原始教材資料lecture notes for pamc 01 - int and ch12014151

1、Lecture notes for Principle and Applications of Micro-Computers“微機(jī)原理及應(yīng)用”講義課程介紹(包含第一章內(nèi)容)第1講聯(lián)系地址: 機(jī)械樓C531本講的主要內(nèi)容n 課程介紹 教材和參考書, 基礎(chǔ)知識(shí)的要求, 授課計(jì)劃, 作業(yè)和實(shí)驗(yàn)要求, 考核方法n 緒論(第一章) 單片機(jī)和嵌入式系統(tǒng), 單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì), 常見的單片機(jī)介紹, MCS-51單片機(jī)及其應(yīng)用課程介紹1. 教材和參考書2. 先修課程和相關(guān)參考書3. 課時(shí)分配和授課計(jì)劃4. 作業(yè)和實(shí)驗(yàn)的要求5. 考核方法教材和參考書n 教材 王忠飛, 胥芳 編著. MCS-51單片機(jī)原理及嵌入

2、式系統(tǒng)應(yīng)用.西安: 西安電子科技大學(xué)n 主要參考書, 2007 單片機(jī)原理與接術(shù)（第二版），祁偉等，北京航空，2017年航天大學(xué) Ken Arnold, Embedded controller hardware design, LLH Technology Publishing, 2001 Users Guides of IAR System (見教材refs.1012)先修課程/基礎(chǔ)知識(shí)和相關(guān)參考書n 數(shù)制及它們的關(guān)系 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ), 數(shù)字電路等參考書n 數(shù)字電路和模擬電路 康華光 主編. 電子技術(shù)基礎(chǔ): 數(shù)字部分和模擬部分(2卷). 北京: 高等教育n C編程語言 (不強(qiáng)制要求), xxxx

3、 (任意版) 介紹C語言的任意參考書都可以課時(shí)分配和授課計(jì)劃n 課程目的: 掌握嵌入式系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)方法n 課時(shí)分配: 授課28學(xué)時(shí) 課程介紹和第1章(第1周, 本次) 第2章內(nèi)部結(jié)構(gòu)(分3講) 第3章匯編語言程序設(shè)計(jì)(分1講) 第4章C語言介紹(分3講) 第5章三個(gè)重要功能單元(分4講) (安排1次/2學(xué)時(shí)課內(nèi)實(shí)驗(yàn)) 第6章(分1講) (安排1次/2學(xué)時(shí)課內(nèi)實(shí)驗(yàn)) 第7章(分1講)作業(yè)和實(shí)驗(yàn)要求n 作業(yè) 教材每章后的習(xí)題, 交作業(yè)時(shí)間為每章內(nèi)容授課完畢后的一周內(nèi)n 實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)考核按微機(jī)原理實(shí)驗(yàn)要求考核方法n 方法: 由下面兩部分成績(jī)組成 閉卷筆試成績(jī)(占50%) 課堂作業(yè)(占10%) 課內(nèi)討

4、論(占5%) 課內(nèi)測(cè)試(占15%) 實(shí)驗(yàn)成績(jī)(占15%)n 考核(包括閉卷筆試)時(shí)間: 教務(wù)處安排n 日常答疑時(shí)間:每次課后本課程講義n 對(duì)于選修 “微機(jī)原理及應(yīng)用I課程的全體同學(xué)來說, 本課程的講義是公開的, 為了便于下載和打開瀏覽, 授課過程中的講義以及相關(guān)的資料都按pdf格式放在公共郵箱中供大家下載n 此外, 本課程相關(guān)一些(如考試、答疑安排、實(shí)驗(yàn)等活動(dòng)安排)會(huì)在群里發(fā)布。n 當(dāng)然, 您有任何問題也可以發(fā)到這里, 我們將及時(shí)解答緒論1. 通用計(jì)算機(jī)(PC)系統(tǒng) vs 嵌入式(計(jì)算機(jī))系統(tǒng)2. 嵌入式系統(tǒng)核心單片機(jī)的分類3. 應(yīng)用的需求推動(dòng)單片機(jī)的發(fā)展4. 目前常見的單片機(jī)介紹5. 為什么

5、學(xué)MCS-51單片機(jī)?6. MCS-51單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)和開發(fā)MCS-51單片機(jī)的封裝(常見的形式)DIP40(40-pins Dual In-line Package, 腳距2.54mm)PLCC44 (44-lead Plastic Leaded Chip Carrier, 腳距1.27mm) PQFP44 (Plastic Quad Flat Package 腳距0.8mm)1標(biāo)記1 標(biāo)記標(biāo)記342073933111231729214012221828DIP40實(shí)物和引腳排列PLCC44實(shí)物和引腳排列PQFP44實(shí)物和引腳排列通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng) vs 嵌入式系統(tǒng)Embedded Syste

6、m (ES)n CPU (or MCU, 單片機(jī)) Processor/Controller 集成有Memory和I/On 無主板n 無固定外設(shè)n 特點(diǎn) 高集成度, 低成本, 低功耗 特殊結(jié)構(gòu), 難開發(fā) 應(yīng)用開發(fā): 硬件和軟件PC System (PCS)n CPU Processorn 主板 CPU和Memory、I/O的通道n 有固定外設(shè)和開放總線n 特點(diǎn) 高性能, 高成本, 高功耗 通用體系, 易開發(fā)(根據(jù)應(yīng)用) 工業(yè)應(yīng)用開發(fā): 接口和軟件一般的PC系統(tǒng)的組成FDD & HDD & CD-ROMDRAM/EDO/ DDRPCI busOpen BusIntel CPU (x86)Cach

7、e10/100MEthernetNET MACPower SupplyUSB Controllersocket詳見“計(jì)算機(jī)接口及應(yīng)用” 課程的內(nèi)容(第7學(xué)期)8/16bits BUS Expandable Peripheral32bits BUS Expandable Local BusMemory ControllerPCINorthControllerBridgeSouth BridgeUSB PortSPK/MICSound DriverCRT/LCDGraph DriverPCI BUSMouseKeypadGP BusPIOUARTsDMACRTCPIntISA BUSPrinter

8、RS232一般的嵌入式系統(tǒng)的組成KeyboardLCD/LED moduleMicro-processor/controller in the single chipLCD/LED driverOff-chip ExpandPower SupplyROMRAMAI/ODI/OADC/DAC(AI/O)Programmable I/O PortROMRAMRegisterControl UnitALUSpecial Function UnitTimer, IRQ,UART嵌入式系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)缺點(diǎn)n 靈活性差n 性能有限n 擴(kuò)展能力有限n 開發(fā)周期長(zhǎng)優(yōu)點(diǎn)n 元件少n 體積小n 低成本n 低功耗n

9、 高可靠性n 多I/O嵌入式系統(tǒng)核心單片機(jī)的分類n 嵌入式系統(tǒng)的核心(心臟)是一個(gè)集成有CPU,存儲(chǔ)器和I/O單元的芯片, 具有一般計(jì)算機(jī)的基本功能, 所以稱之為單芯片計(jì)算機(jī)n 單片機(jī)分類: 根據(jù)其基本操作處理的位數(shù)分為 1位的, 4位的, 8位的, 16位的和32位的單片機(jī)n 其它分類方法: 如按應(yīng)用分類 控制類的, 信號(hào)處理類的和混合信號(hào)類的單片機(jī)單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)應(yīng)用需求推動(dòng)單片機(jī)的發(fā)展n 為了滿足越來越多的需要以及特殊應(yīng)用, 單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 增強(qiáng)處理性能: 執(zhí)行指令的速度, 尋址范圍 增加功能: 更多的特殊功能單元 提高集成度 降低功耗, 更寬的供電范圍目前常見的單片機(jī)(8位的)采用復(fù)

10、雜指令集(CISC)的單片機(jī)n Intel公司的MCS-51系列及其衍生的單片機(jī)n Zilog公司的Z系列(Z80, Z180, eZ80)及其衍生的單片機(jī)n Motorola公司的MC68系列(HC05, HC08, HC11)8位單片機(jī)采用精簡(jiǎn)指令集(RISC)的單片機(jī)n Atmel公司的AVR, ATMega系列單片機(jī)n Microchip公司的PIC(PIC16, 17, 18)系列8位單片機(jī)n 其它 (更多的請(qǐng)大家在圖書館或網(wǎng)絡(luò)上查找)目前常見的單片機(jī)(16位的)n Intel公司的MCS-96/196系列單片機(jī)n Intel公司的80186微控制器及其衍生的“單片機(jī)”(Intel已

11、停產(chǎn), 有金麗科技(RDC, .tw)生產(chǎn)的R系列替代)n Motorola公司的HC(/S)12系列, HC16系列和DSP56F8系列單片機(jī)n Infineon公司的C166系列單片機(jī)n TI公司的MSP430系列單片機(jī)n 其它目前常見的單片機(jī)(32位的)n ARM公司開發(fā)的ARM系列32位單片機(jī) ARM7系列及其衍生類型 ARM9/9E系列 ARM10系列 M系列，A系列，R系列n Motorola公司的32位單片機(jī) M68K系列 Coldfire系列 M.Core系列 MPC500系列n 其它問題為什么學(xué)MCS-51單片機(jī)?n 回答 從學(xué)習(xí)和掌握的角度n 最具代表

12、性的單片機(jī), 8051已經(jīng)成為標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)n 資源適合于小型系統(tǒng)(單片應(yīng)用)和中型系統(tǒng)(易擴(kuò)展)n 無須操作系統(tǒng)(非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生容易掌握) 應(yīng)用開發(fā)角度n 大量性能各異的衍生類型滿足特殊應(yīng)用n 相互兼容的MCS-51單片機(jī)有數(shù)百家半導(dǎo)體公司供貨n 開發(fā)工具(包括硬件和軟件)齊全,穩(wěn)定MCS-51單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)n 單機(jī)應(yīng)用系統(tǒng) 特點(diǎn): 獨(dú)立工作 家電領(lǐng)域應(yīng)用: 電冰箱, 空調(diào), 排/送風(fēng)機(jī)等控制系統(tǒng) 工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用: 儀器和儀表, 數(shù)字閥控制n 多機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng) 特點(diǎn): 通過網(wǎng)絡(luò)多機(jī)協(xié)作 工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用: 集散控制系統(tǒng)或現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的從節(jié)點(diǎn)MCS-51單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)I/O Chip Select Mem Chip SelectData Bus Address BusRead or WriteControl Bus單片應(yīng)用(無擴(kuò)展)具有擴(kuò)展資源地址譯碼器和控制邏輯MCS-51單片機(jī) 片內(nèi)ROMDI/O AI/O數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器I/O接口MCS-51單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)步驟和工具n 開發(fā)步驟 系統(tǒng)需求分析和總體方案設(shè)計(jì) 硬件開發(fā): 電路設(shè)計(jì), 加工實(shí)現(xiàn), 調(diào)試和校正 軟件開發(fā): 驅(qū)動(dòng)程序和應(yīng)用程序設(shè)計(jì)和調(diào)試n 開發(fā)工具 硬件開發(fā)工具: EDA軟件, 跟蹤調(diào)試和仿真器, 燒寫程序用工具(編程器或編程電纜) 軟件開發(fā)工