嵌入式微控制器介绍..
mcu01微控制器概述
© 江苏师范大学物理与电子工程学院 陈斯 chensism@
作业
利用20分钟上网搜索资料，完成下列任务：
U厂商的Web 网页 登录其网站，了解其MCU的型号、特点等信息 搜索至少两个公司，每个公司一个型号的MCU信息 把公司网址、MCU型号、特点简介（中英文皆可） 两个公司中其中一个必须为Freescale
chensism@
1.4 新型S08微控制器优势
1. 技术成熟、高可靠、高性能、抗干扰和电磁 兼容性强、内部资源丰富，且种类齐全，选择 余地大、新产品多； 2. 开发技术先进且费用低廉，可提供免费的集 成开发环境和免费的开发调试器； 3. 支持C高级语言开发，并进行了硬件和软件 优化，效率较高 4. 可平滑完成从8位MCU到32位MCU核心的 转移，它们的管脚兼容、开发环境不变。
汇编 or C语言?
汇编语言是一种用文字助记符来表示机器指令的符 号语言，是最接近机器码的一种语言。其主要优点是 占用资源少、程序执行效率高。但是不同的CPU，其汇 编语言可能有所差异，所以不易移植。 C语言是一种结构化的高级语言。其优点是可读性好 ，移植容易，是普遍使用的一种计算机语言。缺点是 占用资源较多，执行效率没有汇编高。 用C语言进行单片机程序设计是单片机开发与应用的 必然趋势。所以作为一个技术全面并涉足较大规模 的软件系统开发的单片机开发人员最好能够掌握基本 的C语言编程。
51单片机基础知识
51单片机基础知识单片机作为一种嵌入式微控制器，具有广泛的应用领域和技术需求。
本文将介绍51单片机的基础知识，包括其概述、硬件结构、编程语言和开发环境等内容。
通过本文的学习，读者可以对51单片机有初步了解，并为之后的学习和应用打下基础。
一、概述51单片机，是指Intel公司开发的一种8位微处理器。
它以其简单、稳定和可靠的特点，成为嵌入式系统开发中最常用的单片机之一。
51单片机由存储器、中央处理器、输入输出端口、计时器/计数器和各种外围设备组成。
二、硬件结构51单片机的硬件结构主要包括中央处理器、存储器、输入输出端口和计时器/计数器。
1.中央处理器51单片机的中央处理器是一种基于哈佛架构的8位微处理器，具有高性能和低功耗的特点。
它可以执行指令、进行算术逻辑运算和控制外围设备的工作。
2.存储器51单片机的存储器包括程序存储器和数据存储器。
程序存储器用来存储运行的程序代码，而数据存储器用于存储程序需要的数据。
3.输入输出端口51单片机通过输入输出端口与外部设备进行通信。
输入端口用于接收外部信号，输出端口用于输出控制信号。
4.计时器/计数器51单片机内置了多个计时器/计数器，用于定时和计数应用。
它们可以实现精确的时间控制，并为系统提供准确的时间基准。
三、编程语言51单片机的常用编程语言有汇编语言和C语言。
汇编语言是51单片机最早的编程语言，它直接与硬件进行交互，执行效率高。
而C语言是一种高级编程语言，具有结构化、可移植等特点，编写的程序更加易读易维护。
1.汇编语言汇编语言是一种低级别的编程语言，需要程序员直接处理寄存器和内存地址。
它的语法相对复杂，但可以更直接地控制硬件资源，实现更高效的程序执行。
2.C语言C语言是一种结构化的高级编程语言，具有简洁、易读和可移植等特点。
C语言程序需要通过编译器将源代码转化为机器指令，然后才能在51单片机上运行。
四、开发环境51单片机的开发环境包括硬件开发工具和软件开发工具。
STM32开发板介绍
STM32开发板介绍STM32开发板是STMicroelectronics（意法半导体）公司生产的一系列基于ARM Cortex-M处理器架构的嵌入式微控制器。
STM32系列开发板为嵌入式系统设计师提供了丰富的外设和强大的处理能力，广泛应用于工业自动化、医疗设备、消费类电子产品、通信设备等领域。
首先，STM32开发板具有广泛的型号选择。
STMicroelectronics提供了几十个不同型号的STM32微控制器，包括STM32F0、STM32F1、STM32F2、STM32F3、STM32F4、STM32F7、STM32L0、STM32L1、STM32L4等系列。
每个系列又有多个具体型号可供选择，满足不同需求的设计师的要求。
其次，STM32开发板具有丰富的外设功能。
除了基本的GPIO、USART、I2C、SPI等通用外设之外，STM32开发板还提供了更多的专用外设，如ADC（模数转换器）、DAC（数模转换器）、定时器和计数器、PWM（脉宽调制）控制器、USB接口、以太网控制器等。
这些外设使得STM32开发板可以同时处理多种不同的输入和输出信号，提高系统设计的灵活性和可扩展性。
第三，STM32开发板具有强大的处理能力。
基于Cortex-M处理器架构，STM32微控制器具有高效的指令集、低功耗和高性能特性。
处理器速度可以从几十MHz到几百MHz不等，具备不同级别的性能。
高性能的处理能力使得STM32开发板可以处理复杂的算法和实时任务，例如数字信号处理、运动控制和图形处理。
第四，STM32开发板支持丰富的开发平台。
STMicroelectronics提供了STM32Cube软件套件，该套件包括了一系列的驱动程序、中间件和应用程序示例，能够帮助设计师更快速地开发基于STM32的应用。
此外，还有基于Eclipse的集成开发环境（IDE）和ST-LINK调试工具，可以方便地进行软件开发和调试。
另外，STM32开发板还兼容其他多种开发工具和软件包，如Keil MDK、IAR Embedded Workbench等。
stm32单片机的工作原理
stm32单片机的工作原理STM32单片机是一款广泛应用于嵌入式系统的微控制器，具有高性能、低功耗和丰富的外设资源等特点。
本文将详细介绍STM32单片机的工作原理，并对其各个部分进行解析。
一、概述STM32单片机是由意法半导体（STMicroelectronics）公司开发的一款32位微控制器。
它采用了先进的ARM Cortex-M内核，非常适用于嵌入式控制应用。
STM32单片机具有丰富的外设资源，如通用IO口、定时器、通信接口（如USART、SPI、I2C）等，可以满足不同应用的需求。
二、内核结构STM32单片机的内核结构采用了Harvard体系结构，主要由处理器核、存储器和总线组成。
处理器核负责指令执行和数据处理，存储器用于存储程序代码和数据，总线则用于连接处理器核和存储器。
1. 处理器核STM32单片机的处理器核采用了ARM Cortex-M系列的核心。
它具有强大的计算能力和高效的指令执行速度，支持多种指令集和调试接口，能够满足不同应用的需求。
处理器核负责执行存储在存储器中的程序代码，控制外设的操作，并根据指令完成相应的数据处理。
2. 存储器STM32单片机的存储器分为Flash存储器和RAM存储器两部分。
Flash存储器用于存储程序代码和常量数据，可在电源关闭后保持数据的不变性。
RAM存储器用于存储临时的变量和数据，速度较快但断电后数据会消失。
3. 总线STM32单片机的总线用于连接处理器核和存储器，同时也用于连接外设。
总线分为数据总线、地址总线和控制总线三部分。
数据总线用于传输数据，地址总线用于指定存储器或外设的地址，控制总线用于传递读写和控制信号。
三、外设资源STM32单片机具有丰富的外设资源，可以满足各种嵌入式控制应用的需求。
这些外设包括通用IO口、定时器、通信接口等。
1. 通用IO口通用IO口是STM32单片机最常用的外设之一，它可以配置为输入或输出，用于连接外部设备或传感器。
通用IO口的数量和类型取决于具体型号，一般都有多个引脚可供使用。
arm嵌入式微控制器原理
arm嵌入式微控制器原理ARM嵌入式微控制器原理一、引言ARM嵌入式微控制器是一种常用于嵌入式系统中的微控制器，它采用ARM架构，具有较高的性能和低功耗的特点。
本文将介绍ARM 嵌入式微控制器的原理及其在嵌入式系统中的应用。
二、ARM嵌入式微控制器的基本原理1. ARM架构ARM（Advanced RISC Machine）架构是一种精简指令集计算机（RISC）架构，其设计目标是提供高性能和低功耗的处理器。
ARM 架构的特点包括指令集精简、流水线技术、深度睡眠模式等，使得ARM处理器在嵌入式系统中具有广泛的应用。
2. 微控制器微控制器是一种集成了处理器核、存储器、输入输出接口和外设控制等功能的芯片。
ARM嵌入式微控制器是基于ARM架构的微控制器，除了具备微控制器的基本功能外，还采用了ARM架构的处理器核，因此具有更高的性能和更丰富的功能。
三、ARM嵌入式微控制器的组成1. 处理器核ARM嵌入式微控制器的核心是ARM处理器核，它负责执行指令和控制外设。
ARM处理器核采用了RISC架构，具有高性能、低功耗和指令执行效率高等特点。
2. 存储器ARM嵌入式微控制器内部包含多种类型的存储器，包括程序存储器、数据存储器和片上存储器。
这些存储器用于存储程序代码、数据和临时变量等。
3. 输入输出接口ARM嵌入式微控制器具有多种输入输出接口，用于与外部设备进行数据交换。
常见的输入输出接口包括通用输入输出口（GPIO）、串行通信接口（UART）、SPI接口、I2C接口等。
4. 外设控制ARM嵌入式微控制器还包含各种外设控制器，用于控制外部设备的工作。
常见的外设控制器包括定时器、PWM控制器、模数转换器（ADC/DAC）、中断控制器等。
四、ARM嵌入式微控制器的应用ARM嵌入式微控制器广泛应用于各种嵌入式系统中，包括智能家居、工业自动化、医疗设备、消费电子等领域。
1. 智能家居在智能家居系统中，ARM嵌入式微控制器可以用于控制家电设备、安防系统、照明系统等。
嵌入式处理器的分类
行DSP算法，因而能够对离散时间信号进行极快的处理计算，提高了编 译效率和执行速度。
11
3. 嵌入式DSP（Distal Signal Processor）
• 在数字滤波、FFT、频谱分析等方面，嵌入式 DSP获得了大规模的应用。
• SOC最大的特点就是成功实现了软、硬件无缝结合，直接在处理器片内嵌入式操作系统 的代码模块，满足了单片系统要求的高密度、高速度、高性能、小体积、低电压和低 功耗等指标。
14
４.嵌入式片上系统（System on Chip）
• 目前比较典型的几款SoC产品包括Simens的TriCore、Philips的Smart XA、Motorola 的M-Core、某此ARM系列器件、Echelon和Motorola联合研制的Neuron芯片等。
• Introduced in1874 • 8-bit architecture • Still used in some
micorcontroller applications!
6
1.嵌入式微控制器（MicroController）
• 与嵌入式微处理器相比，微控制器的最大特点是单 片化，体积大大减少，从而使功耗和成本降低，可 靠性提高。
嵌入式处理器的分类
2
学习内容
1. 嵌入式微控制器（MCU） 2. 嵌入式微处理器（MPU） 3. 嵌入式DSP处理器（DSP） 4. 嵌入式片上系统（SOC）
3
嵌入式处理器的分类
嵌入式处理器
嵌入理器 （DSP）
嵌入式片上系统 （SoC）
4
1.嵌入式微控制器（MicroController）
STM32F103RCT6使用说明
STM32F103RCT6使用说明STM32F103RCT6是一款功能强大的微控制器，适用于各种嵌入式应用。
本文将详细介绍该微控制器的使用方法和注意事项，帮助用户更好地了解和应用STM32F103RCT6。
一、硬件说明STM32F103RCT6采用ARM Cortex-M3内核，工作频率可达72MHz，具有128KB的Flash存储器和20KB的SRAM，拥有多达51个可编程的GPIO引脚。
此外，还具有12位的模数转换器（ADC）、定时器、串行通信接口（SPI、I2C、USART等）等丰富的外设。
用户可以根据具体需求选择不同的引脚和外设配置，实现不同功能的应用。
二、软件开发STM32F103RCT6支持多种开发环境，包括Keil、IAR、STM32CubeMX等。
用户可以选择适合自己的开发环境进行软件开发。
在编程方面，用户可以使用C语言或汇编语言进行编写。
在开发过程中，建议多参考官方文档和示例代码，以便更好地理解和熟练使用STM32F103RCT6的功能。
三、下载与调试在下载程序时，可以通过SWD接口或JTAG接口进行下载。
推荐使用ST-Link或J-Link等调试工具进行下载和调试，确保程序正常运行。
在调试过程中，可以使用断点、单步调试等功能进行程序调试，提高开发效率。
四、电源管理在使用STM32F103RCT6时，需要注意电源管理的问题。
保证电源稳定和电源波动小，避免对微控制器的正常工作造成影响。
可以通过外部稳压器、电容器等元件来实现电源的管理和滤波，确保系统的稳定性。
五、外设应用STM32F103RCT6内置了各种外设，如串口通信、定时器、PWM输出等。
在实际应用中，可以根据需要选择不同外设进行配置和使用。
例如，通过串口通信可以与其他设备进行通信；通过定时器可以实现精确的定时控制；通过PWM输出可以控制电机、灯光等。
六、安全性考虑在设计嵌入式系统时，需要考虑系统的安全性。
采取合适的措施确保系统的稳定性和数据的安全。
嵌入式微处理器分类
嵌入式微处理器分类：根据微处理器的字长宽度：微处理器可分为4位、8位、16位、32位、64位。
一般把16位及以下的称为嵌入式微控制器，32位以上的称为嵌入式微处理器。
根据微处理器系统集成度，可划分为两类：一般用途的微处理器，即微处理器内部仅包含单纯的中央处理单元；单芯片微控制器，即将CPU、Rom、RAM及I/O等部分集成到同一个芯片上。
根据嵌入式微处理器的用途：可分为以下几类：1、嵌入式微控制器（MCU），又称为单片机。
微控制器的片上外设资源通常比较丰富，适合于控制，因此称为微控制器。
微控制器芯片内部集成有ROM/EPROM、RAM、总线、总线逻辑、定时/计数器、看门狗、I/O、串行口、脉宽调制输出（PWM）、A/D、D/A、Flash、EEPROM等各种必要功能和外设。
微控制器的最大特点是单片化，功耗成本低，可靠性高。
常用的有8051、MCS系列、C540、MSP430系列等，目前，微控制器占嵌入式系统的约70%的市场份额。
2、嵌入式微处理器（EMPU）。
由通用计算机中的CPU发展而来，主要特点是具有32位以上的处理器，具有比较高的性能，价格也较高。
与计算机CPU不同的是，在实际嵌入式应用中，只保留和嵌入式应用紧密相关的功能硬件，去除其它的冗余功能部分，因此其体积小、重量轻、功耗低、成本低及可靠性高。
通常嵌入式微处理器把CPU、ROM、RAM及I/O等元件做到同一个芯片上，也称为单板计算机。
目前，主要的嵌入式微处理器有ARM、MIPS、POWER PC和基于X86的386EX等。
特点：嵌入式微处理器与通用CPU最大的不同在于嵌入式微处理器大多工作在为特定用户群所专用设计的系统中，它将通用CPU许多由板卡完成的任务集成在芯片内部，从而有利于嵌入式系统在设计时趋于小型化，同时还具有很高的效率和可靠性。
嵌入式微处理器的体系结构可以采用冯·诺依曼体系或哈佛体系结构；指令系统可以选用精简指令系统（Reduced Instruction Set Computer，RISC）和复杂指令系统CISC（Complex Instruction Set Computer，CISC）。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
嵌入式系统常用的标准C语言基本语法概要
1.数据类型
基本类型 数 据 类 型
字节型 整型 实型
数组 结构 联合 枚举 指针 空类型
构造类型
基本类型
数据类型
字节型 signed char unsigned char
简明含义
有符号字节型 无符号字节型
位数
8 8
字节数
1 1
signed short
unsigned short signed int unsigned int
应用程序设计
仿真调试 脱机运行
嵌入式系统的学习误区
（1）操作系统的困惑
（2）硬件与软件的困惑 （3）片面认识嵌入式系统 （4）入门芯片选择的困惑
学习建议
打好软件硬件基础 选择一个芯片及硬件评估板 深入理解MCU的硬件最小系统 不要一开始就学嵌入式实时操作系统RTOS 避免片面认识嵌入式系统
注意break和continue语句在循环中的应用区别！
如果多分支选择能用两种语句实现，则switch语 句的运行性能要优于if语句。
（7）控制(控制各种设备，包含PWM等控制技术)；
（8）数据处理(图形、图像、语音、视频等处理或识别)； （9）各种具体应用。
嵌入式应用系统开发过程
• •
• •
功能分析和硬件设计
• • • • MCU选型，开发工具与环境的选择 PCB(Protel PAD),ASIC(VHDL) 程序语言，汇编/编译器 仿真器，ROM固化器等
嵌入式微控制器 与智能车制作
自动化学院 谈英姿 tanyz@ 2018年9月4日
智能车竞赛知识点
数字控制系统基本概况 基础 单片机基本原理及其操作 测控系统及其实现技术
高级
道路检测
车速测量
后轮电机驱动
电机控制算法
车模机械调整 赛道适应性
调试
调试电路 抗干扰与可靠性
测控系统与微控制器
有符号短整型
无符号短整型 有符号短整型 无符号短整型
16
16 16 16
2
2 2 2
整型
signed long
unsigned long 实型 float double
有符号长整型
无符号长整型 浮点型 双精度型
32
32 32 64
4
4 4 8
2.运算符号
算术运算：+ * / ^ % 逻辑运算：|| && ! 关系运算：> < >= <= == != 位运算：～ << >> & ^ | 增量和减量运算：++ - 复合赋值运算：+= -= *= /= %= 等 指针和地址运算：* & 输出格式转换
• 测控系统 • 嵌入式系统与微控制器概述
– 基本含义 – 特点
测控系统与微控制器
• 测控系统
嵌入式系统的定义及由来
一种计算机硬件和软件的组合，也许 还有机械装置，用于实现一个特定功能。 在某些特定情况下，嵌入式系统是一个大 系统或产品的一部分。
通用计算机系统：满足海量高速数值计算
的计算机。
嵌入式计算机系统：嵌入到实际应用系统
无处不在的嵌入式系统
无处不在的嵌入式系统
嵌入式系统与MCU的关系
MCU的特点：体积小、价格低、稳定可靠
大部分嵌入式系统以MCU为核心进行设计
以MCU为核心的系统是应用最广的嵌入式系统。
嵌入式系统特点
嵌入式系统是计算机系统，但不单独以通用计算机 面目出现。 嵌入式系统开发需要专用工具和特殊方法 。
使用MCU设计嵌入式系统，数据与程序空间采用不 同存储介质。
开发嵌入式系统涉及软件、硬件及应用领域的知识。 嵌入式系统的其他特点 。
嵌入式系统的知识体系
（1）硬件最小系统
（2）通用I/O
（3）模数转换A/D （4）数模转换D/A （5）通信(SCI、SPI、I2C，CAN、USB、ZigBee等)； （6）显示(LED、LCD等)；
注重实验与实践
入门芯片选择不要太复杂 关于汇编与C语言的取舍 明确学习目的，注意学习方法
嵌入式系统常用术语
与硬件相关的术语 封装(Package) 印刷电路板(PCB，Printed circuit board) 动态可读写随机存储器 (DRAM，Dynamic Random Access Memory) 静态可读写随机存储器 (SRAM，Static Random Access Memory) 只读存储器(ROM，Read Only Memory) 闪速存储器(Flash Memory) 模拟量 开关量
中，实现嵌入式应用的控制器（MCU）：在一块芯片上集成了中央处理单元 （CPU）、存储器（RAM/ROM等）、定时器/计数器及多种输入输 出（I/O）接口的比较完整的数字处理系统。
CPU
工作支撑模块
RAM
Flash 存储器
MCU 内部总线（控制总线、数据总线、地址总线）
定时器接口
串行通信接口
A/D 转换接口
……
其他 I/O 模块
微控制器
• 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 30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
3.流程控制
顺序结构 选择结构 if结构 switch结构 break表示跳出循 循环结构 环，continue 表示 Switch 语句与 if 语句的不同之处在于 switch 只能 for循环 结束本次循环 对等式进行测试，而if可以计算关系表达式或逻 while 循环 辑表达式。 do...while循环
嵌入式系统常用术语
与通信相关的术语 并行通信 串行通信 串行外设接口SPI 集成电路互连总线I2C 通用串行总线USB 控制器局域网CAN 背景调试模式BDM 边界扫描测试协议JTAG
嵌入式系统常用术语
与功能模块及软件相关的术语 通用输入/输出GPIO A/D与D/A 脉冲宽度调制器PWM 看门狗 液晶显示LCD 发光二极管LED 键盘 实时操作系统RTOS