在上一节的芝识课堂中,我们带大家简单回顾了微控制器发展的历史,同时介绍了微控制器的发展还必须满足五个基本要素,下面我们就来继续跟大家介绍这五个要素都分别是什么。
1. CPU(计算、控制)
微控制器五要素中的第一个,也是最关键的一个是负责计算和控制的CPU。它被称为“微控制器的中心”或“微控制器的大脑”。一般来讲,CPU是由C(Central/中央)、P(Processing/处理)和U(Unit/单元)三个字母组合而成。由于需要处理中心数据,因此,CPU又被称为中央处理器,可以说它是一个处理器最核心的部分。
2. 存储器
微控制器的关键作用之一就是对数据进行处理,只要有数据的地方就要有存储数据的单元。因此,微控制器五要素中的第二个,就是负责存储的存储器。存储器最直接的操作有两个:即记忆和读取存储的数据和指令。通常,“记忆”或“读取”操作都是由CPU的信号来选择的。在微控制器的技术术语中,我们把“记忆”的操作称为“写入”,因为这个过程中CPU要向存储器发出“写入”的指令。而“读取”操作之所以被称为“读取”,是因为它的动作是从存储器中读取数据。
在微控制器的存储单元中通常分为代码区和数据区,代码区是放置程序的地方,用于存放微控制器自身需要执行的程序,数据区是放置数据的地方,存放各种需要处理和处理后的数据。微控制器中存储器有两种类型:可以读取和写入数据的RAM(随机存取存储器),和只能读取数据的ROM(只读存储器)。根据用途的不同,RAM和ROM有多种类型。通常,RAM在关闭电源会丢失存储的数据,但ROM不会在关闭电源后丢失数据。
3/4. 输入和输出端口
五个要素中的第三和第四分别是输入和输出(I/O)。I/O是外部设备与微控制器之间进行数据和信号交换的通道。在微控制器设计中需要有专用于外部设备的外围电路,它们执行数据的输入、输出和通信。输入和输出对应的基本操作包括CPU的读和写,输入/输出称为端口,其地址称为端口地址。根据与外部设备的数据和信号交换功能不同,需要分为输入端口和输出端口。
5. 总线
CPU、存储器和I/O功能构成了一个微控制器的基本内部功能单元,但只有通过布线将CPU、存储器和I/O连接起来,使信号可以在各个单元流通,才能实现微控制器的控制,因此,微控制器的第五个要素就是总线。下图是一个微控制器信号流的示例。微控制器的各项功能都由多条信号线连接,这些信号线被称为总线。
在微控制器内部的总线类型有三种:数据总线、地址总线和控制总线。每条总线上的通信都是在另一条总线的配合下进行的。
如今,微控制器的应用几乎无处不在,经过几十年的发展,它不仅功能强大,且类型也非常多样化。通过今天的介绍,你是不是对微控制器又有了更透彻的理解?在后续的芝识课堂中,我们还将跟大家分享更多微控制器相关的知识,大家敬请期待吧。