導(dǎo)讀：在我們的日常生活中所使用的家用電氣與電子器件中包含有各種各樣的集成電路板。電路板上的零件使電子產(chǎn)品具有多種功能。在集成電路板中最重要的零件莫過于單片機(jī)。那你知道單機(jī)片的由來和它運(yùn)作的基礎(chǔ)原理么？接著往下看。

單片機(jī)是一種集成電路芯片，它采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)，把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU和存儲(chǔ)器以及多種IO接口集成在一起。

1

單片機(jī)

在1971年全球第一個(gè)型號(hào)為4004的計(jì)算機(jī)微處理器，由美國英特爾公司推出。同時(shí)，單片機(jī)的技術(shù)也逐漸發(fā)展并得到廣泛應(yīng)用。

單片機(jī)全稱單片微型計(jì)算機(jī)又稱為微型控制器，可以理解為精簡版的計(jì)算機(jī)。

單片機(jī)主要由三部分組成，分別是CPU，存儲(chǔ)器和IO。這三個(gè)組成部分的功能是什么呢？

CPU的主要功能是運(yùn)算和控制。運(yùn)算就是進(jìn)行各種數(shù)學(xué)計(jì)算，而控制就是根據(jù)程序代碼來控制輸入輸出以及電平的高低。那么程序代碼存放在什么地方呢？

2

存儲(chǔ)

程序代碼是放在存儲(chǔ)器中的。單片機(jī)中的存儲(chǔ)器一般分為兩種，一種是只讀存儲(chǔ)器ROM，另一種是隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM。

1.1只讀存儲(chǔ)器

只讀存儲(chǔ)器，用來存儲(chǔ)用戶編譯好的程序，運(yùn)行時(shí)CPU直接從只讀存儲(chǔ)器中讀取指令來運(yùn)行。指令運(yùn)行過程中產(chǎn)生的臨時(shí)數(shù)據(jù)，如變量放在隨機(jī)存儲(chǔ)器中。

所以可以理解為只讀存儲(chǔ)器是用來存放程序的，隨機(jī)存儲(chǔ)器是用來存放數(shù)據(jù)的。

1.2 IO

IO是輸入輸出模塊，主要用于外部電路與CPU進(jìn)行溝通。

那么這三者的具體工作流程是怎樣的呢？

3

運(yùn)行流程

一個(gè)單片機(jī)內(nèi)部包含CPU，只讀存儲(chǔ)器，隨機(jī)存儲(chǔ)器和IO輸入輸出模塊。首先將寫好的程序通過下載器燒錄到單片機(jī)的只讀存儲(chǔ)器ROM，然后程序逐條進(jìn)入CPU，并在CPU內(nèi)執(zhí)行。

例如CPU可以按照程序指示并通過IO模塊輸出高電平，點(diǎn)亮外部發(fā)光二極管。

如果程序所對(duì)應(yīng)的指令為運(yùn)算指令，那么CPU就執(zhí)行運(yùn)算過程。如果在運(yùn)算過程中產(chǎn)生了變量，那么產(chǎn)生的變量將存放在隨機(jī)存儲(chǔ)器中。因?yàn)镃PU內(nèi)部沒有存放變量的地方。

IO接口是單片機(jī)與外界的接口，可以作為數(shù)據(jù)接口對(duì)外部存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫，也可以作為控制接口輸出控制指令，如電機(jī)控制繼電器控制等。也可作為人機(jī)交互接口，如液晶顯示，鍵盤輸入等。

單片機(jī)中的各個(gè)模塊是按統(tǒng)一的節(jié)拍同步工作的，這個(gè)統(tǒng)一的節(jié)拍來源于單片機(jī)的時(shí)鐘，時(shí)鐘信號(hào)是一個(gè)高低電瓶交錯(cuò)的信號(hào)。單片機(jī)在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)只能執(zhí)行一條指令，而且單片機(jī)的時(shí)間單位都是時(shí)鐘周期的整數(shù)倍。

時(shí)鐘信號(hào)來源于振蕩器，振蕩器分為內(nèi)部RC振蕩器和外部晶體振蕩器，簡稱晶振。

由于內(nèi)部RC振蕩器的誤差比較大，所以一般采用外部晶振在配合晶振電路，通電后產(chǎn)生一定頻率的時(shí)鐘信號(hào)。單片機(jī)的各個(gè)部件都要根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)協(xié)調(diào)工作。

時(shí)鐘周期的長度影響了單片機(jī)的速度，所以晶體振蕩頻率也叫做單片機(jī)的主頻。主頻越高，單片機(jī)的性能也越高。單片機(jī)的頻率一般為百兆赫茲級(jí)別，而電腦CPU的頻率一般為千兆赫茲級(jí)別。

4

總結(jié)

總體來說，單片機(jī)是一種集成電路芯片，它采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)，把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU，存儲(chǔ)器以及多種IO接口集成在一起。

CPU的主要功能是運(yùn)算和控制，只讀存儲(chǔ)器ROM是用來存放程序的,隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM用來存放數(shù)據(jù)的。IO是輸入輸出模塊，可以用作數(shù)據(jù)接口控制接口或人機(jī)交互接口。

原文標(biāo)題：單機(jī)片的由來及運(yùn)作的基礎(chǔ)原理，看完這篇就明白了！

文章出處：【微信公眾號(hào)：EDA365】歡迎添加關(guān)注！文章轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。

責(zé)任編輯：haq