哈工大单片机 第13讲 ST7微处理器解析
第1讲 概述(含ST)
微控制器的概念
微控制器是电子计算机的一种。 电子计算机是科技发展的产物。 计算机的飞速发展归功于半导体集成技术的 发展。目前有10nm级芯片、ARM9为65nm级 计算机的发展趋势
ห้องสมุดไป่ตู้
微型化 巨型化 网络化 智能模拟化
9
微型机的概念
微型机是由大规模集成电路、超大规模集 成电路等组成，具有功能强、结构紧凑、 系统可靠性高等特点。微型机中包括一片 主要的集成电路中央处理器（CPU），还 包括存储器、通用或专用I/O接口电路等。 它分单片微机、单板机（笔记本、台式 机）。
仿真头
22
仿真开发过程
硬件设计及焊装 软件设计 动态在线调试：在仿真器和计算机的监控 下，解决应用系统的软、硬件问题。 固化程序 脱机运行
23
硬件设计的发展
电子管电路 晶体管电路 集成电路：模拟集成电路、数字集成电路 微控制器应用系统设计8位、16位、32位 数字信号处理单片机（DSP） 可编程逻辑器件（FPGA/CPLD）
路设计简单 化
提示
16
典型微控制器产品
器件厂家
美国：Intel 、Motorola、 Microchip 、 Atmel 荷兰: Philips 德国： Siemens 日本：Nec
17
微控制器的发展趋势
性能不断提高
CPU功能增强：提高运算速度，提高实时性，简 化与外围器件的连接 内部资源增多：A/D、D/A、存储器E2PROM、 flash存储器，而且存储器容量显著增加。 片内I/O改进：驱动能力，位处理能力，网络接口 低功耗：CMOS化，多种工作模式
哈工大单片机课件
3. 寄存器间接寻址方式 寄存器中存放的是操作数的地址,在寄存器前加前缀 寄存器中存放的是操作数的地址,在寄存器前加前缀 标志"@" . 标志" 内部RAM RAM的低256个字节 访问内部RAM或外部RAM的低256个字节时 只能采用R0 访问内部RAM或外部RAM的低256个字节时,只能采用R0 R1作为间址寄存器 例如: 作为间址寄存器. 或R1作为间址寄存器.例如: MOV 寻址范围: 寻址范围: (1)访问内部RAM低128个单元,其通用形式为@Ri 访问内部RAM低128个单元,其通用形式为@Ri 内部RAM (2)对外部内部RAM的64K字节的间接寻址,例如: 外部内部RAM的64K字节的间接寻址,例如: RAM 字节的间接寻址 MOVX A,@DPTR A, A, A,@Ri ;i=0或1 i=0或 其中Ri中的内容为40H,把内部RAM40H单元内容送A. 其中Ri中的内容为40H,把内部RAM40H单元内容送A Ri中的内容为40H RAM40H单元内容送
哈工大单片机张毅刚课件 第1章
5．低功耗化 CMOS化 CHMOS工艺。 总之，向高性能、高速、低压、低功耗、低价格、 外围电路内装化方向发展。 1.5 单片机的应用 单片机卓越的性能，得到了广泛的应用，已深入 到各个领域。 使用温度： 民品： 0°C —+70°C 工业品： -40°C —+85°C 军品： -65°C —+125°C。
功能介于MCS-51和MCS-96之间。目前已得到了较广 泛的使用。 （6）片内闪烁存储器型
美国ATMEL公司的AT89C51单片机，受到应用设计 者的欢迎。
MCS-51系列以及80C51系列单片机有多种类型， 但 掌握好MCS-51的基本型（8031、8051、8751或80C31、 80C51、87C51）是十分重要的。 它们是具有MCS-51内核的各种型号单片机的基础， 也是各种增强型、扩展型等衍生品种的核心。
8．8051与8751的区别是：
（A）内部数据存储单元数目的不同；（B）内部数 据存储器的类型不同；（C）内部程序存储器的类型 不同；（D）内部的寄存器的数目不同。 9．在家用电器中使用单片机应属于微计算机的 （A）辅助设计应用（B）测量、控制应用（C）数值计 算应用（D）数据处理应用 10．说明单片机主要应用在哪些领域？
（2）专用型
专门针对某些产品的特定用途而制作的单片机 ， 针对性强且数量巨大。 对系统结构的最简化、可靠性和成本的最佳化等 方面都作了全面的考虑 。
“专用”单片机具有十分明显的综合优势。
1.2 单片机的历史及发展概况
四个阶段:
第一阶段(1974年～1976年)：单片机初级阶段。双片 的形式，且功能比较简单。 第二阶段（1976年～1978年）:低性能单片机阶段。 以Intel 公司制造的MCS-48单片机为代表。
哈工大单片机课件第1章 单片机概述
dada电子与信息工程学院单片机原理及应用Principle and Applicationof Microcontrollers 张云哈尔滨工业大学电子与信息工程学院2015 .春季学期先修课程电路基础、模拟电子技术基础大学计算机、数字逻辑电路 后续课程计算机组成原理嵌入式系统与应用、FPGA 设计与应用(DSP 技术、片上可编程逻辑器件)单片机原理及应用【课程概述】支撑本专业的毕业要求：•掌握计算机的工作原理、学会用计算机分析和解决问题的思维方法，掌握数据结构和程序设计的基本方法；•具有运用专业知识和辅助开发工具进行电子信息系统及模块设计的能力；具有计算思维，具备初步的高级语言程序设计能力，以及利用计算机求解问题的基本能力；•具有根据问题需求设计具体电路，和运用计算机开发工具进行仿真和测试的能力。
课程基本要求本课程的基本要求是培养学生具有以下的知识和技能：1、掌握单片机的理论知识、基本原理和方法。
2、掌握单片机系统设计的基本方法；3、掌握理论联系实际的综合运用技能，培养创新意识。
本课程特点是实践性强【课程概述】考核方式本课程考核包含三部分：1、平时表现：成绩比例10%2、实验成绩：成绩比例20%3、期末考试：成绩比例70% 学时安排工程基础类课程，2.0学分，36学时，具体分配如下：课堂讲授：36学时（3-10周：周一1-2节、周四3-4节，地点：电机楼30012）上机实验：6学时（第6-8周，新技术楼326）单片机原理及应用【课程概述】【课程内容组成】CPU 、存储器、I/O 端口等基本结构功能中断系统定时器/计数器串行通信并行扩展技术I/O 接口技术A/D 、D/A 接口技术单片机原理及应用指令系统汇编语言程序设计系统设计软件设计硬件结构《单片机原理及应用》宗成阁编著，哈尔滨工业大学出版社《单片机原理及应用》张毅刚主编，高等教育出版社《单片机与微机原理及应用》张迎新等编著，电子工业出版社【教材与参考书目】单片机原理及应用了解单片微型计算机与一般微型计算机的区别单片机的发展概况单片机的基本概念、主要特点和分类单片机的应用领域【学习目的和要求】第一章单片机概述单片机概述1.1 单片机的发展1.2 单片机系列产品及特点1.3 单片机的分类1.4 单片机技术的发展趋势1.5 单片机的应用单片机概述硬件系统主机：CPU 插座、内存、总线扩展、芯片组、BIOS 芯片、IDE 芯片、IDE 接口、I/O 接口、USB 接口、CNR 插槽、锂电池外设：显示器、键盘、鼠标微机--微型计算机系统的基本组成单片机概述软件系统 系统软件：操作系统、语言处理程序、其他系统软件应用软件单片机概述微机--微型计算机系统的基本组成世界上第一台电子计算机是1943-1946年美国宾夕法尼亚大学研制的ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer)。
哈工大单片机实验报告
Harbin Institute of Technology单片机原理与应用实验报告学生姓名：学号：班级：专业：任课教师：所在单位：软件实验在软件实验部分，通过实验程序的调试，使学生熟悉MCS-51的指令系统，了解程序设计过程，掌握汇编语言设计方法以及如何使用实验系统提供的调试手段来排除程序错误。
实验一清零程序一、实验目的掌握汇编语言设计和调试方法，熟悉键盘操作。
二、实验内容把2000~20FFh的内容清零。
三、程序框图四、实验过程实验中利用MOVX语句，将外部存储器指定内容清零。
利用数据指针DPTR完成数据传送工作。
程序采用用循环结构完成，R0移动单元的个数，可用CJNE比较语句判断循环是否结束。
五、实验结果及分析【问题回答】清零前2000H~20FFH中为内存里的随机数，清零后全变为0。
六、实验源程序;清零程序ORG 0640HMOV DPTR,#2000H ;(2000H)送DPTRMOV R0,#00HHERE: MOVX @DPTR,A ;0送(DPTR)INC DPTR ;DPTR+1INC R0CJNE R0,#0FFH,HERESJMP $END实验二拆字程序一、实验目的掌握汇编语言设计和调试方法。
二、实验内容把2000H的内容拆开，高位送2001H低位，低位送2002H低位，2001H、2002H高位清零，一般本程序用于把数据送显示缓冲区时用。
三、程序框图四、实验过程将寄存器中内容送入2000H，分别将高低四位移到低位，将高四位置零然后移入2001H 和2002H中。
利用MOVX指令、DPTR指针可实现数据的传送，利用高低四位交换指令SWAP和与指令ANL可进行对高低位的清零。
五、实验结果及分析【问题回答】将ANL A,#0FH改为ORL A,#0F0H可以实现将高位置为1。
六、实验源程序; 拆字程序START:MOV DPTR,#2000HMOVX A,@DPTRMOV R0,ASWAP AANL A,#0FHINC DPTRMOVX @DPTR,AMOV A,R0ANL A,#0FHINC DPTRMOVX @DPTR,AENDEND实验三拼字程序一、实验目的进一步掌握汇编语言设计和调试方法。
《哈工大单片机》课件
控制等。
02
总结词
通过单片机实现对家居设备的智能化控制，提高生活便利性和舒适度。
03
详细描述
单片机作为智能家居系统的核心控制器，能够实现对家居设备的远程控
制、定时控制和语音控制等功能，提高家居生活的便利性和舒适度，同
时降低能耗和节约能源。
工业控制系统
工业控制系统
介绍单片机在工业自动化领域的应用，如数据采集、设备监控、生产过程控制等。
单片机的历史与发展
总结词
单片机的历史与发展
详细描述
单片机的发展历程可以分为三个阶段。第一阶段是单片 机诞生初期，主要代表产品是Intel于1971年为日本名 为名为Mitsubishi的电气集团开发的，该阶段单片机功 能简单，指令集短，位数不一。第二阶段是在20世纪 80年代初，随着微电子技术和计算机技术的发展，单 片机的指令集功能不断增强，位数也得到了统一，形成 了8位、16位、32位等不同位数的单片机。第三阶段是 进入21世纪后，随着嵌入式系统的发展，单片机也向 专业化、智能化方向发展，出现了各种具有特殊功能的 单片机，如DSP、ARM等。
03
C语言具有较好的可读性和可维护性，适合开发大型 项目。
其他编程语言
其他编程语言包括C、Java等 高级语言，也可以用于单片机 的开发。
这些高级语言可以提供更好的 抽象和封装，使开发更加方便 快捷。
但是这些高级语言运行效率较 低，需要经过解释或编译成机 器码才能运行。
04 单片机的开发环境
Keil软件
03
04
支持多种单片机型号， 如PIC系列、AVR系列 等。
支持多种操作系统，如 Windows、Linux等。
05 单片机开发流程
单片机课件13新
∽ ∽ ∽ ∽ t70 t71 80
P1.7
∽ ∽
00
01 00
02
C.串行口应用程序 . 串行口方式2发送程序 功能:将50H～5FH的 内容从串行口上 发送出去. 例:串行口方式3 接 收程序. 功能:从串行口上输 入 16 个 字 写 入 内 部 RAM中50H开始的单元. 设波特率为2400,
现在要求设计一个子程序,其功能是使步进电机正转一步, 现在要求设计一个子程序,其功能是使步进电机正转一步,主程序每隔一定 时间调用该子程序时,电机即以一定的速率转动.步进电机有如下六个状态: 时间调用该子程序时,电机即以一定的速率转动.步进电机有如下六个状态:
状态 0 1 2 3 4 5 主程序:
C(R2R3)左移1位 (移出位bi在C中) 2×(R4R5R6)+C→(R4R5R6) (十进制运算) N (R7)- 1→R7=0? Y 返回
4 输入 输出处理程序 输入/输出处理程序
A.并行口操作程序 . 步进电机驱动子程序. 例: 步进电机驱动子程序. 用P1.0～P1.2通过驱动电路控制步进电机A,B,C三相的通电,从而控制步 进电机的转动.设输出线(P1.0～P1.2)为高电平时,相应的一相通电, 如果 步进电机按三相六拍方式正转,即通电顺序为: A AB B BC C CA
20mS P1.0 20mS20mS
20mS
P1.1
20mS
P1.7
00
01
00
02
20mS 20mS 80
顺序脉冲波形 例:软件串行口接收发送子程序 以P1.0作为串行口数据输入线,P1.1作为串行口数据输出线.设通信的格式 为1位起始位,8位数据位(先低位后高位),1位停止位,波特率为1200,如 果晶体振荡频率选用11.0592MHz,则发送接收的持续时间为768个机器周期. 接收子程序的功能是接收P1.0上串行输入的一个数据字节送累加器A.该子程 序循环采样输入到P1.0上的电平,当采样到P1.0的负跳变后,延迟半位时间后,
第三讲 ARM编程模型,异常处理(2013)
所支持的最大寻址空间为4GB
bit 31
23 19 15 11 7 3 22 18 14 10 6 2 21 17 13 9 5 1
bit 0
20 16 12 8 4 0
位/16位处理器体系结构中，字节的
长度均为8位。
word16 half -word14 half -word12 word8 by te6 half -word4 by te addres s
CPU与 I/O设备 之间的 接口信 息
开Hale Waihona Puke 量只有两个状态的量，如阀门的合与断、电 路的开与关等
READY信号：输入设备是否准 备好 BUSY信号：输出设备是否忙 ……
状态信息
反映外设当 前工作状态 的信息
控制信息
•读写控制信号 CPU向外部 •时序控制信号 设备发送的 •中断信号 控制命令信 •片选信号 息 •其它操作信号
2013
No. 18
ARM微处理器：CPU模式
程序不能访问有些受保护的资源
User模式 只能通过异常的形式来改变CPU的当前运行模式 System 模式
特权模式 可以存取 系统中的 任何资源 与User模式的运行环境一样 但是它可以不受任何限制的访问任何资源 该模式主要用于运行系统中的一些特权任务
ARM体系结构将存储器看作是从零
地址开始的字节的线性组合。
从零字节到三字节放置第一个存储的 字数据， 从第四个字节到第七个字节放置第二个 存储的字数据，依次排列。 作为32位的微处理器，ARM体系结构
理器体系结构中，字的长度一般为
16位，请读者在阅读时注意区分。 半字（Half-Word）：在ARM体系 结构中，半字的长度为16位，与8位 /16位处理器体系结构中字的长度一 致。 字节（Byte）：在ARM体系结构和8
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5
ST72F264的功能部件
15个中断源 全双工异步串行通讯接口（SCI） 全双工同步串行外围接口（SPI）：支持外扩
芯片。 I2C接口：支持对I2C总线芯片的扩展。 256个字节片内RAM，所有字节均可位寻址。 8k程序存储器（xflash）
DC.W 0
; FFEE-FFEFh
DC.W 0
; FFF0-FFF1h
DC.W 0
; FFF2-FFF3h
DC.W 0
; FFF4-FFF5h
DC.W 0
; FFF6-FFF7h
DC.W 0
; FFF8-FFF9h
DC.W 0
; FFFA-FFFBh
DC.W 0
; FFFC-FFFDh
DC.W main ; FFFE-FFFFh
END
18
JTAG方式仿真开发
InDART-ST72F264通过一个并行端口与 PC主机连接，并通过一个10引脚探针与 目标板的标准ICP连接器相连，实现JTAG 方式仿真。
利用inDART-ST72F264，用户可以实现 编辑程序、编译、下载、在线仿真及调 试程序等功能，可对硬件和软件进行实 时测试。
inDART-ST72F264是利用目标单片机承担在线 操作。这就意味着所有的单片机功能部件（定 时器、A/D转换器、I/O引脚等）不是通过外部 设备来进行重构和模拟，而是直接利用目标单 片机的外设进行调试。
6
ST72F264的存储器结构
ST7系列微处理器对HW寄存器、内存及程序存储器采 取统一编址，离散分布于0000h~ffffh空间。
0000h~007fh为HW寄存器区 0080h~017fh为RAM区（0100~017fh作为栈区或一般
数据区），0080h~00ffh空间支持8位方式寻址，称为 短寻址。 E000h~ffffh为程序存储器，其中ffe0h~ffffh单元是中 断入口地址区，编程时不要误写入程序代码。
17
A/D转换的汇编程序
segment 'vectit'
DC.W 0
; FFE0-FFE1h
DC.W 0
; FFE2-FFE3h
DC.W 0
; FFE4-FFE5h
DC.W 0
; FFE6-FFE7h
DC.W 0
; FFE8-FFE9h
DC.W 0
; FFEA-FFEBh
DC.W 0
; FFEC-FFEDh
EOC：转换结束标志.
当完成一次AD转换时，由硬件置“1”。进行读ADCDRH寄 存器，或者写ADCCSR寄存器操作时，硬件对其自动清零
ADON：AD转换启动位
ADON=1，启动AD转换器。（在启动AD转换器前应设 好SLOW、SPEED位）
ADON=0，禁止AD转换器工作。
11
ADCCSR
SPEED、SLOW：AD转换所需脉冲频率选择
3
ST7系列微处理器特点
电压范围宽 片上功能部件多 电可擦除存储器 多种低功耗方式 开发方便（ICP）：在线编程
4
ST72F264功能部件
8位CPU，支持位处理。 监视定时器（Wacthdog） 电源管理单元 辅助电压监测单元 在线编程单元（ICP） 2个16位定时器 晶振管理系统：可选择外接晶振或使用片内晶振，以
位。
12
ADCCSR
CH2、CH1、CH0：AD转换通道选择位
13
ST72F264的DEMO板
14
A/D转换的汇编程序
st7/
；声明为ST7汇编程序
TITLE "ADC.ASM" ；声明该汇编文件名
MOTOROLA
；立即数采用MOTOROLA格式
#INCLUDE "st72F264.inc"； ST72F264寄存器及内存映射文件。
9
ST72F264的A/D转换器
ST72F264有关A/D转换的HW寄存器
ADCCSR（0071h）：A/D转换控制、状态寄存 器。
ADCDRH（0070h）：A/D转换结果高8位寄存 器。
ADCDRL（006Fh）：A/D转换结果低2位寄存 器，仅D0、D1位有效。
10
ADCCSR(0071h)
第13讲 ST7系列微处理器介绍
电气工程系 赵志衡
E-mail:zhzhhe@
1
本讲的主要内容
ST7系列微处理器的特点 ST72F264的功能部件 ST72F264的A/D转换器 A/D转换编程实例 JTAG方式仿真开发
2
ST系列微处理器的特点
品种多，8位~32位，仅8位机就有近200种 存储技术 低功耗技术 抗干扰技术 可靠性高
19
ST72F264的开发
可实时执行代码； 可在线调试； 内置FLASH编程器； 由目标应用板提供工作电压； 使用标准芯片，保证最终应用的电特性不变； 工作频率可达到所仿真单片机的最大值； 可对汇编源代码调试并支持第三方的C语言编
译器。
20
与传统仿真（MCS51）的区别
传统的在线仿真的目标应用程序是在仿真器内 部执行和仿真，
PBDR, A ；将转换结果由PB口输出，驱动8个LED
wait
；跳转到.wait处，进行下一次转换
16
A/D转换的汇编程序
.init ld ld ld ld ld
ret
A, #$FF PBDDR, A PBOR, A A, #$25 ADCCSR, A
；将立即数ffh送入寄存器A中 ；将PB口配置为输出口 ；将PB口配置为推—拉方式 ；将立即数25h送入寄存器A中 ；AD转换命令字为00100101，选择 通道5；选择fcpu/2频率作为AD转 换脉冲，启动AD转换器。
7
I/O端口
DDR数据方向寄存器（PBDDR） 用于设置该端口的每一位用于输入（0）或者 输出（1）
OR选择寄存器（PBOR） 该端口选择为输出时：OR=0 开漏输出
OR=1 推拉输出 该端口选择为输入时：OR=0 浮置输入
OR=1 上拉输入
8
I/O端口
DR数据寄存器（PBDR） 对其进行读写，即可完成相应数据的输 入或输出
WORDS
；标号采用16位地址
segment 'rom' ；指向程序存储器
15
A/D转换的汇编程序
.main call
.wait
btjf ld ld jra
init ；调用初始化子程序
ADCCSR, #7, wait； EOC是否为1，否 则 转到.wait
A, ADCDRH ；
读AD转换结果的高8位