嵌入式学习之硬件——51单片机 1.0

一、基础知识

1.什么是嵌入式？

        嵌入式以应用为中心，计算机技术为基础，软硬件可裁剪的专用计算机系统；

2.嵌入式的应用？

        消费电子、无人驾驶、储能、新能源........

3.嵌入式发展？

        （1）第一阶段：1980年，Intel公司MCS—51系列：8051型号单片机，工业控制领域，后来由MCU市场转型CPU；

4.名词解释

        CPU：Central Processing Unit中央处理器，指令处理，数据运算。

        MPU：Micro Procesing Unit 微处理器单个CPU+外接内存 +外接外设；处理复杂任务（跑操作系统）。

        SOC：System On Chip:片上系统（手机芯片：骁龙芯片），将传统计算机或其他电子系统中的组件集成到单一芯片上。

        MCU：Micro Controllter Unit 微控制器 -》单片机。集成化高，集成到一块芯片。集成了中央处理器（CPU）、存储器（RAM、ROM）、并行I/O、串行I/O、定时器/计数器、中断系统、系统时钟电路以及系统总线，用于测控领域的单片微型计算机。。性能弱，成本低，主要在控制领域 电机控制 洗衣机之类的。

        GPU：Graphics Processing Unit，图形处理器，用多个处理器来共同求解同一问题，即将被求解的问题分解成若干个部分，各部分均由一个独立的处理机来并行计算。图形处理器，采用多线程SIMD架构，为图形处理而生。

        NPU：（Neural network Processing Unit）， 即神经网络处理器。用电路模拟人类的神经，主要是一些算法，是基于神经网络算法与加速的新型处理器总称。AI算法

        FPU – Floating Processing Unit 浮点处理单元，通用处理器中的浮点运算模块。      

5.RAM 、 ROM

（1）ROM（非易失性存储器）：又称只读存储器；

非易失性存储器（Non-Volatile Memory, NVM）‌是指当电流关闭后，所存储的数据不会消失的存储器。这类存储器在断电后仍能保持数据，因此常用于需要长期保存数据的场合。非易失性存储器的典型代表包括ROM（只读存储器）、Flash（闪存，包括NAND和NOR类型）、EEPROM（电可擦可编程只读存储器）等‌。

（2）RAM（易失性存储器）：又称随机访问存储器；

易失性存储器（Volatile Memory）‌是指断电后存储的数据会立即消失的存储器。这类存储器通常具有较快的存取速度，但无法长期保存数据。易失性存储器的典型代表有DRAM（动态随机存取存储器）和SRAM（静态随机存取存储器）‌。 

（3）特点对比
非易失性存储器‌：

‌数据保留‌：断电后数据不丢失，适合长期数据存储。
‌写入次数有限‌：如Flash存储器有一定的擦写次数限制。
‌容量和速度‌：EEPROM支持字节级擦写，但容量较小；Flash存储器速度较慢，适合大容量数据存储‌。
‌易失性存储器‌：

‌数据不保留‌：断电后数据立即消失。
‌速度快‌：如SRAM和DRAM具有较高的存取速度，适合临时数据存储和高频访问‌。

6、51单片机芯片的内部结构

三大总线：

地址总线：CPU拿RAM的数据的时候，通过这个寻址，寻址范围2^32，单向的，方向只能从CPU到RAM；

数据总线：数据交互的，是双向的，CPU 《=》RAM；

控制总线：控制指令，是双向的 CPU 《=》外设；

7.寄存器的定义
（1）寄存器的定义：寄存器是CPU、主存储器和其他数字设备内部用于存放数据的一些小型存储区域。

（2）寄存器的组成：一般由多个触发器构成。可以分为内部寄存器和外部接口寄存器。

（3）寄存器的特点：读写速度高、寄存器间传输速率快。

（4）P2寄存器本质：地址强转为指针间接访问

（5）寄存器可假定为系统提前定义好的全局变量（unsigned char P2;//一个字节8个比特）

8.寄存器的分类

（1）数据寄存器：用于存储整数数字。累加器是特别的数据寄存器。

（2）地址寄存器：持有存储器地址，用来访问存储器。

（3）通用目的寄存器：可以保存数据或地址，类似数据寄存器与地址寄存器的结合。

（4）特殊目的寄存器：用于存储CPU内部数据，如程序计数器、堆栈寄存器以及状态寄存器等。

（5）索引寄存器：程序运行时用于更改运算对象地址。

9.位运算

（1）其他位不变，指定位置1；按位或，或 的是给其中需要置1的那位置1，其他置0

指定位置1

公式：

        reg |= (1<<n)   //reg寄存器第n位置1

        reg |= (1<<n) | (1<<m)  //reg寄存器第m位和n位置1  

连续置1

        P2 |= （7<<2）//连续3个比特位置1

（2）其他位不变，指定位清零；按位与，把1左移，然后取反；

指定位清零

公式：

        reg &= ~(1<<n)    //reg寄存器第n位清零

        reg &= ~((1<<n) | (1<<m))   //reg寄存器第m位和n位清零   

按位异或：

    

10、数码管显示原理

（1）我们学习的主要是共阴极接法；

（2）先位选 ：将P1寄存器低4位对应给1

（3）同一时刻，数码管只能显示一位

（4）静态点亮数码管：先选中LEDS1，将对应的引脚置1

• 所有LED段的阴极（负极）连接在一起，通常接地。

• 要点亮某个段，需要将相应的引脚连接到高电平（通常是电源电压）。

11. 共阴极和共阳极数码管的区别

        共阴极：公共端是接地；引脚给谁置1，谁就亮；

        共阳极：公共端是接高电平；引脚给谁置0，谁就亮；

12.原理图

芯片：40pin、P0 -- P3（地址 8bit）；

LED：发光二极管，共阴极二极管，指定位置0；

数码管：四位七段共阴极数码管，同一时刻只可显示一位数码管，