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[导读]微控制器是将微型计算机的主要部分集成在一个芯片上的单芯片微型计算机。微控制器诞生于20世纪70年代中期,经过20多年的发展,其成本越来越低,而性能越来越强大,这使其应用已经无处不在,遍及各个领域。例如电机控制、条码阅读器/扫描器、消费类电子、游戏设备、电话、HVAC、楼宇安全与门禁控制、工业控制与自动化和白色家电(洗衣机、微波炉)等。

微控制器是将微型计算机的主要部分集成在一个芯片上的单芯片微型计算机。微控制器诞生于20世纪70年代中期,经过20多年的发展,其成本越来越低,而性能越来越强大,这使其应用已经无处不在,遍及各个领域。例如电机控制、条码阅读器/扫描器、消费类电子、游戏设备、电话、HVAC、楼宇安全与门禁控制、工业控制与自动化和白色家电(洗衣机、微波炉)等。

微控制器的特点

1.高度集成:微控制器将多种功能集成在一个芯片上,大大减少了外围器件的数量,降低了系统成本,同时也减少了电路板的面积,提高了系统的可靠性。

2.低功耗: 微控制器通常工作在较低的电压和频率下,具有很低的功耗特性,适用于电池供电的便携式设备。

3.实时性能:微控制器具有较强的实时处理能力,能够满足各种实时应用场景的需求。

4.丰富的外设资源: 微控制器通常具备丰富的外设资源,如GPIO、UART、SPI、12C等通信接口PWM输出、ADC输入、定时器/计数器等模拟/数字功能,以及各种中断、复位等功能

5.易于编程: 微控制器通常支持多种编程语言和开发环境,如C语言、汇编语言、Keil、IAR等,使得软件开发变得更加简单快捷。

Intel公司作为最早推出微处理器的公司,同样也是最早推出微控制器的公司。继1976年推出MCS-48后,又于1980年推出了MCS-51,为发展具有良好兼容性的新一代微控制器奠定了良好的基础。在8051技术实现开放后,Philips、Atmel、Dallas和Siemens等公司纷纷推出了基于80C5l内核(805l的CMC)S版本)的微控制器。这些各具特色的产品能够满足大量嵌入式应用需求。基于80C51内核的微控制器并没有停止发展的脚步,例如现在Maxim/Dallas公司提供的DS89C430系列微控制器,其单周期指令速度已经提高到了805l的12倍。

MCU(微控制器)的内部结构是由多个部分组成的,每个部分都有其特定的功能和作用。以下是一个典型的MCU的内部结构组成:

1. 中央处理器(CPU):MCU的核心部分,负责执行指令和控制其他组件。CPU通常包含一个或多个处理单元,用于执行算术和逻辑操作。

2. 存储器:存储器是MCU中用于存储数据的部件。它通常包括一个或多个存储单元,用于存储程序代码、数据和配置信息。存储器可以分为不同的类型,如随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)和电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)等。

3. 输入/输出(I/O)端口:I/O端口是MCU与外部设备进行通信的接口。它们可以用于接收输入信号、输出信号或模拟其他设备的功能。I/O端口可以是通用输入/输出(GPIO)端口、特殊功能输入/输出(SPI)端口、I2C端口等。

4. 时钟和定时器:时钟和定时器是MCU中用于控制时间和产生定时信号的部件。时钟通常由一个或多个振荡器组成,用于产生固定的频率信号;定时器则是由计数器和比较器组成的,用于测量时间间隔或产生定时信号。

5. 中断控制器:中断控制器是MCU中用于处理异常事件和外部中断的部件。当异常事件或外部中断发生时,中断控制器会通知CPU暂停当前任务,并跳转到相应的中断处理程序进行处理。

6. 调试和编程接口:调试和编程接口是MCU中用于调试和编程的部件。它们通常包括JTAG接口、SWD接口等,用于连接开发工具和编程器,实现对MCU的调试和编程操作。

7. 电源管理单元(PMU):PMU是MCU中用于电源管理的部件。它通常包括一个或多个电压调节器、电源开关、复位电路等,用于为MCU提供稳定的电源供应和复位信号。

8. 其他特殊功能单元:根据不同的应用需求,MCU中还可能包括其他特殊功能单元,如模拟转换器(ADC)、数字信号控制器(DSC)、脉宽调制器(PWM)等。

这些组成部分共同协作,使MCU能够实现各种复杂的功能和应用。每个部分都有其特定的作用和功能,并且相互之间需要进行协同工作才能使MCU正常工作。

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