,1982年，Intel推出MCS-96系列单片机。 芯片内集成：16位CPU、8K字节ROM、232字节RAM、5个8位并口、1个全双工串行口、2个16位定时/计数器。寻址范围64K。片上还有8路10位A

6、DC、1路PWM输出及高速I/O部件等。,特点是：片内面向测控系统外围电路增强，使单片机可以方便灵活地用于复杂的自动测控系统及设备。 “微控制器”的称谓更能反应单片机的本质。,高速发展（1990-现在） 32位单片机的推出 嵌入式操作系统的推出 单片机在各行业广泛应用,2、单片机的发展趋势,字长由4位、8位、16位发展到32位。 运行速度不断提高。 片内存储容量越来越大 。 外围电路内装化。 低功耗和低电压。 低噪声与高可靠性。 集成度越来越高，功能越来越强。 小体积、低价格和专用化。,（1）按照指令体系分类 复杂指令集与精简指令集,CISC：复杂指令集（Complex Instruction

7、 Set Computer） 具有大量的指令和复杂的寻址方式 8/2原则：80%的程序只使用20%的指令 指令编码采用可变长度编码。 CISC CPU 包含有丰富的单元电路，因而功能强、面积大、功耗大。,3 、单片机的分类,RISC：精简指令集（Reduced Instruction Set Computer) 在通道中只包含最有用的指令,只提供简单的操作。 确保数据通道快速执行每一条指令 Load-store结构 处理器只处理寄存器中的数据，load-store指令用来完成数据在寄存器和外部存储器之间的传送。 指令编码一般采用固定长度编码。 使CPU硬件结构设计变得更为简单， RISC CP

8、U包含较少的单元电路，因而面积小、功耗低,（2）按照存储器结构分类 冯诺依曼结构和哈佛结构,冯诺依曼体系结构模型,哈佛体系结构模型,（3）按照基本用途分类 通用型和专用型,通用单片机： 是一个基本芯片，内部资源比较丰富，性能全面且通用性强，覆盖多种应用需求。,专用单片机： 针对某一种产品，或某一种控制应用而专门设计的。设计时已经使系统结构最简；软硬件资源利用最优；可靠性以及经济成本最佳。例如数码相机、手机、洗衣机功能控制器、空调控制器、IC卡读写器中所应用的单片机等。,（4）按照性能指标分类 按照处理能力： 4位、8位/16位/32位 按照处理速度：高速/低速 按照功耗分类：普通/低功耗 按照

9、工作电压：普通、低电压 按照安装方式：双列直插（DIP）/表面贴(SMT) ,（5）按照生产厂家分类,Intel公司：MCS-51和MCS-96系列； Atmel公司：AVR系列、AT系列； Winbond公司：W77系列、W78系列； SST公司：SST系列； 恩智浦公司：P89系列、LPC系列； Motorola公司：68HCXX系列； Microchip公司：16C5X/6X/7X/8X系列； Texas公司：MSP430FXX系列；,4、单片机的特点,有优异的性能价格比。 集成度高、体积小、有很高的可靠性。 控制功能强。 低功耗、低电压、便于生产便携式产品。 体积小、结构简单。 单片机

10、的系统配置较便于构成各种规模的 应用系统。,4. 单片机的应用,消费娱乐,智能仪器仪表,数字式测角仪,交直流电压电流表,智能热量表,工业控制和机电一体化产品,数控车床,数控线切割机床,机器人,军事应用,航空航天,1.4 飞思卡尔简要介绍,飞思卡尔半导体 （Freescale Semiconductor，原摩托罗拉半导体部），在微电子领域拥有50年的经验，在全球半导体公司排名中名列第九，是全球市场上举足轻重的半导体产品供应商，其利用先进技术开发制造的各种产品遍及集成电路产业的所有领域，包括集成电路研究和开发、软件开发、集成电路设计和集成电路制造等等，致力于为汽车电子、消费电子、工业电子、网络和无

11、线市场提供广泛的半导体产品。其总部位于美国德克萨斯州奥斯汀市，并在全球25个国家和地区建立了设计、制造或销售部门。飞思卡尔半导体(中国)有限公司飞思卡尔在 1992 年开始在天津开展业务，目前在中国天津的封装和测试运行部门有2832名正式员工，在北京、苏州和天津有3个研发中心，北京、上海和深圳有3个销售办事处。2004年5月1日，作为摩托罗拉半导体业务重组的一部分，飞思卡尔中国开始经营成立飞思卡尔公司，继承摩托罗拉所有的半导体相关业务。目前飞思卡尔已经拥有员工3000余人，成为中国优秀的制造中心，利用高新技术从事与半导体有关的软件开发和高级集成电路研发和设计，以及在中国出售半导体产品。,1、了

12、解飞思卡尔公司,飞思卡尔半导体(中国)有限公司,主要产品,8位微控制器 16位微控制器 32位微控制器与处理器 高性能网络处理器 高性能多媒体处理器 高性能工业控制处理器 模拟和混合信号电路 ASIC 手机平台 CodeWarrior开发工具 数字信号处理器与控制器 电源管理 RF射频功率放大器 高性能线性功率放大器GPA 音视频家电射频多媒体处理器 传感器。,飞思卡尔的市场地位,飞思卡尔在下列领域居于市场领先地位： 汽车：全球汽车半导体产品市场份额位居第一。 网络：全球网络通信处理器市场份额第一。 全球用于蜂窝基站的射频功率产品市场份额位居第一。 工业控制器和消费电子产品：微控制器和嵌入式处理器市场份额位居第二。 无线产品：无线通信应用专用标准产品市场份额位居第四。 蜂窝手机数字基带半导体产品全球市场份额位居第四。,飞思卡尔公司大学计划,核心内容 建立飞思卡尔嵌入式系统设计及应用示范教学实验室 以示范教学实验室 为中心建立教学与应用培训中心，开设培训课程 提供免费或特价的开发工具/芯片 举办全国飞思卡尔杯智能车竞赛,第一章 结 束,谢谢！,