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[资料分享] 单片机MCU的内部结构组成

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一粒金砂(高级)

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发表于 2020-3-20 20:33 | 显示全部楼层 |阅读模式

单片机是把微型计算机的主要组成部分CPU、存储器、输入/输出接口等集成在一块超大规模集成电路芯片上。

它是由CPU系统、程序存储器、数据存储器、各种I/O端口、基本功能单元(定时器/计数器等)组成。

1.CPU系统
CPU系统包括有CPU、时钟系统、复位、总线(BUS,即信号的公共通道)控制逻辑。

(1)CPU

单片机中的CPU与微型计算机中的CPU有所不同,它的特点是,面向控制、面向嵌入系统、面向单芯片化。

(2)时钟系统

时钟系统用于产生单片机工作所需的时钟信号。它必须满足CPU及单片机内各单元电路对时钟的要求。时钟振荡器的工作频率一般在1.2~12MHz。

(3)复位电路

复位电路应满足上电复位、信号控制复位的要求。

(4)总线控制逻辑

总线控制逻辑应满足CPU对内部总线和外部总线的控制要求。

2.程序存储器
程序存储器是一种只读存储器ROM(Read Only Memory),用它来固化单片机的应用程序和一些表格常数。单片机生产厂家按单片机内部程序存储器的不同结构,形成单片机的不同结构类型,计有:

(1)Mask ROM型 (2)EPROM型 (3)ROM less型 (4)OTP ROM (5)Flash ROM(MTP ROM)型

前三种程序存储器的单片机是早期的产品,目前EPROM、ROM Less型已较少使用。

3.数据存储器RAM
RAM是一种可读写的存储器,也叫随机存储器。单片机内部的RAM除了作为工作寄存器、位标志和堆栈区以外的单元都可以作为数据缓冲器使用,存放输入的数据或运算的结果。

由于单片机主要是面向测控系统,所以单片机内部的数据存储器容量较小,通常不多于256字节,而且都使用静态随机存储器SRAM(StaTIc Random Access Memory)。

4.各种I/O端口
I/O端口是计算机的输入、输出接口(T是输入,O是输出之意)。单片机中的I/O端口都是芯片的辅入/输出引脚。这些I/O端口,可分为以下几种类型:

(1)总线输入/输出端口

(2)用户I/O端口。由用户用于外部电路的输入/输出控制。

(3)单片机内部功能的输入/输出端口。例如,定时器/计数器的计数辅入、外部中断源辅入等。

为减少单片机引脚数量,一般I/O口都有复式功能。例如不使用外部总线时,总线端口可出让给用户做辅入/辅出端口用。

从I/O口的结构上还可以分为并行I/O口,即多位数据一起输出或输入,这种形式传送数据速度快但使用的引脚多。另—种I/O口称为串行I/O口,即传送数据是顺序输出或输入,这种形式可大大减少I/O口的引脚数,但传送数据较慢。

5.基本功能单元
基本功能单元是为满足单片机测控功能而设置的一些电路,是用来完善和扩大计算机功能的一些基本电路,如定时器/计数器,中断系统等。定时器/计数器在实际应用中作用非常大,如精确的定时,或者对外部事件进行计数等。


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