單片機(jī)PPT第1章 單片機(jī)概述

1、1第1章 單片機(jī)概述(i sh)共六十七頁(yè)2第1章 目錄1.1 什么是單片機(jī)1.2 單片機(jī)的發(fā)展歷史1.3 單片機(jī)的特點(diǎn)(tdin)1.4 單片機(jī)的應(yīng)用1.5 單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)1.6 MCS-51系列與AT89C5x系列單片機(jī) 1.6.1 MCS-51系列單片機(jī) 1.6.2 AT89C5x（AT89S5x）系列單片機(jī)1.7 其他的51單片機(jī) 1.7.1 ADC812單片機(jī)共六十七頁(yè) 1.7.2 C8051Fxxx單片機(jī) 1.7.3 臺(tái)灣華邦公司(n s)W78系列和W77系列單片機(jī) 1.8 AVR系列單片機(jī)與PIC系列單片機(jī) 1.8.1 AVR系列單片機(jī) 1.8.2 PIC系列單片機(jī) 1.9

2、各類(lèi)嵌入式處理器簡(jiǎn)介 1.9.1 嵌入式微控制器（單片機(jī)） 1.9.2 嵌入式DSP處理器(DSP) 1.9.3 嵌入式微處理器 1.9.4 嵌入式片上系統(tǒng)SOC(System On Chip)3共六十七頁(yè)介紹單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)、發(fā)展歷史、應(yīng)用領(lǐng)域及發(fā)展趨勢(shì)。8位單片機(jī)的主流機(jī)型，較大市場(chǎng)份額的MCS-51系列單片機(jī)及其兼容的單片機(jī)（統(tǒng)稱(chēng)為51系列單片機(jī)）對(duì)目前(mqin)流行的51單片機(jī)的代表性機(jī)型：美國(guó)ATMEL公司的AT89C5x/AT89S5x系列單片機(jī)及代表性產(chǎn)品AT89S51詳細(xì)介紹。簡(jiǎn)要介紹其他類(lèi)型的單片機(jī)。初步了解嵌入式處理器：?jiǎn)纹瑱C(jī)，數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）、嵌入式微處理器內(nèi)容(

3、nirng)概要4共六十七頁(yè)520世紀(jì)70年代問(wèn)世，廣泛地應(yīng)用在工業(yè)自動(dòng)化、自動(dòng)檢測(cè)與控制、智能儀器儀表、機(jī)電一體化設(shè)備、汽車(chē)電子、家用電器等各個(gè)方面。什么是單片機(jī)？1.1 什么是單片機(jī)一片半導(dǎo)體硅片集成：中央處理單元（CPU）、存儲(chǔ)器（RAM、ROM）、并行I/O、串行I/O、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)(xtng)、系統(tǒng)(xtng)時(shí)鐘電路及系統(tǒng)(xtng)總線(xiàn)的微型計(jì)算機(jī)。具有微型計(jì)算機(jī)的屬性，因而被稱(chēng)為單片微型計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱(chēng)單片機(jī)。共六十七頁(yè)6主要應(yīng)用于測(cè)控領(lǐng)域。單片機(jī)使用時(shí)，通常是處于測(cè)控系統(tǒng)的核心地位并嵌入其中，所以國(guó)際上通常把單片機(jī)稱(chēng)為嵌入式控制器（EMCU，Embedded Micr

4、oController Unit），或微控制器（MCU，MicroController Unit）。我國(guó)習(xí)慣于使用“單片機(jī)”這一名稱(chēng)。單片機(jī)是計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展史上的一個(gè)重要里程碑，標(biāo)志著計(jì)算機(jī)正式形成了通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)兩大分支。單片機(jī)體積小、成本低，嵌入到工業(yè)控制單元、機(jī)器人、智能(zh nn)儀器儀表、汽車(chē)電子系統(tǒng)、武器系統(tǒng)、家用電器、辦公自動(dòng)化設(shè)備、金融電子系統(tǒng)、玩具、個(gè)人信息終端及通訊產(chǎn)品中。共六十七頁(yè)7按照其用途可分為通用型和專(zhuān)用型兩大類(lèi)。（1）通用型單片機(jī)就是其內(nèi)部可開(kāi)發(fā)的資源（如存儲(chǔ)器、I/O等各種外圍功能部件等）可以全部(qunb)提供給用戶(hù)。 用戶(hù)根據(jù)需要，設(shè)計(jì)一

5、個(gè)以通用單片機(jī)芯片為核心，再配以外圍接口電路及其它外圍設(shè)備，并編寫(xiě)相應(yīng)的軟件來(lái)滿(mǎn)足各種不同需要的測(cè)控系統(tǒng)。通常所說(shuō)的和本書(shū)介紹的是指通用型單片機(jī)。（2）專(zhuān)用型單片機(jī)是專(zhuān)門(mén)針對(duì)某些產(chǎn)品的特定用途而制作的單片機(jī)。共六十七頁(yè)例如，各種家用電器中的控制器等。由于用于特定用途，單片機(jī)芯片制造商常與產(chǎn)品廠(chǎng)家合作，設(shè)計(jì)和生產(chǎn)“專(zhuān)用”的單片機(jī)芯片。由于在設(shè)計(jì)中，已經(jīng)對(duì)“專(zhuān)用”單片機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)化、可靠性和成本的最佳化等方面都做了全面的綜合考慮，所以“專(zhuān)用”單片機(jī)具有(jyu)十分明顯的綜合優(yōu)勢(shì)。無(wú)論“專(zhuān)用”單片機(jī)在用途上有多么“專(zhuān)”，其基本結(jié)構(gòu)和工作原理都是以通用單片機(jī)為基礎(chǔ)的。8共六十七頁(yè)1.2 單片機(jī)的

6、發(fā)展(fzhn)歷史單片機(jī)按其處理的二進(jìn)制位數(shù)主要分為：4位單片機(jī)、8位單片機(jī)、16位單片機(jī)和32位單片機(jī)。發(fā)展大致分為4個(gè)階段。第一階段（1974年1976年）：?jiǎn)纹瑱C(jī)初級(jí)階段。因工藝限制，單片機(jī)采用雙片的形式而且功能比較簡(jiǎn)單。1974年12月，仙童公司推出了8位的F8單片機(jī)，實(shí)際上只包括了8位CPU、64B RAM和2個(gè)并行口。第二階段（1976年1978年）：低性能單片機(jī)階段。1976年 Intel的MCS-48單片機(jī)（8位）極大地促進(jìn)了單片機(jī)的變革9共六十七頁(yè)和發(fā)展，1977年GI公司推出了PIC1650，但這個(gè)階段仍處于低性能階段。第三階段（1978年1983年）：高性能單片機(jī)階段。

7、1978年，Zilog公司推出Z8單片機(jī)，1980年，Intel公司在MCS-48系列基礎(chǔ)上推出MCS-51系列，Mortorola推出6801單片機(jī)。使單片機(jī)的性能及應(yīng)用躍上新的臺(tái)階。此后，各公司的8位單片機(jī)迅速發(fā)展。推出的單片機(jī)普遍帶有串行I/O口、多級(jí)中斷系統(tǒng)、16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，片內(nèi)ROM、RAM容量加大，且尋址范圍(fnwi)可達(dá)64KB，有的片內(nèi)還帶有A/D轉(zhuǎn)換器。由于這類(lèi)單片機(jī)的性能價(jià)格比高，所以被廣泛應(yīng)用，是目前應(yīng)用數(shù)量最多的單片機(jī)。10共六十七頁(yè)第四階段（1983年現(xiàn)在）：8位單片機(jī)鞏固發(fā)展及16位單片機(jī)、32位單片機(jī)推出階段。16位典型產(chǎn)品Intel公司的MCS-96系列

8、單片機(jī)。而32位單片機(jī)除了具有更高的集成度外，其數(shù)據(jù)處理速度比16位單片機(jī)提高許多(xdu)，性能比8位、16位單片機(jī)更加優(yōu)越。20世紀(jì)90年代單片機(jī)制造業(yè)大發(fā)展時(shí)期，Mortorola、Intel、ATMEL、德州儀器（TI）、三菱、日立、飛利浦、LG等公司開(kāi)發(fā)一大批性能優(yōu)越的單片機(jī)，極大推動(dòng)單片機(jī)的應(yīng)用。近年，又有不少新型的高集成度的單片機(jī)產(chǎn)品涌現(xiàn)出來(lái)，出現(xiàn)了產(chǎn)品豐富多彩的局面。目前，除8位單片機(jī)得到廣泛應(yīng)用外，16位單片機(jī)、32位單片機(jī)也得到廣大用戶(hù)青睞。11共六十七頁(yè)1.3 單片機(jī)的特點(diǎn)單片機(jī)是集成電路技術(shù)與微型計(jì)算機(jī)技術(shù)高速發(fā)展的產(chǎn)物(chnw)。體積小、價(jià)格低、應(yīng)用方便、穩(wěn)定可靠，

9、因此，給工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域帶來(lái)了一場(chǎng)重大革命和技術(shù)進(jìn)步。由于體積小，很容易地嵌入到系統(tǒng)之中，以實(shí)現(xiàn)各種方式的檢測(cè)、計(jì)算或控制，這一點(diǎn)，一般微機(jī)根本做不到。由于單片機(jī)本身就是一個(gè)微型計(jì)算機(jī)，因此只要在單片機(jī)的外部適當(dāng)增加一些必要的外圍擴(kuò)展電路，就可以靈活地構(gòu)成各種應(yīng)用系統(tǒng)，如工業(yè)自動(dòng)檢測(cè)監(jiān)視系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)、智能儀器儀表等。12共六十七頁(yè)為什么應(yīng)用廣泛？具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）功能齊全，應(yīng)用可靠，抗干擾能力強(qiáng)。（2）簡(jiǎn)單方便，易于普及。單片機(jī)技術(shù)是易掌握技術(shù)。應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)、組裝、調(diào)試(dio sh)已經(jīng)是一件容易的事情，工程技術(shù)人員通過(guò)學(xué)習(xí)可很快掌握其應(yīng)用設(shè)計(jì)技術(shù)。（3）發(fā)展迅速，前景

10、廣闊。短短幾十年，單片機(jī)經(jīng)過(guò)4位機(jī)、8位機(jī)、16位機(jī)、32位機(jī)等幾大發(fā)展階段。尤其是集成度高、功能日臻完善的單片機(jī)不斷問(wèn)世，使單片機(jī)在工業(yè)控制及工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域獲得長(zhǎng)足發(fā)展和大量應(yīng)用。目前，單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)愈加完美，片內(nèi)外圍功能部件越來(lái)越完善，向更高層次和更大規(guī)模的發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。13共六十七頁(yè)（4）嵌入容易，用途廣泛，體積小、性能價(jià)格比高，應(yīng)用靈活性強(qiáng)等特點(diǎn)在嵌入式微控制系統(tǒng)中具有十分重要的地位。單片機(jī)出現(xiàn)前，制作一套測(cè)控系統(tǒng)(xtng)，大量的模擬電路、數(shù)字電路、分立元件完成，以實(shí)現(xiàn)計(jì)算、判斷和控制功能。系統(tǒng)(xtng)的體積龐大，線(xiàn)路復(fù)雜，連接點(diǎn)多，易出現(xiàn)故障。單片機(jī)出現(xiàn)后，測(cè)控功能的絕

11、大部分由單片機(jī)的軟件程序?qū)崿F(xiàn)，其它電子線(xiàn)路則由片內(nèi)的外圍功能部件來(lái)替代。1.4 單片機(jī)的應(yīng)用軟硬件結(jié)合、體積小，容易嵌入到各種應(yīng)用系統(tǒng)中。得到廣泛應(yīng)用。14共六十七頁(yè)1工業(yè)檢測(cè)與控制主要應(yīng)用：工業(yè)過(guò)程控制、智能控制、設(shè)備控制、數(shù)據(jù)采集和傳輸、測(cè)試(csh)、測(cè)量、監(jiān)控等。在工業(yè)自動(dòng)化的領(lǐng)域中，機(jī)電一體化技術(shù)將發(fā)揮愈來(lái)愈重要的作用，在這種集機(jī)械、微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)為一體的綜合技術(shù)（如機(jī)器人技術(shù)）中，單片機(jī)發(fā)揮著非常重要的作用。2儀器儀表目前對(duì)儀器儀表的自動(dòng)化和智能化要求越來(lái)越高。單片機(jī)的使用有助于提高儀器儀表的精度和準(zhǔn)確度，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，減小體積而易于攜帶和使用，加速儀器儀表向數(shù)字化、智能化、多功能

12、化方向發(fā)展。15共六十七頁(yè)3消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品例如，洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)機(jī)、電風(fēng)扇、電視機(jī)、微波爐、加濕機(jī)、消毒柜等。嵌入了單片機(jī)后，功能和性能大大提高，并實(shí)現(xiàn)智能化、最優(yōu)化控制。4通訊在調(diào)制解調(diào)器、各類(lèi)手機(jī)、傳真機(jī)、程控電話(huà)交換機(jī)、信息網(wǎng)絡(luò)及各種通訊設(shè)備中，單片機(jī)也已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。5武器裝備在現(xiàn)代化的武器裝備中，如飛機(jī)、軍艦、坦克、導(dǎo)彈、魚(yú)雷(yli)制導(dǎo)、智能武器裝備、航天飛機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)，都有單片機(jī)嵌入其中。16共六十七頁(yè)6各種終端及計(jì)算機(jī)外部設(shè)備計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)終端（如銀行終端）以及計(jì)算機(jī)外部設(shè)備（如打印機(jī)、硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、繪圖機(jī)、傳真機(jī)、復(fù)印機(jī)等）中都使用了單片機(jī)作為控制器。7汽車(chē)電子設(shè)備已經(jīng)廣泛地

13、應(yīng)用在各種汽車(chē)電子設(shè)備中，如汽車(chē)安全系統(tǒng)、汽車(chē)信息系統(tǒng)、智能自動(dòng)駕駛(jish)系統(tǒng)、衛(wèi)星汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)、汽車(chē)緊急請(qǐng)求服務(wù)系統(tǒng)、汽車(chē)防撞監(jiān)控系統(tǒng)、汽車(chē)自動(dòng)診斷系統(tǒng)以及汽車(chē)黑匣子等。8分布式多機(jī)系統(tǒng)在較復(fù)雜多節(jié)點(diǎn)的測(cè)控系統(tǒng)中，常采用分布式多機(jī)系統(tǒng)。17共六十七頁(yè)一般由若干臺(tái)功能各異的單片機(jī)組成，各自完成特定的任務(wù)，它們通過(guò)串行通信相互聯(lián)系、協(xié)調(diào)工作。在這種系統(tǒng)中，單片機(jī)往往作為一個(gè)終端機(jī)，安裝在系統(tǒng)的某些節(jié)點(diǎn)上，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)的測(cè)量和控制。 從工業(yè)自動(dòng)化、自動(dòng)控制、智能儀器儀表、消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品等方面(fngmin)，直到國(guó)防尖端技術(shù)領(lǐng)域，單片機(jī)都發(fā)揮著十分重要的作用。18共六十七頁(yè)1.5 單片

14、機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)將是向大容量、高性能化，外圍電路內(nèi)裝化等方面發(fā)展。為滿(mǎn)足不同用戶(hù)的要求，各公司競(jìng)相推出能滿(mǎn)足不同需要的產(chǎn)品。1CPU的改進(jìn)（1）增加CPU數(shù)據(jù)總線(xiàn)寬度。例如，各種( zhn)16位單片機(jī)和32位單片機(jī)，數(shù)據(jù)處理能力要優(yōu)于8位單片機(jī)。另外，8位單片機(jī)內(nèi)部采用16位數(shù)據(jù)總線(xiàn)，其數(shù)據(jù)處理能力明顯優(yōu)于一般8位單片機(jī)。（2）采用雙CPU結(jié)構(gòu)，以提高數(shù)據(jù)處理能力。19共六十七頁(yè)2存儲(chǔ)器的發(fā)展（1）片內(nèi)程序存儲(chǔ)器普遍采用閃爍（Flash）存儲(chǔ)器?？刹挥猛鈹U(kuò)展程序存儲(chǔ)器，簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。（2）加大存儲(chǔ)容量。目前有的單片機(jī)片內(nèi)程序存儲(chǔ)器容量可達(dá)128KB甚至更多。3片內(nèi)I/O的改進(jìn)（1

15、）增加并行口驅(qū)動(dòng)能力，以減少外部驅(qū)動(dòng)芯片。有的單片機(jī)可以(ky)直接輸出大電流和高電壓，以便能直接驅(qū)動(dòng)LED和VFD（熒光顯示器）。（2）有些單片機(jī)設(shè)置了一些特殊的串行I/O功能，為構(gòu)成分布式、網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)提供方便條件。20共六十七頁(yè)4低功耗化CMOS化，功耗小，配置有等待狀態(tài)、睡眠狀態(tài)、關(guān)閉狀態(tài)等工作方式。消耗電流僅在A(yíng)或nA量級(jí)，適于電池供電的便攜式、手持式的儀器儀表以及其它消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品。5外圍電路內(nèi)裝化眾多外圍電路全部裝入片內(nèi)，即系統(tǒng)的單片化是目前發(fā)展趨勢(shì)之一。例如，美國(guó)Cygnal公司的C8051F020 8位單片機(jī)，內(nèi)部采用流水線(xiàn)結(jié)構(gòu)，大部分指令的完成時(shí)間為1或2個(gè)時(shí)鐘(shzhng

16、)周期，峰值處理能力為25MIPS。片上集成有8通道A/D、兩路D/A、兩路電壓比較器，內(nèi)置溫度傳感器、定時(shí)器、可編程數(shù)字交叉開(kāi)關(guān)和64個(gè)通用I/O口、電源監(jiān)測(cè)、21共六十七頁(yè)看門(mén)狗、多種類(lèi)型的串行接口（兩個(gè)UART、SPI）等。一片芯片就是一個(gè)“測(cè)控”系統(tǒng)。綜上所述，單片機(jī)正在向多功能、高性能、高速度（時(shí)鐘達(dá)40MHz）、低電壓（2.7V即可工作）、低功耗、低價(jià)格（幾元錢(qián)）、外圍電路內(nèi)裝化以及片內(nèi)程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器容量不斷增大(zn d)的方向發(fā)展。22共六十七頁(yè)1.6 MCS-51系列與AT89C5x系列單片機(jī)20世紀(jì)80年代以來(lái)，發(fā)展迅速，世界一些著名廠(chǎng)商投放市場(chǎng)的產(chǎn)品就有幾十個(gè)系列

17、，數(shù)百個(gè)品種，Intel公司的MCS-48、MCS-51，Motorola公司的6801、6802，Zilog公司的Z8系列，Rockwell公司的6501、6502等。此外，荷蘭的Philips公司、日本的NEC公司、日立公司等也相繼推出了各自的產(chǎn)品。盡管機(jī)型很多，但是在20世紀(jì)80年代以及90年代，在我國(guó)使用最多的8位單片機(jī)還是Intel公司的MCS-51系列單片機(jī)以及與其(yq)兼容的單片機(jī)（稱(chēng)為51系列單片機(jī)）。23共六十七頁(yè)1.6.1 MCS-51系列單片機(jī)MCS是Intel公司單片機(jī)的系列符號(hào)，如MCS-48、MCS-51、MCS-96系列單片機(jī)。MCS-51系列是在MCS-48系

18、列基礎(chǔ)上于20世紀(jì)80年代初發(fā)展起來(lái)的，是最早進(jìn)入我國(guó)，并在我國(guó)得到廣泛應(yīng)用的單片機(jī)主流品種。MCS-51系列單片機(jī)主要包括基本型：8031/8051/8751（低功耗型80C31/80C51/87C51）增強(qiáng)型：8032/8052/8752。已為我國(guó)廣大技術(shù)人員所熟悉(shx)和掌握。在上世紀(jì)80年代和90年代，MCS-51系列是在我國(guó)應(yīng)用最為廣泛的單片機(jī)機(jī)型之一。MCS-51系列品種豐富，經(jīng)常使用的是基本型和增強(qiáng)型。24共六十七頁(yè)（1）基本型典型產(chǎn)品：8031/8051/8751。8031內(nèi)部包括1個(gè)8位CPU、128B RAM，21個(gè)特殊功能寄存器（SFR）、4個(gè)8位并行I/O口、1個(gè)全

19、雙工串行口，2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，5個(gè)中斷源，但片內(nèi)無(wú)程序存儲(chǔ)器，需外擴(kuò)程序存儲(chǔ)器芯片。8051是在8031的基礎(chǔ)上，片內(nèi)又集成有4KB ROM作為程序存儲(chǔ)器。所以(suy)8051是一個(gè)程序不超過(guò)4KB的小系統(tǒng)。ROM內(nèi)的程序是公司制作芯片時(shí)，代為用戶(hù)燒制的。8751與8051相比，片內(nèi)集成的4KB EPROM取代了8051的4KB ROM來(lái)作為程序存儲(chǔ)器。25共六十七頁(yè)（2）增強(qiáng)型 Intel公司在基本型基礎(chǔ)上，推出增強(qiáng)型-52子系列，典型產(chǎn)品：8032/8052/8752。內(nèi)部RAM增到256B，8052、片內(nèi)程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展到8KB，16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器增至3個(gè)，6個(gè)中斷源，串行口通

20、信速率提高5倍。 表1-1列出了基本型和增強(qiáng)型的MCS-51系列單片機(jī)片內(nèi)的基本硬件資源。1.6.2 AT89C5x（AT89S5x）系列單片機(jī) 20世紀(jì)80年代中期以后，Intel精力(jngl)集中在高檔CPU芯片的開(kāi)發(fā)、研制上，淡出單片機(jī)芯片的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)。26共六十七頁(yè)27共六十七頁(yè)28MCS-51系列設(shè)計(jì)上的成功，以及較高的市場(chǎng)占有率，已成為許多廠(chǎng)家、電氣公司競(jìng)相選用的對(duì)象。Intel公司以專(zhuān)利形式把8051內(nèi)核技術(shù)轉(zhuǎn)讓給ATMEL、Philips、Cygnal、ANALOG、LG、ADI、Maxim、DALLAS等公司。生產(chǎn)的兼容機(jī)與8051兼容，采用CMOS工藝，因而常用80C51

21、系列單片機(jī)來(lái)稱(chēng)呼所有這些具有8051指令系統(tǒng)的單片機(jī)，這些兼容機(jī)的各種衍生品種統(tǒng)稱(chēng)(tngchng)為51系列單片機(jī)或簡(jiǎn)稱(chēng)為51單片機(jī)，是在8051的基礎(chǔ)上又增加一些功能模塊（稱(chēng)其為增強(qiáng)型、擴(kuò)展型子系列單片機(jī)）。共六十七頁(yè)29 近年來(lái)，世界上單片機(jī)芯片(xn pin)生產(chǎn)廠(chǎng)商推出的與8051（80C51）兼容的主要產(chǎn)品如表1-2所示。共六十七頁(yè)在眾多的衍生機(jī)型中，ATMEL公司的AT89C5x/AT89S5x系列，尤其是AT89C51/AT89S51和AT89C52/AT89S52在8位單片機(jī)市場(chǎng)中占有較大的市場(chǎng)份額。ATMEL公司1994年以E2PROM技術(shù)與Intel公司的80C51內(nèi)核(

22、ni h)的使用權(quán)進(jìn)行交換。ATMEL公司的技術(shù)優(yōu)勢(shì)是閃爍（Flash）存儲(chǔ)器技術(shù)，將Flash技術(shù)與80C51內(nèi)核相結(jié)合，形成了片內(nèi)帶有Flash存儲(chǔ)器的AT89C5x/AT89S5x系列單片機(jī)。30共六十七頁(yè)AT89C5x/AT89S5x系列與MCS-51系列在原有功能、引腳以及指令系統(tǒng)方面完全兼容。此外(cwi)，某些品種又增加了一些新的功能，如看門(mén)狗定時(shí)器WDT、ISP（在系統(tǒng)編程也稱(chēng)在線(xiàn)編程）及SPI串行接口技術(shù)等。片內(nèi)Flash存儲(chǔ)器允許在線(xiàn)（+5V）電擦除、電寫(xiě)入或使用編程器對(duì)其重復(fù)編程。另外，AT89C5x/AT89S5x單片機(jī)還支持由軟件選擇的兩種節(jié)電工作方式，非常適于低功耗

23、的場(chǎng)合。與MCS-51系列的87C51單片機(jī)相比，AT89C51/AT89S51單片機(jī)片內(nèi)的4KB Flash存儲(chǔ)器取代了87C51片內(nèi)的4KB EPROM。AT89S51片內(nèi)的Flash存儲(chǔ)器可在線(xiàn)編程或使用編程器31共六十七頁(yè)重復(fù)編程，且價(jià)格較低。因此AT89C51/AT89S51單片機(jī)作為代表性產(chǎn)品受到用戶(hù)歡迎，AT89C5x/AT89S5x單片機(jī)是目前取代MCS-51系列單片機(jī)的主流芯片之一。本書(shū)重點(diǎn)介紹AT89S51單片機(jī)的原理及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)。AT89S5x的“S”檔系列機(jī)型是ATMEL公司(n s)繼AT89C5x系列之后推出的新機(jī)型，代表性產(chǎn)品為AT89S51和AT89S52?；?/p>

24、本型的AT89C51與AT89S51以及增強(qiáng)型的AT89C52與AT89S52的硬件結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)完全相同。32共六十七頁(yè)使用AT89C51的系統(tǒng)，在保留原來(lái)軟硬件的條件下，完全可以用AT89S51直接代換。與AT89C5x系列相比，AT89S5x系列的時(shí)鐘頻率以及運(yùn)算(yn sun)速度有了較大的提高，例如，AT89S51工作頻率的上限為24MHz，而AT89S51則為33MHz。AT89S51片內(nèi)集成有雙數(shù)據(jù)指針DPTR，看門(mén)狗定時(shí)器、具有低功耗空閑工作方式和掉電工作方式。目前，AT89S5x系列已逐漸取代AT89C5x系列。表1-3為ATMEL公司AT89C5x/AT89S5x系列單片機(jī)

25、主要產(chǎn)品片內(nèi)硬件資源。由于種類(lèi)多，要依據(jù)實(shí)際需求來(lái)選擇合適的型號(hào)。33共六十七頁(yè)34共六十七頁(yè)表1-3 AT89C1051與AT89C2051為低檔機(jī)型，均為20只引腳。當(dāng)?shù)蜋n機(jī)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)需求時(shí)，就不要采用較高檔次的機(jī)型。例如，當(dāng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，僅僅需要一個(gè)定時(shí)器和幾位數(shù)字量輸出，那么選擇AT89C1051或AT89C2051即可，不需選擇AT89S51或AT89S52，因?yàn)楹笳咭惹罢叩膬r(jià)格高，且前者體積也小。如對(duì)程序(chngx)存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的容量要求較高，還要單片機(jī)運(yùn)行速度盡量要快，可考慮選擇AT89S51 /AT89S52，因?yàn)樗鼈兊淖罡吖ぷ鲿r(shí)鐘頻率為33MHz。當(dāng)程序需要多于8KB以

26、上的空間可考慮選用片內(nèi)Flash容量20KB的AT89C55。35共六十七頁(yè)表1-3中，“LV”代表低電壓，它與AT89S51的主要差別是其工作時(shí)鐘頻率為12MHz，工作電壓為2.76V，編程電壓VPP為12V。AT89LV51的低電壓電源工作條件(tiojin)可使其在便攜式、袖珍式、無(wú)交流電源供電的環(huán)境中應(yīng)用，特別適于電池供電的儀器儀表和各種野外操作的設(shè)備中。盡管AT89C5x/AT89S5x系列單片機(jī)有多種機(jī)型，但掌握好基本型AT89S51單片機(jī)十分重要，因?yàn)樗鼈兪蔷哂?051內(nèi)核的各種型號(hào)單片機(jī)的基礎(chǔ)，最具典型性和代表性，同時(shí)也是各種增強(qiáng)型、擴(kuò)展型等衍生品種的基礎(chǔ)。本書(shū)以AT89S51

27、作為51單片機(jī)的代表性機(jī)型來(lái)介紹單片機(jī)的原理及應(yīng)用。36共六十七頁(yè)在我國(guó)，除8位單片機(jī)得到廣泛應(yīng)用外，16位單片機(jī)也得到了廣大用戶(hù)的青睞，例如，美國(guó)TI公司的16位單片機(jī)MSP430和臺(tái)灣的凌陽(yáng)16位單片機(jī)。本身帶有A/D轉(zhuǎn)換器，一片芯片就構(gòu)成了一個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。設(shè)計(jì)使用非常方便。盡管這樣，16位單片機(jī)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有8位單片機(jī)應(yīng)用的那樣廣泛和普及，因?yàn)槟壳暗闹饕獞?yīng)用中，8位單片機(jī)的性能已能夠滿(mǎn)足大部分的實(shí)際需求(xqi)，況且8位單片機(jī)的性能價(jià)格比也較好。在眾多廠(chǎng)家生產(chǎn)的各種不同的8位單片機(jī)中，與MCS-51系列單片機(jī)兼容的各種51單片機(jī)，目前仍然是8位單片機(jī)的主流品種，若干年內(nèi)仍是自動(dòng)化、機(jī)電一

28、體化、儀器儀表、工業(yè)檢測(cè)控制應(yīng)用的主角。37共六十七頁(yè)1.7 其他的51單片機(jī) 世界各半導(dǎo)體器件廠(chǎng)家推出的以8051為內(nèi)核的，各種集成度高、功能強(qiáng)的的增強(qiáng)型單片機(jī)。這些單片機(jī)目前也得到廣大設(shè)計(jì)工程師的青睞。1.7.1 ADC812單片機(jī) 美國(guó)ADI(Analog Devicelnc)公司生產(chǎn)的高性能單片機(jī)，內(nèi)部包含高精度的自校準(zhǔn)8通道12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，2通道12位數(shù)模轉(zhuǎn)換器以及可編程的8位的與8051單片機(jī)兼容的MCU內(nèi)核，指令系統(tǒng)與MCS-51系列兼容。片內(nèi)有8KB Flash程序存儲(chǔ)器、640B Flash數(shù)據(jù)(shj)存儲(chǔ)器、256B數(shù)據(jù)SRAM(支持可編程)。38共六十七頁(yè) 片內(nèi)集成看

29、門(mén)狗定時(shí)器、電源監(jiān)視器以及ADCDMA功能。為多處理器接口和I/O擴(kuò)展提供了32條可編程的I/O線(xiàn)、包含有與I2C兼容的串行接口、SPI串行接口和標(biāo)準(zhǔn)UART串行接口I/O。 ADC812的MCU內(nèi)核和模數(shù)轉(zhuǎn)換器均設(shè)有正常、空閑和掉電工作模式，軟件可控制從正常模式到空閑模式，也可切換到更省電的掉電模式。掉電模式，消耗總電流約5A。1.7.2 C8051Fxxx單片機(jī) 美國(guó)Cygnal公司產(chǎn)品(chnpn)，集成度高，8051內(nèi)核。 典型產(chǎn)品為C8051F020。內(nèi)部采用流水線(xiàn)結(jié)構(gòu)，大部分指令的完成時(shí)間為1或2個(gè)時(shí)鐘周期，峰值處理能力為25MIPS。39共六十七頁(yè)片內(nèi)資源：1個(gè)8位ADC、1個(gè)1

30、2位ADC、1個(gè)雙12位DAC；64kB片內(nèi)Flash程序存儲(chǔ)器，256B RAM，128B SFR；8個(gè)IO端口共64根IO口線(xiàn)；5個(gè)16位通用定時(shí)器；5個(gè)捕捉比較模塊的可編程計(jì)數(shù)定時(shí)器陣列（PCA），1個(gè)UART串行口、1個(gè)SMBus/ I2C串口、1個(gè)SPI串行口；2路電壓比較器，VDD監(jiān)視器(電源監(jiān)測(cè))，內(nèi)置溫度傳感器。C8051Fxxx單片機(jī)最突出的改進(jìn)(gijn)是引入了數(shù)字交叉開(kāi)關(guān)。數(shù)字交叉開(kāi)關(guān)，改變以往內(nèi)部功能與外部引腳的固定對(duì)應(yīng)關(guān)系。它是一個(gè)大的數(shù)字開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)，允許將內(nèi)部數(shù)字系統(tǒng)40共六十七頁(yè)資源分配給端口I/O引腳。與具有標(biāo)準(zhǔn)復(fù)用數(shù)字I/O的單片機(jī)不同，該結(jié)構(gòu)可支持所有功能組

31、合?？赏ㄟ^(guò)設(shè)置(shzh)交叉開(kāi)關(guān)控制寄存器將片內(nèi)計(jì)數(shù)器/定時(shí)器、串行總線(xiàn)、硬件中斷、ADC轉(zhuǎn)換啟動(dòng)輸入、比較器輸出及單片機(jī)內(nèi)部的其它數(shù)字信號(hào)配置為出現(xiàn)在端口I/O引腳。允許用戶(hù)根據(jù)自己的特定應(yīng)用，選擇通用端口I/O和所需數(shù)字資源的組合。 1.7.3 臺(tái)灣華邦公司W(wǎng)78系列和W77系列單片機(jī)臺(tái)灣華邦公司(Winbond) W78系列單片機(jī)與AT89C5x系列完全兼容，W77系列為增強(qiáng)型。W77系列對(duì)8051的時(shí)序作了改進(jìn)：每個(gè)指令周期只需要4個(gè)41共六十七頁(yè)時(shí)鐘周期(zhuq)，速度提高了三倍，工作頻率最高可達(dá)40MHz。W77系列增加看門(mén)狗WatchDog、兩組UART、兩組DPTR數(shù)據(jù)指針

32、（編寫(xiě)程序非常便利）、ISP（在系統(tǒng)可編程）等功能。片內(nèi)集成了USB接口，語(yǔ)音處理等功能，具有6組外部中斷源。華邦公司的W741系列的4位單片機(jī)帶液晶驅(qū)動(dòng)，在線(xiàn)燒錄，保密性高，低工作電壓(1.2V-1.8V)。42共六十七頁(yè)1.8 AVR系列單片機(jī)與PIC系列單片機(jī)除了51單片機(jī)外，目前某些非51單片機(jī)也得到了較為(jio wi)廣泛的應(yīng)用，目前應(yīng)用較廣泛是AVR系列與PIC系列單片機(jī)，它們博采眾長(zhǎng)，具獨(dú)特技術(shù)，受到廣大設(shè)計(jì)工程師的關(guān)注。 1.8.1 AVR系列單片機(jī)AVR系列是1997年ATMEL公司挪威設(shè)計(jì)中心的A先生與V先生共同研發(fā)出的精簡(jiǎn)指令集(RISCReduced Instruct

33、ion Set Computer)的高速8位單片機(jī)，簡(jiǎn)稱(chēng)AVR。特點(diǎn)如下：（1）高速、高可靠性、功能強(qiáng)、低功耗和低價(jià)位。43共六十七頁(yè)早期單片機(jī)采取穩(wěn)妥方案：即采用較高的分頻系數(shù)對(duì)時(shí)鐘分頻，使指令周期長(zhǎng)，執(zhí)行速度慢。以后的單片機(jī)雖采用提高時(shí)鐘頻率和縮小分頻系數(shù)等措施，但這種狀態(tài)并未被徹底改觀(guān)(例如51單片機(jī))。雖有某些精簡(jiǎn)指令集單片機(jī)問(wèn)世，但依舊沿襲對(duì)時(shí)鐘分頻的作法。 AVR單片機(jī)的推出，徹底打破這種舊設(shè)計(jì)格局，廢除了機(jī)器周期，拋棄復(fù)雜指令計(jì)算機(jī)(CISC)追求指令完備的做法。采用精簡(jiǎn)指令集，以字作為(zuwi)指令長(zhǎng)度單位，將操作數(shù)與操44共六十七頁(yè)作碼安排在一字之中，指令長(zhǎng)度固定、指令格式

34、與種類(lèi)相對(duì)較少、尋址方式也相對(duì)較少，絕大部分指令都為單周期指令。取指周期短，又可預(yù)取指令，實(shí)現(xiàn)流水作業(yè)(lishu zu y)，故可高速執(zhí)行指令。當(dāng)然這種“高速度”是以高可靠性來(lái)保障的。（2）采用片內(nèi)Flash存儲(chǔ)器給用戶(hù)的開(kāi)發(fā)帶來(lái)方便。片內(nèi)大容量的RAM不僅能滿(mǎn)足一般場(chǎng)合的使用，同時(shí)也更有效的支持使用高級(jí)語(yǔ)言開(kāi)發(fā)系統(tǒng)程序，并可像MCS-51單片機(jī)那樣擴(kuò)展外部RAM。 45共六十七頁(yè)（3）豐富的片內(nèi)外設(shè)。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、看門(mén)狗電路、低電壓檢測(cè)電路BOD，多個(gè)復(fù)位源(自動(dòng)上下電復(fù)位、外部復(fù)位、看門(mén)狗復(fù)位、BOD復(fù)位)，可設(shè)置的啟動(dòng)后延時(shí)運(yùn)行程序(chngx)，增強(qiáng)了單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的可靠性。多種串

35、口：如通用的異步串行口（UART），面向字節(jié)的高速硬件串行接口TWI（與I2C接口兼容）、SPI。此外還有ADC、PWM等部件。46共六十七頁(yè)（4）I/O口功能強(qiáng)、驅(qū)動(dòng)能力大。AVR的工業(yè)級(jí)產(chǎn)品，具有大電流(最大可達(dá)40mA)，驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，可省去功率驅(qū)動(dòng)器件，直接驅(qū)動(dòng)可控硅SSR或繼電器。AVR單片機(jī)的I/O口能正確反映I/O口輸入/輸出的真實(shí)情況。I/O口的輸入可設(shè)定為三態(tài)高阻抗輸入或帶上拉電阻輸入，以便于滿(mǎn)足各種多功能I/O口應(yīng)用(yngyng)的需要，具備10mA-20mA灌電流的能力。（5）低功耗。具有省電功能(Power Down)及休眠功能(Idle)的低功耗的工作方式。一般耗電在

36、12.5 mA；典型功耗，WDT關(guān)閉時(shí)為100nA，更適用于電池供電。47共六十七頁(yè)有的器件最低1.8V即可工作。 （6）支持程序的在系統(tǒng)編程（ISPIn System Program）即在線(xiàn)編程，開(kāi)發(fā)門(mén)檻較低。只需一條ISP并口下載線(xiàn)，就可以把程序?qū)懭階VR單片機(jī)，所以使用AVR門(mén)檻低、花錢(qián)少。其中MEGA系列還支持在線(xiàn)應(yīng)用編程（IAP，可在線(xiàn)升級(jí)或銷(xiāo)毀應(yīng)用程序）。（7） 程序保密性好，不可破解(p ji)的位加密鎖Lock Bit技術(shù)，且具有多重密碼保護(hù)鎖死(Lock)功能，使得用戶(hù)編寫(xiě)的應(yīng)用程序不被讀出。48共六十七頁(yè)AVR單片機(jī)系列全，3個(gè)檔次，適于各種( zhn)不同要求：（1）低檔

37、Tiny系列: Tiny11/12/13/15/26/28等； （2）中檔AT90S系列: AT90S1200/2313/8515/8535等； （3）高檔ATmega系列: 有ATmega8/16/32/64/128（ 存儲(chǔ)容量為8/16/32/64/128 KB）以及ATmega8515/8535等。1.8.2 PIC系列單片機(jī)美國(guó)Microchip公司的產(chǎn)品。特性如下：（1）最大的特點(diǎn)是從實(shí)際出發(fā)，重視性能價(jià)格比，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出多種型號(hào)來(lái)滿(mǎn)足應(yīng)用需求。例如，一個(gè)摩托車(chē)的點(diǎn)火器需要一個(gè)I/O較少、RAM及程序存儲(chǔ)空間不大、可靠性49共六十七頁(yè)較高的小型單片機(jī)，若用40腳功能強(qiáng)的單片機(jī)，投資大，

38、使用也不方便(fngbin)。PIC系列從低到高有幾十個(gè)型號(hào)。其中，PIC12C508單片機(jī)僅有8個(gè)引腳，是世界最小的單片機(jī)。有512字節(jié)ROM、25字節(jié)RAM、一個(gè)8位定時(shí)器、一根輸入線(xiàn)、5根I/O線(xiàn)，價(jià)格非常便宜。用在摩托車(chē)點(diǎn)火器非常適合。PIC的高檔型，如PIC16C74（尚不是最高檔型號(hào)）有40個(gè)引腳，其內(nèi)部資源為ROM共4K、192字節(jié)RAM、8路A/D、3個(gè)8位定時(shí)器、2個(gè)CCP模塊、3個(gè)串行口、1個(gè)并行口、11個(gè)中斷源、33個(gè)I/O腳?？梢院推渌放频母邫n型號(hào)媲美。50共六十七頁(yè)（2）精簡(jiǎn)指令集使執(zhí)行效率大為提高。PIC系列8位單片機(jī)采用精簡(jiǎn)指令集（RISC），數(shù)據(jù)總線(xiàn)和指令總線(xiàn)

39、分離的哈佛總線(xiàn)（Harvard）結(jié)構(gòu)，指令單字長(zhǎng)，且允許指令代碼的位數(shù)可多于8位的數(shù)據(jù)位數(shù)，這與傳統(tǒng)的采用復(fù)雜指令結(jié)構(gòu)（CISC）結(jié)構(gòu)的8位單片機(jī)相比，可以達(dá)到2:1的代碼壓縮，速度提高4倍。（3） 優(yōu)越的開(kāi)發(fā)環(huán)境。51單片機(jī)的開(kāi)發(fā)系統(tǒng)大都采用高檔型仿真低檔型，實(shí)時(shí)性不理想(lxing)。PIC推出一款新型號(hào)單片機(jī)的同時(shí)推出相應(yīng)的仿真芯片，所有的開(kāi)發(fā)系統(tǒng)由專(zhuān)用的仿真芯片支持，實(shí)時(shí)性非常好。51共六十七頁(yè)（4）其引腳具有防瞬態(tài)能力，通過(guò)限流電阻可以接至220V交流電源，可直接與繼電器控制電路相連，無(wú)須光電耦合器隔離，給應(yīng)用帶來(lái)極大方便。（5）保密性好。PIC以保密熔絲來(lái)保護(hù)代碼(di m)，用戶(hù)

40、在燒入代碼(di m)后熔斷熔絲，別人再也無(wú)法讀出，除非恢復(fù)熔絲。目前，PIC采用熔絲深埋工藝，恢復(fù)熔絲的可能性極小。（6）片內(nèi)集成了看門(mén)狗定時(shí)器，可以用來(lái)提高程序運(yùn)行的可靠性。52共六十七頁(yè)（7）設(shè)有休眠(ximin)和省電工作方式。可大大降低系統(tǒng)功耗并可采用電池供電。PIC單片機(jī)分低檔型、中檔型和高檔型：（1）低檔8位單片機(jī)PIC12C5XXX16C5X系列。PIC16C5X系列最早在市場(chǎng)上得到發(fā)展，價(jià)格低，有較完善的開(kāi)發(fā)手段，因此在國(guó)內(nèi)應(yīng)用最為廣泛；而PIC12C5XX是世界第一個(gè)8腳低價(jià)位單片機(jī)可用于簡(jiǎn)單的智能控制等要求體積小的場(chǎng)合，前景廣闊。53共六十七頁(yè)（2）中檔8位單片機(jī)PIC1

41、2C6XX/PIC16CXXX系列。PIC中檔產(chǎn)品是Microchip公司近年來(lái)重點(diǎn)發(fā)展的系列產(chǎn)品，品種最為豐富，其性能比低檔產(chǎn)品有所提高，增加了中斷功能，指令周期可達(dá)到200ns，帶AD，內(nèi)部E2PROM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，雙時(shí)鐘工作，比較輸出，捕捉輸入，PWM輸出，I2C和SPI接口，異步串行接口（UART），模擬電壓比較器及LCD驅(qū)動(dòng)等等，其封裝從8腳到68腳，可用于高、中、低檔的電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，價(jià)格(jig)適中，廣泛應(yīng)用在各類(lèi)電子產(chǎn)品中。54共六十七頁(yè)（3）高檔8位單片機(jī)PIC17CXX系列。適合高級(jí)復(fù)雜系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品，在中檔位單片機(jī)的基礎(chǔ)上增加了硬件乘法器，指令周期可達(dá)成160ns，它是目

42、前世界上8位單片機(jī)中性?xún)r(jià)比最高的機(jī)種，可用于高、中檔產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，如電機(jī)控制(kngzh)等。1.9 各類(lèi)嵌入式處理器簡(jiǎn)介隨著集成電路技術(shù)及電子技術(shù)的飛速發(fā)展，各種體系結(jié)構(gòu)的處理器品種繁多，且都嵌入到系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)傳輸和控制功能，各類(lèi)嵌入式處理器為核心的嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用，是當(dāng)今電子信息技術(shù)應(yīng)用的一大熱點(diǎn)。55共六十七頁(yè)具有各種不同體系結(jié)構(gòu)的處理器，構(gòu)成了嵌入式處理器家族(jiz)，是嵌入式系統(tǒng)的核心。全世界嵌入式處理器的品種總量已經(jīng)超過(guò)1000多種，按體系結(jié)構(gòu)主要分為如下幾類(lèi)：嵌入式微控制器（單片機(jī)）、嵌入式數(shù)字信號(hào)處理器（簡(jiǎn)稱(chēng)DSP）、嵌入式微處理器以及片上系統(tǒng)（SOC）等。56共六

43、十七頁(yè)1.9.1 嵌入式微控制器（單片機(jī)）將用于測(cè)控目的的計(jì)算機(jī)小系統(tǒng)集成到一塊芯片中。一般以某一種微處理器內(nèi)核為核心，片內(nèi)集成 ROM/EPROM、RAM、總線(xiàn)及總線(xiàn)控制邏輯、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、WatchDog、I/O、串行口、脈寬調(diào)制輸出、A/D、D/A、Flash存儲(chǔ)器等各種必要的功能部件和外設(shè)。一個(gè)系列的單片機(jī)具有多種衍生產(chǎn)品，每種衍生產(chǎn)品的處理器內(nèi)核都是一樣的，不同的是存儲(chǔ)器和外設(shè)的配置及封裝。使單片機(jī)與需求相匹配，減少功耗和成本。單片機(jī)最大特點(diǎn)是單片化，價(jià)廉，功耗和成本下降、可靠性提高。是目前(mqin)嵌入式系統(tǒng)工業(yè)的主流。57共六十七頁(yè)1.9.2 嵌入式DSP處理器(DSP)DSP

44、（Digital Signal Processor)，非常擅長(zhǎng)于高速實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字信號(hào)處理運(yùn)算（如數(shù)字濾波、FFT、頻譜分析等）。由于硬件結(jié)構(gòu)和指令的特殊設(shè)計(jì)，使其能夠高速完成各種數(shù)字信號(hào)處理算法。1981年，TI公司研制出TMS320系列的首片低成本、高性能DSP處理器芯片，使DSP技術(shù)向前跨出意義重大的一步。上世紀(jì)(shj)90年代，由于無(wú)線(xiàn)通信、各種網(wǎng)絡(luò)通信、多媒體技術(shù)的普及和應(yīng)用，高清晰度數(shù)字電視的研究，極大地刺激了58共六十七頁(yè)DSP在工程上的推廣應(yīng)用。DSP大量進(jìn)入嵌入式領(lǐng)域。推動(dòng)DSP快速發(fā)展的是嵌入式系統(tǒng)的智能化，例如各種帶有智能邏輯的消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品(chnpn)，生物信息識(shí)別終端，

45、實(shí)時(shí)語(yǔ)音壓解系統(tǒng)、數(shù)字圖像處理等。這類(lèi)智能化算法一般都是運(yùn)算量較大，特別是向量運(yùn)算、指針線(xiàn)性尋址等較多，而這些正是DSP的長(zhǎng)處所在。但在一些實(shí)時(shí)性要求很高的場(chǎng)合，單片DSP的處理能力還是不能滿(mǎn)足要求。因此，又研制出了多總線(xiàn)、多流水線(xiàn)和并行處理的包含多個(gè)DSP處理器的芯片，大大提高了系統(tǒng)的性能。與單片機(jī)相比，DSP的高速運(yùn)算能力和多總線(xiàn)，處理的算法的復(fù)雜度和大的數(shù)據(jù)處理流量是單片機(jī)不可企及的。59共六十七頁(yè)DSP的主要廠(chǎng)商有美國(guó)TI、ADI、Motorola、Zilog等公司。TI公司位居榜首，占全球DSP市場(chǎng)約60左右。DSP代表性的產(chǎn)品是TI公司的TMS320系列。TMS320系列處理器包括

46、用于控領(lǐng)域的C2000系列，移動(dòng)通信的C5000系列，以及應(yīng)用在通信和數(shù)字圖像處理的C6000系列等。今天，隨著全球信息化和Internet網(wǎng)的普及，多媒體技術(shù)的廣泛應(yīng)用，尖端技術(shù)向民用領(lǐng)域迅速的轉(zhuǎn)移，數(shù)字技術(shù)大范圍進(jìn)入消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品，使DSP不斷(bdun)更新?lián)Q代，性能指標(biāo)不斷(bdun)提高，價(jià)格不斷(bdun)下降，已成為新興科技：通信、多媒體系統(tǒng)、消費(fèi)電子、醫(yī)用電子等飛速發(fā)展的推動(dòng)力量，60共六十七頁(yè)力，據(jù)國(guó)際著名市場(chǎng)調(diào)查研究公司Forward Concepts 發(fā)布的一份統(tǒng)計(jì)和預(yù)測(cè)報(bào)告(bogo)顯示，目前世界DSP產(chǎn)品市場(chǎng)每年正以30的增幅大幅度增長(zhǎng)，是目前最有發(fā)展和應(yīng)用前景的嵌入式處理器之一。1.9.3 嵌入式微處理器嵌入式微處理器(Embedded MicroProcessor Unit， EMPU)的基礎(chǔ)是通用計(jì)算機(jī)中的CPU。與單片機(jī)相比，單片機(jī)本身（或稍加擴(kuò)展）就是一個(gè)小的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，可獨(dú)立運(yùn)行，具有完整