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嵌入式概述与 51 单片机

news 2025/9/6 11:03:02

一、嵌入式概述

1、什么是嵌入式

嵌入式以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪的专用计算机系统

2、计算机系统概述

计算机五要素：运算器（数据运算），控制器（控制指令），存储设备，输入设备，输出设备
通用计算机：如 PC 、手机、平板
专用计算机：为完成特定功能而设计的计算机

3、处理单元

CPU（中央处理器）：是数据运算、指令处理的单元，CPU性能越高，完成指令处理和数据运算的速度越快
MCU（微控制器）：集成度高、将所有功能（如中断、计时、CPU、存储等）集成到芯片中，常见的 MCU 有 51 单片机、stm32等，有控制简单、成本低的特点
MPU（微处理器）：集成度低，只有一款单独的 CPU ，需要外接外设以实现相应的功能，成本高
GPU（图形处理器）（显卡）：是图形处理、图形渲染的处理单元
NPU（神经网络处理器）：用于（算法运用）AI推理、硬件加速等领域
FPU（浮点运算单元）：完成浮点数的运算和处理，大部分集成在CPU内部
SOC（片上系统）：集成度比较高，将多个芯片集成到一块芯片上

4、存储单元

内存：主要存放程序运行过程中的临时变量、掉电数据丢失，读写速度快，价格昂贵
外存：主要存放程序、代码、指令，掉电数据不丢失，读写速度慢，价格便宜
ROM：只读存储器，存放单片机程序，指令，掉电数据不丢失
RAM：随机访问存储器，存放临时变量、临时数据，掉电数据丢失

二、单片机

1、单片机结构

芯片内部结构

总线：

总线类型	作用
地址总线	用来寻找RAM中的地址（单项寻址）
数据总线	通过地址总线获取数据，数据双向交互
控制总线	时序控制、IO、中断

内部功能模块

模块	简介
CPU	中央处理单元
IO、中断、Timer、UART	控制单元与数据交互单元
ADC/DAC	模/数转换单元
RAM/ROM	存储单元
其他功能模块	如传感器、PWM等

2、位运算

按位与 & ：有0为0，常用于位清零

//最低位清0
unsigned char t = 0xFF;
t &= ~（1 << 0）;

按位或 | ：有1为1，常用于位置1

//最低位置1
unsigned char t = 0x00;
t |= (1 << 0);

按位异或 ^ ：相同为0，相异为1

3、单片机程序

1.流水灯

8个 led灯共阳，P2 为8个 led 的控制端口

void Led_On(unsigned char n)     //点亮指定灯
{P2 = ~(1 << n);
}	while(1){for(i = 0;i < 8;i++){Led_On(i);       //点亮指定灯delay(10000);Led_Alloff();    //熄灭所有}for(i = 6;i > 0;i--){Led_On(i);       //点亮指定灯delay(10000);Led_Alloff();    //熄灭所有}}

2.动态数码管

void Seg_Sa(u16 n)        //段选
{P0 = n;
}	void Seg_Pos(u8 n)        //位选 
{P1 = 0xf0;P1 |= (1 << n);
}void Seg_Show(u16 dat)    //动态显示
{int i = 0;int m = 0;while(dat != 0){Seg_Sa(0);m = dat % 10;Seg_Pos(i);Seg_Sa(seg_dat[m]);delay(100);dat /= 10;}
}