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[导读]单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。相当于一个微型的计算机,和计算机相比,单片机只缺少了I/O设备。概括的讲:一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时,学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。

单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。相当于一个微型的计算机,和计算机相比,单片机只缺少了I/O设备。概括的讲:一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时,学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。

单片机是一种数字集成芯片,数字电路中只有两种电平:高电平和低电平。为了让大家在刚起步的时候对电平特性有一个清晰的认识,我们暂且定义单片机输出与输入为TTL电平,其中高电平为+5V,低电平为0V。计算机的串口为RS-232C申平,其中高电平为-12V,低电平为+12V。这里要强调的是,RS-232C电平为负逻辑电平,大家千万不要认为上面是我写错To因此当计算机与单片机之间要通信时,需要加电平转换芯片,我们在TX-1C单片机实验板上所加的电平转换芯片是MAX232(实验板左下角)。初学者在学习时先掌握上面这点就够了,若有兴趣请大家再看下面的知识点——常用逻辑电平。

知识点:常用逻辑电平

常用的逻辑电平有TTL、CMOS、LVTTL、ECL、PECL、GTL、RS・232、RS-422、RS-485、LVDS等.其中TTL和CMOS的逻辑电平按典型电压可分为四类:5V系列(5V TTL和5V CMOS).3.3V系列,2.5V系列和L8V系列。

5V TTL和5V CMOS是通用的逻辑电平。3.3V及以下的逻辑电平被称为低电压逻辑电平,常用的为LVTTL电平。低电压逻辑电平还有Z5V和L8V两种。ECL/PECL和LVDS是差分输入/输出。RS-422/485和RS-232是串口的接口标准,RS-422/485是差分输入/输出,RS-232是单端输入/输出。

TTL电平信号用的最多,这是因为,数据表示通常采用二进制,+5V等价于逻辑1,0V等价于逻辑0,这被称为TTL(晶体管-晶体管逻辑电平)信号系统,这是计算机处理器控制的设备内部各部分之间通信的标准技术。

TTL电平信号对于计算机处理器控制的设备内部的数据传输是很理想的,首先计算机处理器控制的设备内部的数据传输对于电源的要求不高,热损耗也较低,另外TTL电平信号直接与集成电路连接而不需要价格昂贵的线路驱动器以及接收器电路;再者,计算机处理器控制的设备内部的数据传输是在高速下进行的,而TTL接口的操作恰能满足这一要求。TTL型通信大多数情况下是采用并行数据传输方式,而并行数据传输对于超过10英尺的距离就不适合了。这是由于可靠性和成本两方面的原因。因为在并行接口中存在着偏相和不对称问题,这些问题对可靠性均有影响;另外,对于并行数据传输)电缆以及连接器的费用比起串行通信方式来也要高一些CMOS电平Vcc可达12V,CMOS电路输出高电平约为0.9Vcc,而输出低电平约为O.IVcc。CMOS电路中不使用的输入端不能悬空,否则会造成逻辑混乱。另外,CMOS集成电路电源电压可以在较大范围内变化,因而对电源的要求不像TTL集成电路那样严格。

TTL电路和CMOS电路的逻辑电平关系如下:

①VOH——逻辑电平1的输出电压。

②VOL——逻辑电平0的输出电压。

③VIH——逻辑电平1的输入电压。

④VIL——逻辑电平0的输入电压。

TTL电平临界值:

①VOHmin=2.4V,VOLmax=0.4V o

②VIHmin=2.0V,VILmax=0.8Vo

CMOS电平临界值(设电源电压为+5V):

①VOHmin=4.99V,VOLmax=0.01Vo

②VIHmin=3.5V,VILmax=L5Vo

TTL和CMOS的逻辑电平转换:

CMOS电平能驱动TTL电平,但TTL电平不能驱动CMOS电平,需加上拉电阻。常用逻辑芯片的特点如下:

通常情况下,单片机、DSP、FPGA之间引脚能否直接相连要参考以下方法进行判断:一般来说,同电压的是可以相连的,不过最好还是好好查看芯片技术手册上的VIL、VIH、VOL、VOH的值,看是否能够匹配。有些情况在一般应用中没有问题,但是参数上就是有点不够匹配,在某些情况下可能就不够稳定,或者不同批次的器件就不能运行。

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