微处理器和微控制器处理
ColdFire微处理器与微控制器
全书共计18章，另有1个附录。
第1章介绍ColdFire体系结构。
第2章介绍ColdFire内核，它包括执行单元、指令与操作执行流水线。
第3章介绍异常和中断控制器。
第4章介绍密码加速单元。
感谢观看
ColdFire是Freescale公司在M68000基础上开发的32位微处理器与微控制器系列芯片。目前已经推出的 ColdFire系列芯片内核有V2、V3、V4版，ColdFire内核是变长的RISC架构，内有数据和指令Cache、EMAC等； 片内集成了各种模块，如异常和中断控制器、密码加速单元( ACU)、快速以太网控制器、SDRAM控制器、DMA控制 器、FlexBus、UART、QSPI、12C、USB、FlexCAN、eTPU、ADC等。ColdFire既支持BDM调试，也支持JTAG调试。 到目前为止，ColdFire系列芯片已有近百种，不同型号的芯片具有不同的外围接口、不同大小的片内存储器，或 者不同的内核版本等。工程技术人员可以根据嵌入式系统的应用需求，选择适合的ColdFire产品。
图书目录
第1章 概述 1.1 ColdFire V2内核 1.2 异常和中断 1.3 中断控制器（INTC） 1.4 密码加速单元（CAU） 1.5 系统Cache 1.6 SRAM 1.7 FlexBUS 1.8 SDRAM控制器 1.9 DMA控制器 1.10 队列串行外围接口（QSPI）
前言
本书可作为电子、自动化、计算机、机械等专业研究生和高年级本科生用书，也可供相关工程技术人员参考。
作者简介
Munir Bannoura，于1974年毕业，并获得理学学士学位，之后就职于Burroughs公司，成为一名产品工程师， 在密歇根州和英国苏格兰两地工作。1978年，他在阿尔及利亚国家电子和电气学院任电子工程教授。1984年，他 在Motorola技术培训部工作，负责客户培训与课程开发。在Freescale半导体事业部工作时，他主要负责先进微 处理器和微控制器产品的全球培训。Munir出版的第1本书是与Amy Dyson合作的TPU Microcoding for Beginners，介绍时序处理单元微代码编程；之后与Richard Soja合作出版了第2本书MPC5554/MPC5553 Revealed；又与Margaret Frances合作出版了第3本书eTPU Programming Made Easy。现在，Munir和妻子 Sharlene生活在密歇根州Farmington Hills。
微型计算机系统
微型计算机系统数字电子计算机经历了电子管、晶体管、集成电路为主要部件的时代。
随着大规模集成电路的应用，计算机的功能越来越强大、体积却越来越微小，微型计算机（简称为微型机或微机）应运而生，并获得广泛应用。
本章以Intel 80x86微处理器和微机为实例，介绍微处理器的发展和微型计算机的组成结构。
1.1 微处理器发展在巨型机、大型机、小型机和微机等各类计算机中，微机（Microc- omputer）是性能、价格、体积较小的一类，常应用在科学计算、信息管理、自动控制、人工智能等领域。
工作学习中使用的个人微机，生产生活中运用的各种智能化电子设备都是典型的微机系统。
微机的运算和控制核心，即所谓的中央处理单元（Central Processing Unit，CPU），被称为微处理器（Microprocessor）。
它是一块大规模集成电路芯片，代表着整个微机系统的性能。
所以，通常就将采用微处理器为核心构造的计算机称为微机。
1.1.1微处理器历史微处理器的性能经常用字长、时钟频率、集成度等基本的技术参数来反映。
字长（Word）表明微处理器每个时间单位可以处理的二进制数据位数，例如一次进行运算、传输的位数。
时钟频率表明微处理器的处理速度，反映了微处理器的基本时间单位。
集成度表明微处理器的生产工艺水平，通常用芯片上集成的晶体管数量来表达。
1．通用微处理器1971年，美国Intel（英特尔）公司为日本制造商设计了一个微处理器芯片。
该芯片成为世界上第一个微处理器4004。
它字长4位，集成了约2300个晶体管，时钟频率为108kHz（赫兹）。
以它为核心组成的MCS-4计算机也就是世界上第一台微型计算机。
4004随后被改进为4040。
1972年Intel公司研制出字长8位的微处理器芯片8008，其时钟频率为500kHz，集成度约3500个晶体管。
随后的几年当中，微处理器开始走向成熟，出现了以Motorola 公司M6800、Zilog公司Z80和Intel公司8080/8085为代表的中、高档8位微处理器。
智能控制技术简介
智能控制技术简介智能控制技术是指利用计算机、传感器、执行器等技术手段，对设备、系统或过程进行自动化控制和管理的一种技术。
通过智能控制技术，可以实现对设备运转状态、参数进行实时监测与调整，提高生产效率、降低生产成本，实现自动化生产和智能化管理。
本文将介绍智能控制技术的基本原理、应用领域以及解决方案。
一、智能控制技术的基本原理智能控制技术的基本原理是通过传感器采集设备或系统的状态信息，传递给微处理器或微控制器进行信号处理和决策，并通过执行器输出控制信号，实现对设备或系统的控制。
具体包括以下几个方面：1. 传感器技术：传感器是智能控制技术的重要组成部分，用于实时感知设备或系统的状态信息，并将其转化为电信号输出。
常见的传感器有温度传感器、压力传感器、湿度传感器等。
2. 微处理器或微控制器技术：微处理器或微控制器是指具有一定计算能力和控制功能的集成电路，用于接收传感器的信号，进行数据处理和控制决策。
根据控制算法的不同，可以实现不同的控制策略。
3. 执行器技术：执行器是将控制信号转化为设备或系统实际动作的装置，常见的执行器有电动机、液压马达、电磁阀等。
通过执行器的动作，可以实现对设备或系统的操作与控制。
二、智能控制技术的应用领域智能控制技术广泛应用于各个行业和领域，如工业自动化、智能家居、交通运输、能源管理等。
以下将介绍几个典型的应用领域：1. 工业自动化：智能控制技术在工业生产中有着广泛的应用。
通过对生产线、机器设备等进行智能控制，可以提高生产效率、降低生产成本，实现生产过程的自动化和智能化。
2. 智能家居：智能控制技术在家居领域的应用越来越广泛。
通过智能传感器和智能控制系统，可以实现对家居设备的智能化控制，如智能照明系统、智能空调系统、智能安防系统等。
3. 交通运输：智能控制技术在交通运输领域的应用可以提高交通运输系统的安全性和效率。
例如，智能交通信号灯、智能公交调度系统等，可以实现交通流量控制和优化。
微机控制系统的基本功能
微机控制系统的基本功能微机控制系统是指利用微处理器或微控制器作为核心，通过软件编程实现对各种设备或系统的控制和监测的系统。
它在现代工业自动化领域扮演着重要的角色，其基本功能包括以下几个方面：1. 数据采集与处理微机控制系统可以通过各种传感器实时采集现场数据，如温度、压力、流量等，然后通过微处理器进行处理和分析。
通过数据采集和处理，系统可以实现对生产过程的监测和控制，保证生产过程的稳定性和可靠性。
2. 控制指令的生成与执行在数据采集和处理的基础上，微机控制系统可以根据预先设定的控制策略，生成相应的控制指令，通过执行器对设备或系统进行控制。
这样可以实现对设备运行状态的实时监测和控制，提高生产效率和产品质量。
3. 系统调试与维护微机控制系统还具有系统调试和维护的功能。
通过软件编程，可以对系统进行灵活的调试和优化，确保系统的正常运行。
同时，系统可以实现远程监控和诊断，及时发现和排除故障，减少生产停机时间，提高设备利用率。
4. 用户界面与人机交互微机控制系统通常配备有用户界面，通过显示屏、键盘、鼠标等设备，用户可以实时监测系统运行状态，设定控制参数，进行操作指令的下发等。
这种人机交互方式使得系统操作更加方便快捷，提高了工作效率和生产效益。
5. 数据存储与分析微机控制系统可以将采集到的数据进行存储和分析，形成历史数据记录，为生产过程的优化和改进提供参考依据。
通过数据分析，可以发现潜在问题，预测设备的寿命，提高设备运行的稳定性和可靠性。
6. 扩展性与灵活性微机控制系统具有较强的扩展性和灵活性，可以根据用户的需求进行定制化设计，满足不同行业和领域的应用要求。
同时，系统的软件部分可以进行升级和更新，保持系统的先进性和适用性，适应市场的变化和发展。
微机控制系统的基本功能涵盖了数据采集与处理、控制指令生成与执行、系统调试与维护、用户界面与人机交互、数据存储与分析、扩展性与灵活性等方面。
通过这些功能，微机控制系统可以实现对各种设备和系统的智能化控制和管理，为工业生产提供了强大的支持和保障。
CPU;MPU;MCU三者,以及ARM,DSP,FPGA三者的区别
CPU ⇒MPU ⇒MCU1 CPU（Central Processing Unit,中央处理器） (1)1.1 CPU的组成 (1)1.2 CPU的工作原理 (1)2 MPU（Microprocessor Unit,微处理器） (3)2.1 MPU的组成 (3)2.2 MPU的分类 (3)2.3 MPU的体系结构：冯.诺伊曼结构和哈佛结构 (3)2.4 MPU的典型代表:DSP（Digital Signal Processor,数字信号处理器） (4)3 MCU（Microcontroller Unit,微控制器/单片机） (5)3.1 MCU的概念 (5)3.2 MCU的概述 (5)3.3 MCU的分类 (6)3.4 MCU的架构:CISC架构和RISC架构 (6)3.5 常见的MCU (6)3.6 MCU的典型代表:ARM (9)4 CPLD（Complex Programmable Logic Device,复杂可编程逻辑器件) (10)5 FPGA（Field Programmable Gate Array,现场可编程门阵列） (10)6 DSP,ARM,FPGA的区别 (10)1 CPU（Central Processing Unit,中央处理器）中央处理器（CPU）是电子计算机的主要器件之一，其功能主要是解释计算机指令及处理计算机软件中的数据。
1.1 CPU的组成CPU由运算器、控制器和寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态的总线构成。
运算器：进行算术运算和逻辑运算(部件:算数逻辑单元、累加器、寄存器组、路径转换器、数据总线)。
控制器：控制程序的执行,包括对指令进行译码、寄存，并按指令要求完成所规定的操作，即指令控制、时序控制和操作控制。
复位、使能(部件:计数器、指令暂存器、指令解码器、状态暂存器、时序产生器、微操作信号发生器)。
寄存器：用来存放操作数、中间数据及结果数据。
1.2 CPU的工作原理CPU从存储器或高速缓冲存储器中取出指令，放入指令寄存器，并对指令译码，将指令分解成一系列的微操作，然后发出各种控制命令，执行微操作，从而完成一条指令的执行。
MCU与MPU的基本区别
MCU与MPU的基本区别MCU与MPU的基本区别题记：⼀般来说，mpu的价格是mcu的数倍。
参考资料：1.前⾔曾经 微控制器（MCU）与微处理器（MPU）是截然不同的两种器件，微控制器完成“控制”相关的任务，根据外界信号刺激产⽣反应，微处理器主要执⾏处理功能，对数据处理和计算能⼒的要求较⾼。
但如今由于内存架构的变化，两者之间的界限正在变得模糊。
像⼤家熟悉的ST、NXP都推出了MPU，通过对⽐⼤家也能发现MCU和MPU之间有很多共性。
事实上，可以通过多种⽅式区分微处理器和微控制器，只是业界尚未对他们的区分标准达成共识。
不过⽬前两者之间的准确区分都已经不再重要了。
近年来，MCU和MPU之间的区别变得越来越模糊。
最初，MCU在⼀个芯⽚上集成了CPU、内存和外围设备，如今⼤多数MCU依然如此，但因为MCU具有⾜够强⼤的功能来⽀持更复杂的应⽤程序，附加外部存储器的MCU也变得常见。
2.各种观点西门⼦业务部门Mentor的⾼级产品经理Jeff Hancock认为：“从系统软件的⾓度来看，MCU有望适⽤于直接解释和控制硬件传感器和执⾏器的应⽤。
这种访问通常涉及⼀致且可靠的指令时序，这与通⽤MPU的需求相⽭盾。
通⽤MPU旨在优化吞吐量，⽽MCU通常会优化延迟。
因此，如果是需要处理⼤型数据库，MPU更合适，如果是要精细的机电控制，那么MCU更合适。
Jeff Hancock还说：“外部存储器和缓存肯定让MCU的标准有所变化，但这距离将MCU等同于MPU还有很长的路要⾛。
特别是并不是所有MCU中的所有处理单元都专门使⽤外部存储器，也可以使⽤隔离的⼦系统构建系统，这些⼦系统允许关键的⼯作负载和不太关键的应⽤程序级系统并⾏继续。
”“从软件⼯程师的⾓度看，这是⼀个有趣的挑战，在不连续的地⽅可能有两个内存区域，集成式内存虽⼩，但速度更快，因此最好留给对速度有⾼要求的代码，例如实时操作系统。
这意味着开发⼯具必须⾜够灵活以将代码正确地映射到存储器上，⽽RTOS必须⾜够⼩适合⽚上存储器。
什么是微处理器？
什么是微处理器？什么是微处理器？一个微处理器就是一个计算机。
所有的计算机——无论我们所说的个人台式计算机或是一台大型计算机或是一个微控制器——都有很多共同点：•所有的计算机都有一个用来执行程序的CPU（中央处理单元）。
如果你正坐在一台台式计算机前阅读这篇文章，这台计算机的CPU现在正在执行一个程序，这个程序就是用于显示这个网页的Web浏览器。
•CPU从某个设备中加载程序。
在你的台式计算机上，浏览器程序是从硬盘中载入的。
•计算机具有一些用来存储“变量”的RAM（随机存取存储器）。
•此外，计算机还有一些输入和输出的设备，这样它才能和用户交换信息。
在你的台式计算机上，键盘和鼠标是输入设备，显示器和打印机是输出设备。
硬盘则是一个输入输出设备——它既可以输入又可以输出。
你正在使用的台式机是一种“通用计算机”，它可以运行数以千计的各类程序。
而微控制器则是用作特殊用途的“专用计算机”。
它专注于做一件事。
微控制器还有许多共同的特点。
如果一个计算机具备了以下大部分的特征，那么你就可以称之为“微控制器”：•微控制器都“嵌入”在其他装置（通常是一个消费类产品）内部来控制该产品的功能和操作。
因此，微控制器又被称为“嵌入式控制器”。
•微控制器运行一个特定的程序来完成一项专门的工作。
该程序存储在ROM（只读存储器）中，一般不会被修改。
•微控制器通常是低能耗的装置。
台式计算机的电源插头几乎始终插在墙壁插座中，其功率约为50瓦。
电池供电的微控制器的功率大概为0.05瓦。
•微控制器有一个专用输入设备，通常（但并不总是）还有一个用作输出的发光二极管或液晶显示屏。
微控制器也从它所控制的装置获取输入信号，并通过向设备中的不同部分发送信号来控制该设备。
例如，电视机中的微控制器从遥控器得到输入信号，然后在屏幕上显示出来。
微控制器会控制频道选择器、扬声器和一些如色彩、亮度等显像管的电子调节。
汽车中的发动机控制器从氧气和爆震等传感器中得到输入信号，对燃料混合以及火花塞定时等进行控制。
微型计算机原理及应用第四版答案
微型计算机原理及应用第四版答案微型计算机原理及应用第四版答案1. 简答题一：根据微型计算机原理及应用第四版，答案如下：- 定义微型计算机：微型计算机是一种基于微处理器技术的计算机系统，包括中央处理器、内存、输入输出设备等部件，通常体积小、功耗低、成本较低，可广泛应用于个人电脑、嵌入式系统等领域。
- 描述微型计算机核心部件：微型计算机的核心部件包括中央处理器(CPU)、内存、输入输出设备等。
CPU是微型计算机的处理器，负责执行指令、进行运算逻辑等核心任务。
内存用于存储程序和数据，常见的有随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)等。
输入输出设备用于与外部环境进行数据交互，如鼠标、键盘、显示器等。
- 解释微指令：微指令是微型计算机中的一种低级指令，用于控制CPU的工作流程。
它通过微程序控制器中的存储器来存储和提取指令，包括控制信号和操作码等信息。
微指令的执行过程是顺序逐条执行，可以实现CPU的控制逻辑。
- 论述微型计算机系统结构：微型计算机系统的结构通常分为五个部分：中央处理器(CPU)、存储器、输入设备、输出设备、总线。
其中CPU负责执行指令，存储器用于存储程序和数据，输入设备用于接收外部信息，输出设备用于将结果显示给用户，总线用于连接各个部件之间的数据传输。
2. 简答题二：根据微型计算机原理及应用第四版，答案如下：- 描述微控制器的组成结构：微控制器是一种集成了微处理器、存储器和各种外设接口的单芯片计算机系统。
它通常包括中央处理器(CPU)、存储器(RAM和ROM)、输入/输出接口(I/O)、定时器/计数器(Timer/Counter)、串口、模拟/数字转换器等。
- 解释微控制器与微处理器的区别：微控制器是一种集成了微处理器、存储器和外设接口的单芯片系统，而微处理器则只包含中央处理器(CPU)。
微控制器因为集成了其他功能，所以可以独立运行，不需要外部的主板支持。
相比之下，微处理器需要通过外部的主板连接其他芯片来实现完整的计算机系统。
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Microprocessors and MicrocontrollersChapter OutlineIntroductionMicroprocessors and MicrocontrollersThe 280 and the 8051A Microcontroller SurveyDevelopment Systems for MicrocontrollersSummary微处理器和微控制器章节纲要1、介绍2、微处理器、微控制器3、Z80和85014、一个单片机调查5、开发系统的控制器6、摘要The past two decades have seen the introduction of a technology that has radically changedthe way in which we analyze and control the world around us. Born of parallel developments in computer architecture and integrated circuit fabrication. the microprocessor. or"computer on a chip," first became a commercial reality in 1971 with the introduction ofthe 4-bit 4004 by a small. unknown company by the name of Intel Corporation. Other.more well-established, semiconductor firms soon followed Intel's pioneering technologyso that by the late 1970s one could choose from a half dozen or so microprocessor types.The 1970s also saw the growth of the number of personal computer users from ahandful of hobbyists and "hackers" to millions of business. industrial. governmental.defense. educational. and private users now enjoying the advantages of inexpensivecomputing.A by-product of microprocessor development was the microcontroller. The same fabrication techniques and programming concepts that make possible the general-purposemicroprocessor also yielded the microcontroller.Microcontrollers are not as well known to the general public, or even the technical community, as are the more glamorous microprocessors. The public is. however. verywell aware that "something" is responsible for all of the smart VCRs. clock radios. Washers and dryers. video games. telephones. microwaves. TVs. automobiles, toys. vendingmachines, copiers. elevators. irons. and a myriad of other articles that have suddenly become intelligent and "programmable . " Companies are also aware that being competitivein this age of the microchip requires their products. or the machinery they use to makethose products. to have some "smarts."The purpose of this chapter is to introduce the concept of a microcontroller and survey a representative group. The remainder of the book will study one of the most populartypes, the 8051. in detail.过去二十年来,我们已经发现一个技术的引进,已经从根本上改变了我们分析和控制周围世界的方式。
计算机体系结构和集成电路制造的并行发展，微处理器或“计算机芯片”的诞生最初成为商业现实是在1971年，伴随着当时规模很小，并不知名的英特尔公司发布的一款4bit 处理器——4004。
此后，其他当时更具有规模和实力的半导体公司很快跟随着英特尔公司的开创性技术的脚步。
因此,一直到1970年末，人们已经可以从很多这种类型的微处理器中进行选择。
1970年左右，人们还见证了个人电脑用户从少数业余爱好者和“黑客”,到数以百万计的商务人士的数量的增长，工业、政府、防御、教育方面的用户和私人用户现在正享受着便宜的计算机信息处理技术。
微处理器发展的一个副产品就是微控制器。
同样的制造技术和编程概念给通过通用微处理器的知识来生产微控制器制造了可能。
微控制器并不被一般公众，甚至技术团体所熟知,它就像是更加富有魅力的微处理器。
然而公众就是充分意识到有一种“东西”就是负责让所有的时髦录像机、自动定时开关收音机、洗衣机和烘干机，电动游戏、电话、微波炉、电视、汽车、玩具、自动售货机、复印机、电梯、熨斗，和无数的其他用品突然变得“智能化”和“可程序化”。
公司也意识到为了在这个充满了微芯片的时代里要能够保持充分的竞争力，就需要要求他们用那些产品的配件和机械设备来制造的产品拥有一些“智慧”。
本章的目的是介绍一种单片机的概念和一个具有代表性的团体的调查。
这本书的剩余部分将详细地研究一个最受欢迎的为控制器的型号——8051。
Microprocessors and MicrocontrollersMicroprocessors and microcontrollers stem from the same basic idea. are made by thesame people. and are sold to the same types of system designers and programmers. Whatis the difference between the two?2、微处理器、微控制器微处理器和微控制器都是源自相同的基本理念。
它们是由同一群人创造，而且也是卖给同一类型的系统设计师和程序员。
那么，到底这两者之间的区别是什么呢?我们就通过对于这两者的概念的了解，和对它们的对比之中来更加深刻的了解一下微处理器和微控制器。
MicroprocessorsA microprocessor. as the term has come to be known. is a general-purpose digital com-puter central processing unit (CPU). Although popularly known as a "computer on achip." the microprocessor is in no sense a complete digital computer.Figure 1.1 shows a block diagram of a microprocessor CPU. which contains an arithmetic and logic unit (ALU). a program counter (PC). a stack pointer (SP). some working registers. a clock timing circuit. and interrupt circuits.To make a complete microcomputer. one must add memory. usually read-only program memory (ROM) and random-access data memory (RAM). memory decoders. anoscillator, and a number of input/output(I/O) devices, such as parallel and serial dataports. Additionally. special-purpose devices. such as interrupt handlers. or counters. may微处理器微处理器，这个术语已被人熟知。
它实际上就是一个通用的数字计算机中央处理器(CPU)。
尽管通常被称为“电脑芯片”。
另外，微处理器其实并不是一个完整的数字计算机。
图1.1显示了一个关于微处理器CPU的框图。
它包含了一个算术逻辑单元(ALU)、一个程序计数器(PC)、栈指示器(SP)、一些工作寄存器、一个时钟计时电路和中断电路。
为了做一个完整的微型电子计算机，人们必须要添加内存。
通常有只读存储器(ROM)和随机存取的数据存储器(RAM)，内存解码器，一个振荡器和大量的输入/输出(I / O)设备，例如并行和串行数据端口。
另外，还有一些专用设备，如中断处理程序或计数器，也许会被添加进CPU，从而从原来的浪费时间计算和定时安排杂务等方面减轻了CPU的负担。