单片机有这么大的作用,其基本功能有哪些?

单片机经常使用在许多电子设备上,用来控制电子产品的一些动作和功能。单片机比专用处理器适合应用于嵌入式系统,因此它得到了许多的应用。现代人类生活中几乎所有的电子机械产品中都会集成有单片机,可以说,只要产品使用了单片机,都会被赋予“智能”二字,那么,单片机有这么大的作用,其基本功能有哪些呢?

单片机有这么大的作用,其基本功能有哪些?

对于大多数MCU来说,以下功能是最常见和基本的。 对于不同的MCU,其描述方式可能有所不同,但本质上是相同的:

1.定时器(定时器):

TIMEr的类型虽然很多,但可以概括为两类:一类是固定时间间隔的TImer,即定时时间由系统设定,不能由用户程序控制。 系统只提供几个固定的时间间隔。 给用户程序一个选择,比如32Hz、16Hz、8Hz等。这类TImer在4位MCU中比较常见,因此可以用来实现时钟、定时等相关功能。

另一种类型是可编程定时器。 顾名思义,该类Timer的计时时间可以由用户的程序来控制。 控制方式包括:时钟源选择、分频(Prescale)选择以及阈值数的设置,有的MCU同时具备这三者,有的MCU则可能只有其中一两个。 这类Timer应用非常灵活,实际用途也千变万化。 最常见的应用之一是用它来实现 PWM 输出。

由于时钟源可以自由选择,因此此类定时器一般与事件计数器结合使用。

2、IO口:

任何MCU都有一定数量的IO端口。 没有IO端口,MCU就失去了与外界的通信通道。 根据IO口的可配置性,可分为以下几种:

纯输入或纯输出端口:这种类型的IO端口由MCU硬件设计决定。 只能输入或输出,不能通过软件实时设置。

直接读写IO口:例如MCS-51的IO口就属于此类IO口。 执行读IO口指令时,为输入口; 当执行写IO口指令时,自动成为输出口。

编程设置输入输出方向:该类IO口的输入或输出由程序根据实际需要来设置。 应用比较灵活,可以实现一些总线级的应用,如I2C总线、各种LCD、LED Drivers控制总线等。

对于IO口的使用,必须牢记的一点是:对于输入口,必须有一个明确的电平信号,保证其不能悬空(这可以通过加上拉或上拉来实现)下拉电阻); 对于输出端口,其输出状态电平必须考虑其外部连接条件,并应保证在Standby或静态状态下没有拉电流或灌电流。

3、外部中断:

外部中断也是大多数MCU的基本功能。 它们通常用于信号的实时触发、数据采样和状态检测。 中断方式包括上升沿触发、下降沿触发和电平触发。 外部中断一般通过输入端口来实现。 如果是IO口,只有设置为输入时才会开启中断功能; 如果是输出口,则会自动关闭外部中断功能(ATMEL的ATiny系列有一些例外,输出口也可以触发中断功能)。 外部中断的应用如下:

外部触发信号的检测:一是基于实时性要求,如晶闸管的控制、突发信号的检测等,二是出于节省电能的需要。

信号频率的测量:为了保证不漏掉信号,外部中断是理想的选择。

数据解码:在远程控制应用领域,为了降低设计成本,常采用软件对各种编码数据进行解码,如曼彻斯特编码、PWM编码等解码。

按键检测和系统唤醒:对于进入Sleep状态的MCU,一般需要通过外部中断来唤醒。 最基本的形式是按键,它通过按键的动作产生电平变化。

4、通讯接口:

MCU提供的通信接口一般有SPI接口、UART、I2C接口等,分别介绍如下:

SPI接口:此类接口是大多数MCU提供的最基本的通信方式。 其数据传输由同步时钟控制。 信号包括:SDI(串行数据输入)、SDO(串行数据输出)、SCLK(串行时钟)和Ready信号; 某些情况下,可能没有Ready信号; 这种类型的接口可以工作在Master模式或Slave模式。 通俗的说法是,取决于谁提供时钟信号。 提供时钟的一方是Master,对方则是Slaver。

UART(通用异步接收发送):是最基本的异步传输接口。 它只有两条信号线:Rx 和 Tx。 基本数据格式为:起始位 + 数据位(7 位/8 位)+ 奇偶校验位(偶数、奇数或无)+ 停止位(1~2 位)。 一位数据所花费的时间称为波特率。

对于大多数MCU来说,数据位长度、数据校验方式(奇校验、偶校验或无校验)、停止位长度和波特率都可以通过程序编程灵活设置。 当然。 此类接口最常用的方法是与PC机的串口进行通信。

I2C接口:I2C是Philips公司开发的一种数据传输协议。 它还使用两个信号来实现:SDAT(串行数据输入和输出)和SCLK(串行时钟)。 它最大的好处是可以将多个设备连接到这条总线上,并通过地址进行识别和访问; I2C总线的最大好处之一是可以非常方便地通过IO口使用软件来实现,并且其传输数据速率完全由SCLK控制。 控制时可以快也可以慢,不像UART接口对速度有严格的要求。

5.看门狗(看门狗定时器):

看门狗也是大多数MCU的基本配置(部分4位MCU可能没有此功能)。 大多数MCU的Watchdog只能允许程序复位而不能关闭(有些是在程序烧入时设置的)。 某些MCU(如Microchip PIC系列MCU),也有一些MCU采用特定的方法来决定是否开启,如Samsung的KS57系列。 只要程序访问看门狗寄存器,它就会自动打开并且无法再次关闭。 一般来说,看门狗的复位时间是可以可编程设置的。 Watchdog最基本的应用是为因意外故障而崩溃的MCU提供自我恢复能力。

以上就是微控制器的基本功能,主要包括五种,分别是定时器、I/O端口、外部中断、通信接口和网守定时器。 宇凡微提供IC晶圆生产及封装定制。 作为久奇MCU一级代理商,拥有十余年MCU芯片应用方案设计经验,为广大电子产品厂商提供MCU应用功能定制开发服务。

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