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單片機(jī)概述單片機(jī)原理與應(yīng)用12/16/20221MultimediaSearchEngine單片機(jī)概述單片機(jī)原理與應(yīng)用12/11/20221Multim什么是單片機(jī)計(jì)算機(jī)必須的部件運(yùn)算存儲(chǔ)：CPU、內(nèi)存、外存輸入設(shè)備：鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、話筒…輸出設(shè)備：顯示器、音箱…普通計(jì)算機(jī)：各部分獨(dú)立

主板顯卡聲卡存儲(chǔ)器接口網(wǎng)卡輸入輸出接口內(nèi)存條CPU2什么是單片機(jī)計(jì)算機(jī)必須的部件顯卡聲卡存儲(chǔ)器接口網(wǎng)卡輸入輸出接什么是單片機(jī)普通計(jì)算機(jī)可滿足所有計(jì)算需求嗎？…3什么是單片機(jī)普通計(jì)算機(jī)可滿足所有計(jì)算需求嗎？…3什么是單片機(jī)生產(chǎn)生活實(shí)踐中對(duì)計(jì)算機(jī)的要求功率控制：亞毫瓦到兆瓦重量控制：克到頓體積控制：指甲蓋到整幢樓價(jià)格控制：幾元到幾億元接口要求：至少數(shù)千種運(yùn)算要求：小于1MPS到百萬(wàn)億次/秒存儲(chǔ)要求：KB到PB計(jì)算機(jī)需求差異巨大，無(wú)法由單一計(jì)算機(jī)架構(gòu)滿足4什么是單片機(jī)生產(chǎn)生活實(shí)踐中對(duì)計(jì)算機(jī)的要求計(jì)算機(jī)需求差異巨大，什么是單片機(jī)需求量最大的計(jì)算機(jī)？2014年MCU出貨量：186億(全球人均2.58個(gè))2014年手機(jī)出貨量：18.8億(智能機(jī)11.35億)2014年P(guān)C出貨量：3.15億5什么是單片機(jī)需求量最大的計(jì)算機(jī)？5什么是單片機(jī)業(yè)界需求最大的計(jì)算機(jī)安裝于智能設(shè)備中，主要完成控制功能，對(duì)運(yùn)算、存儲(chǔ)要求不高的微控制器內(nèi)存需求通常不超過(guò)KB級(jí)別，多數(shù)在幾十字節(jié)程序、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)通常不超過(guò)幾十KB運(yùn)算速度需求通常不超過(guò)50MHz，甚至10MHz以下需要豐富的IO接口GPIO，AD/DA，PWM，UART，I2C，SPI……功耗限制往往較嚴(yán)格很多在毫瓦級(jí)，部分亞毫瓦級(jí)成本限制非常嚴(yán)格MCU：MicroControlUnit6什么是單片機(jī)業(yè)界需求最大的計(jì)算機(jī)MCU：MicroCont什么是單片機(jī)-案例太陽(yáng)能計(jì)算器內(nèi)存：約10個(gè)64位數(shù)，80字節(jié)外存：約幾KB運(yùn)算速度：不超過(guò)1MHzIO接口：鍵盤(pán)、LCD、電池最大功率：1kW*1%*4cm2*10%=0.4mWIntel最低功耗CPU：AtomZ2760，1.7W地面太陽(yáng)直射功率燈光強(qiáng)度太陽(yáng)能電池面積效率7什么是單片機(jī)-案例太陽(yáng)能計(jì)算器地面太陽(yáng)直射功率燈光什么是單片機(jī)-案例太陽(yáng)能計(jì)算器整機(jī)價(jià)格：10元IntelAtomZ2760：41美元重量：整機(jī)112.5克聯(lián)想MIIX10（AtomZ2760）：580克8什么是單片機(jī)-案例太陽(yáng)能計(jì)算器8什么是單片機(jī)單片機(jī)：?jiǎn)涡酒蒀PU、RAM、ROM和適當(dāng)?shù)腎O接口RAM、ROM不太豐富，主頻不太高IO接口一般較為豐富，或針對(duì)應(yīng)用設(shè)計(jì)功耗、體積、重量、價(jià)格均較低添加少量外圍芯片即可滿足一定的控制需求9什么是單片機(jī)單片機(jī)：?jiǎn)涡酒蒀PU、RAM、ROM和適當(dāng)?shù)膯纹瑱C(jī)歷史1976年：IntelMCS-48系列8048：64字節(jié)內(nèi)存，1KBROM直到2000年仍有應(yīng)用1980年：IntelMCS-51系列8位運(yùn)算架構(gòu)，16位地址空間，集成內(nèi)存（~128B）、ROM、IO接口、時(shí)鐘等輔助部件對(duì)比8086/8：16位運(yùn)算架構(gòu)，1MB地址空間，無(wú)集成RAM/ROM，需要很多輔助部件1982年：IntelMCS-96系列（16位）16位MCU到2011年才超過(guò)4/8位MCU出貨量10單片機(jī)歷史1976年：IntelMCS-48系列10單片機(jī)歷史1990年：Intel80960（32位）相比51系列完全不成功2004年：ARMCortex-M3第一個(gè)針對(duì)MCU市場(chǎng)優(yōu)化的ARM目前，ARM系列的MCU占32位MCU出貨量90%2009年：ARMCortex-M0最小ARM，號(hào)稱(chēng)8位的價(jià)格，32位的性能2012年：ARCortex-M0+比M0更節(jié)能，可選MPU32位MCU出貨量目前仍顯著少于4/8/16位MCU32位MCU產(chǎn)值于2010年超越4/8/16位MCU11單片機(jī)歷史1990年：Intel80960（32位）11單片機(jī)歷史-MCU出貨量12單片機(jī)歷史-MCU出貨量12單片機(jī)歷史-MCU產(chǎn)值13單片機(jī)歷史-MCU產(chǎn)值13單片機(jī)發(fā)展趨勢(shì)永不過(guò)時(shí)的51低廉的價(jià)格，大量的替代部件，海量的資源過(guò)低的性能導(dǎo)致操作系統(tǒng)、開(kāi)發(fā)環(huán)境支持弱無(wú)處不在的ARM通用性強(qiáng)，強(qiáng)大的OS、開(kāi)發(fā)支持價(jià)格、功耗稍高，細(xì)分市場(chǎng)針對(duì)性不足大量的專(zhuān)業(yè)應(yīng)用MCU針對(duì)不同專(zhuān)業(yè)應(yīng)用的細(xì)分市場(chǎng)，大量不同型號(hào)的較為專(zhuān)用的MCU具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)IO接口針對(duì)性、開(kāi)發(fā)工具適應(yīng)性、歷史資源……例：機(jī)電控制多用PIC單片機(jī)14單片機(jī)發(fā)展趨勢(shì)永不過(guò)時(shí)的5114單片機(jī)開(kāi)發(fā)產(chǎn)品設(shè)計(jì)客戶定位，應(yīng)用場(chǎng)景，價(jià)格范圍，外觀、包裝、手冊(cè)、宣傳、銷(xiāo)售渠道、售前售后……系統(tǒng)設(shè)計(jì)功率約束，體積重量約束，成本約束，性能約束器件選型，原理設(shè)計(jì)，電路板設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)操作系統(tǒng)：內(nèi)存、外存、設(shè)備管理，中斷，任務(wù)調(diào)度……應(yīng)用軟件：算法，設(shè)備接口，用戶界面15單片機(jī)開(kāi)發(fā)產(chǎn)品設(shè)計(jì)15單片機(jī)開(kāi)發(fā)-軟件開(kāi)發(fā)所需能力產(chǎn)品設(shè)計(jì)基本知識(shí)目標(biāo)客戶群的使用習(xí)慣（用戶界面重要參考）物理界面與軟件界面的協(xié)調(diào)售前演示方案、售后保修方案設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)知識(shí)各種設(shè)備軟硬件接口，總線協(xié)議設(shè)備功耗與性能的聯(lián)系，功率控制與功能實(shí)現(xiàn)的權(quán)衡軟件知識(shí)操作系統(tǒng)、算法、體系結(jié)構(gòu)、編譯原理、匯編……16單片機(jī)開(kāi)發(fā)-軟件開(kāi)發(fā)所需能力產(chǎn)品設(shè)計(jì)基本知識(shí)16課程內(nèi)容基于單片機(jī)開(kāi)發(fā)產(chǎn)品是一個(gè)系統(tǒng)工程，需要方方面面的知識(shí)和能力本課程內(nèi)容產(chǎn)品設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)知識(shí)軟件知識(shí)操作系統(tǒng)、算法、體系結(jié)構(gòu)、編譯……單片機(jī)本身的基礎(chǔ)知識(shí)基本結(jié)構(gòu)，可用資源，匯編，常用設(shè)備軟件接口等僅51系列單片機(jī)17課程內(nèi)容基于單片機(jī)開(kāi)發(fā)產(chǎn)品是一個(gè)系統(tǒng)工程，需要方方面面的知識(shí)課程內(nèi)容為什么選51雖然性能有限，但應(yīng)用范圍廣泛簡(jiǎn)單，易于上手設(shè)備操作的原理是通用的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的思想是通用的在有限的資源上開(kāi)發(fā)是對(duì)能力的一種考驗(yàn)為什么不選ARM前置課程操作系統(tǒng)、體系結(jié)構(gòu)、編譯原理等上手較為復(fù)雜，需要綜合管理操作系統(tǒng)、庫(kù)、應(yīng)用軟件，對(duì)系統(tǒng)能力要求較高18課程內(nèi)容為什么選5118單片機(jī)概述單片機(jī)原理與應(yīng)用12/16/202219MultimediaSearchEngine單片機(jī)概述單片機(jī)原理與應(yīng)用12/11/20221Multim什么是單片機(jī)計(jì)算機(jī)必須的部件運(yùn)算存儲(chǔ)：CPU、內(nèi)存、外存輸入設(shè)備：鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、話筒…輸出設(shè)備：顯示器、音箱…普通計(jì)算機(jī)：各部分獨(dú)立

主板顯卡聲卡存儲(chǔ)器接口網(wǎng)卡輸入輸出接口內(nèi)存條CPU20什么是單片機(jī)計(jì)算機(jī)必須的部件顯卡聲卡存儲(chǔ)器接口網(wǎng)卡輸入輸出接什么是單片機(jī)普通計(jì)算機(jī)可滿足所有計(jì)算需求嗎？…21什么是單片機(jī)普通計(jì)算機(jī)可滿足所有計(jì)算需求嗎？…3什么是單片機(jī)生產(chǎn)生活實(shí)踐中對(duì)計(jì)算機(jī)的要求功率控制：亞毫瓦到兆瓦重量控制：克到頓體積控制：指甲蓋到整幢樓價(jià)格控制：幾元到幾億元接口要求：至少數(shù)千種運(yùn)算要求：小于1MPS到百萬(wàn)億次/秒存儲(chǔ)要求：KB到PB計(jì)算機(jī)需求差異巨大，無(wú)法由單一計(jì)算機(jī)架構(gòu)滿足22什么是單片機(jī)生產(chǎn)生活實(shí)踐中對(duì)計(jì)算機(jī)的要求計(jì)算機(jī)需求差異巨大，什么是單片機(jī)需求量最大的計(jì)算機(jī)？2014年MCU出貨量：186億(全球人均2.58個(gè))2014年手機(jī)出貨量：18.8億(智能機(jī)11.35億)2014年P(guān)C出貨量：3.15億23什么是單片機(jī)需求量最大的計(jì)算機(jī)？5什么是單片機(jī)業(yè)界需求最大的計(jì)算機(jī)安裝于智能設(shè)備中，主要完成控制功能，對(duì)運(yùn)算、存儲(chǔ)要求不高的微控制器內(nèi)存需求通常不超過(guò)KB級(jí)別，多數(shù)在幾十字節(jié)程序、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)通常不超過(guò)幾十KB運(yùn)算速度需求通常不超過(guò)50MHz，甚至10MHz以下需要豐富的IO接口GPIO，AD/DA，PWM，UART，I2C，SPI……功耗限制往往較嚴(yán)格很多在毫瓦級(jí)，部分亞毫瓦級(jí)成本限制非常嚴(yán)格MCU：MicroControlUnit24什么是單片機(jī)業(yè)界需求最大的計(jì)算機(jī)MCU：MicroCont什么是單片機(jī)-案例太陽(yáng)能計(jì)算器內(nèi)存：約10個(gè)64位數(shù)，80字節(jié)外存：約幾KB運(yùn)算速度：不超過(guò)1MHzIO接口：鍵盤(pán)、LCD、電池最大功率：1kW*1%*4cm2*10%=0.4mWIntel最低功耗CPU：AtomZ2760，1.7W地面太陽(yáng)直射功率燈光強(qiáng)度太陽(yáng)能電池面積效率25什么是單片機(jī)-案例太陽(yáng)能計(jì)算器地面太陽(yáng)直射功率燈光什么是單片機(jī)-案例太陽(yáng)能計(jì)算器整機(jī)價(jià)格：10元IntelAtomZ2760：41美元重量：整機(jī)112.5克聯(lián)想MIIX10（AtomZ2760）：580克26什么是單片機(jī)-案例太陽(yáng)能計(jì)算器8什么是單片機(jī)單片機(jī)：?jiǎn)涡酒蒀PU、RAM、ROM和適當(dāng)?shù)腎O接口RAM、ROM不太豐富，主頻不太高IO接口一般較為豐富，或針對(duì)應(yīng)用設(shè)計(jì)功耗、體積、重量、價(jià)格均較低添加少量外圍芯片即可滿足一定的控制需求27什么是單片機(jī)單片機(jī)：?jiǎn)涡酒蒀PU、RAM、ROM和適當(dāng)?shù)膯纹瑱C(jī)歷史1976年：IntelMCS-48系列8048：64字節(jié)內(nèi)存，1KBROM直到2000年仍有應(yīng)用1980年：IntelMCS-51系列8位運(yùn)算架構(gòu)，16位地址空間，集成內(nèi)存（~128B）、ROM、IO接口、時(shí)鐘等輔助部件對(duì)比8086/8：16位運(yùn)算架構(gòu)，1MB地址空間，無(wú)集成RAM/ROM，需要很多輔助部件1982年：IntelMCS-96系列（16位）16位MCU到2011年才超過(guò)4/8位MCU出貨量28單片機(jī)歷史1976年：IntelMCS-48系列10單片機(jī)歷史1990年：Intel80960（32位）相比51系列完全不成功2004年：ARMCortex-M3第一個(gè)針對(duì)MCU市場(chǎng)優(yōu)化的ARM目前，ARM系列的MCU占32位MCU出貨量90%2009年：ARMCortex-M0最小ARM，號(hào)稱(chēng)8位的價(jià)格，32位的性能2012年：ARCortex-M0+比M0更節(jié)能，可選MPU32位MCU出貨量目前仍顯著少于4/8/16位MCU32位MCU產(chǎn)值于2010年超越4/8/16位MCU29單片機(jī)歷史1990年：Intel80960（32位）11單片機(jī)歷史-MCU出貨量30單片機(jī)歷史-MCU出貨量12單片機(jī)歷史-MCU產(chǎn)值31單片機(jī)歷史-MCU產(chǎn)值13單片機(jī)發(fā)展趨勢(shì)永不過(guò)時(shí)的51低廉的價(jià)格，大量的替代部件，海量的資源過(guò)低的性能導(dǎo)致操作系統(tǒng)、開(kāi)發(fā)環(huán)境支持弱無(wú)處不在的ARM通用性強(qiáng)，強(qiáng)大的OS、開(kāi)發(fā)支持價(jià)格、功耗稍高，細(xì)分市場(chǎng)針對(duì)性不足大量的專(zhuān)業(yè)應(yīng)用MCU針對(duì)不同專(zhuān)業(yè)應(yīng)用的細(xì)分市場(chǎng)，大量不同型號(hào)的較為專(zhuān)用的MCU具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)IO接口針對(duì)性、開(kāi)發(fā)工具適應(yīng)性、歷史資源……例：機(jī)電控制多用PIC單片機(jī)32單片機(jī)發(fā)展趨勢(shì)永不過(guò)時(shí)的5114單片機(jī)開(kāi)發(fā)產(chǎn)品設(shè)計(jì)客戶定位，應(yīng)用場(chǎng)景，價(jià)格范圍，外觀、包裝、手冊(cè)、宣傳、銷(xiāo)售渠道、售前售后……系統(tǒng)設(shè)計(jì)功率約束，體積重量約束，成本約束，性能約束器件選型，原理設(shè)計(jì)，電路板設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)操作系統(tǒng)：內(nèi)存、外存、設(shè)備管理，中斷，任務(wù)調(diào)度……應(yīng)用軟件：算法，設(shè)備接口，用戶界面33單片機(jī)開(kāi)發(fā)產(chǎn)品設(shè)計(jì)15單片機(jī)開(kāi)發(fā)-軟件開(kāi)發(fā)所需能力產(chǎn)品設(shè)計(jì)基本知識(shí)目標(biāo)客戶群的使用習(xí)慣（用戶界面重要參考）物理界面與軟件界面的協(xié)調(diào)售前演示方案、售后保修方案設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)知識(shí)各種設(shè)備軟硬件接口，總線協(xié)議設(shè)備功耗與性能的聯(lián)系，功率控制與功能實(shí)現(xiàn)的權(quán)衡軟件知識(shí)操作系統(tǒng)、算法、體系結(jié)構(gòu)、編譯原理、匯編……34單片機(jī)開(kāi)發(fā)-軟件開(kāi)發(fā)所需能力產(chǎn)品設(shè)計(jì)基本知識(shí)16課程內(nèi)容基于單片機(jī)開(kāi)發(fā)產(chǎn)品是一個(gè)系統(tǒng)工程，需要方方面面的知識(shí)和能力本課程內(nèi)容產(chǎn)品