-单片机基本结构与工作原理

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1、第二章单片机基本结构与工作原理2·1典型单片机由哪几部分组成？各部分的基本功能是什么?答:一个典型单片机，由CPU系统、CPU外围单元、基本功能单元和外围扩展单元电路组成。(l)CPU系统CPU系统包括了CPU、时钟系统、复位电路和总线控制逻辑。①CPU。在单片机中的CPU与通用CPU不同。它是按照面向测控对象、嵌入式应用和单芯片结构要求专门设计的，要保证有突出的控制功能。②时钟系统。时钟系统要满足CPU及片内各单元电路对时钟的要求;同时，在CMOS单片机中要满足功耗管理对时钟系统电路的可控要求。③复位电路。能满足上电复位和信号控制复位的最简化电路。④

2、总线控制逻辑。总线控制逻辑要满足CPU对内部总线和外部总线的控制。内部总线控制用以实现片内各单元电路的协调操作;外部总线控制用于单片机外围扩展时的操作管理。(2)CPU外围单元CPU外围单元是与CPU运行直接相关的单元电路，与CPT构成了单片机的最小系统。①程序存储器ROM。程序存储器为只读存储器ROM(ReadlOnlyMemory)，用于固化单片机的应用程序代码和存放一些表格、常数。②数据存储器RAM。由于面向测控系统，单片机申的数据存储器容量较小，通常都不多于256B，而且都使用静态随机存储器SRAM(StaticRandomAccessMemo

3、ry)。③输入/输出(1/0)端口。I/O端口是计算机的输入/输出接口。单片机中的I/O端口都是芯片的输入/输出引脚。这些I/O端口分为以下几种类型:●总线输入/输出端口。●用户I/O端口。由用户用于外部电路的输入/输出控制。●片内功能单元的输入/输出端口。例如，定时器/计数器的计数输入、外部中断源输入等。为了减少引脚数量，单片机的I/O端口都有复用功能。例如，不使用外部总线时，总线端口可用做用户I/O端口。④操作管理寄存器。操作管理寄存器是用于单片机内各功能单元的运行控制和管理的寄存器单元。片内每个功能单元都对应有一个或多个操作管理寄存器，可通过指令

4、系统对其编程操作，以实现这些功能单元的方式设置、启动运行和状态读取等。(3)基本功能单元基本功能单元是满足单片机测控功能要求的基本计算机外围电路，是用来完善和扩大计算机功能的一些基本电路，如定时器/计数器、中断系统和串行通信接口等。CPU、CPU外围和基本功能电路组成了单片机的基础部分，形成了单片机系列的基核。(4)外围扩展单元电路外围扩展单元电路是满足不同嵌入式应用要求的外围功能电路扩展，如满足数据采集要求而扩展的ADC，满足伺服驱动控制的PWM和满足程序可靠运行的监视定时器WDT(WatchDogTimer)等。通常，每个系列单片机都有自己的基核，

5、即在基核上扩展不同的外围。2·2单片机片内有许多电路单元，CPU对这些电路单元的运行操作采取了什么样的管理办法?答:单片机是一个完善的面向测控对象的计算机系统。除了基本计算机系统单元电路外，还有许多用于测控对象要求的功能单元，以及根据嵌入式应用要求的形形色色外围电路单元。这些电路单元的应用管理十分复杂，是单片机应用中必须解决的课题。(1)集中的归一化操作管理寄存器为解决单片机内部各电路单元的操作管理，通常都采用集中的归一化操作管理寄存器。①按可编程应用集成器件的运行操作方式，设置专门操作管理的寄存器来实现电路单元的方式设置、启动、控制和状态查询等。②设

6、置集中的操作管理寄存器空间，集申所有单元电路的操作寄存器，并且形成统一规范的归一化操作界面(如寻址方式和操作指令等)。③尽可能设置在片内RAM空间上，这样可实现与通用寄存器一样方便而快捷的操作。(2)统一成单片机中的特殊功能寄存器(SFR)按照上述集中的归一化原则，单片机中普遍将操作管理寄存器统一成特殊功能寄存器SFR(SpecialFunctionRegisters)，以区别于通用寄存器。采用SFR操作管理方式后，单片机内各种单元电路都可按照可编程集成器件的运行管理方式，通过对SFR的读、写来实现操作管理。按照应用特性区分，可编程集成器件的操作管理寄

7、存器有以下几类:①方式寄存器。设置器件的应用方式，如设定定时器/计数器的定时或计数方式等。②控制寄存器。控制器件的运行操作，如控制定时器/计数器的启动和停止等。③状态寄存器。显示器件运行时的状态，如计数器是否溢出等。④数据寄存器。器件运行操作时用于传送数据的寄存器，如存放计数结果数据等。在单片机中，许多功能单元的运行操作内容不多，通常都将方式设置、操作控制和状态标志合并成一个寄存器。方式设置、操作控制与状态标志都通过对某些定义位来实现。例如，80C51中的定时器/计数器单元，只使用了半个控制寄存器TCON和一个方式寄存器TMOD来管理两个定时器/计数器

8、T0和Tl的所有操作。寄存器中包括有方式设置位、定时/计数选择位、内/外部启动控制选择位、启/