第4章智能汽车设计基础微控制器

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第4章 智能汽车设计基础—微控制器
第5章 智能汽车设计基础—微控制器
1 5.1 单片机简介
2 5.2 单片机系统 3 5.3 Freescale HCS12单片机
4
思考题
武汉科技大学信息科学与工程学院
5.1 单片机简介
随着大规模集成来自百度文库路的出现及发展,将计算机的CPU、RAM、 ROM、定时/数器和多种I/O接口集成在一片芯片上,形成芯 片级的计算机,因此单片机早期的含义称为单片微型计算机 (Single Chip Microcomputer),直译为单片机,又称为 微控制器(Microcontroller)或嵌入式控制器(Embedded Controller ) 。 近 年 来 , 单 片 机 结 合 专 用 集 成 电 路 (Application Specific Integrated Circuit, ASIC)和精简 指令集计算机(Reduced Instruction Set Computer, RISC) 技术,发展为嵌入式处理器(Embedded Processor),适 用于数据与数值分析、信号处理、智能机器人及图像处理等高 技术领域。
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5.2.2 单片机系统的扩展
(3)程序存储器扩展方法。其他接口扩展芯片与程序存储 器共用地址总线、数据总线和部分控制总线。其中控制总 线有ALE低8位地址信号锁存控制、PSEN外部程序存储 器读控制。EPROM程序存储器扩展电路如图5.3所示。 图5.3(a)中系统只扩展一片EPROM,可将EPROM的片 选端直接接地;图5.3(b)中的系统扩展了两片EPROM,
若P2.i等于0,就选择了EPROM(1),若P2.i等于1,就
选择了EPROM(2)。
(4)常用程序存储器芯片。程序存储器芯片最常见的是 Intel公司的典型系统芯片 2716(2K × 8), 2732(4K × 8), 2764(8K × 8), 27128(16K × 8), 27256 (32K × 8)和27512(64K × 8)等。近年来大容量 EPROM芯片不断涌现,2764以上的大容量芯片在单片 机应用系统程序存储器扩展中得到越来越广泛的使用。
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5.2.2 单片机系统的扩展
图5.图3 5E.P3ROEPMR程O序M存程储序器存扩储展电器路扩展电路
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5.2.2 单片机系统的扩展
❖ 2.数据存储器扩展 ❖ 在单片机系统扩展中,最常见的数据存储器扩展是静态随机存取存储
器SRAM的扩展,在扩展时应注意以下几个方面的问题: ❖ (1)存储器地址空间。在MCS-51系列单片机中,任何扩展的数据
单片机系统的扩展包括数据存储器(RAM)扩展、程 序存储器(ROM/EPROM)扩展、输入/输出(I/O)扩 展、定时/计数器扩展、中断系统扩展及其他特殊功能扩 展。
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5.2.2 单片机系统的扩展
1.程序存储器扩展 单片机系统扩展中,最常见的是程序存储器扩展,在扩展时需注意
存储器、I/O口及外围设备的地址都不能相互重叠,但可以和程序存 储器地址重叠。因为数据存储器与I/O口是统一编址的,共用0000 H~FFFF H间的64K地址空间。 ❖ (2)数据存储器读写控制。数据存储器与I/O口的读/写控制可以通 过RD和WR指令,地址总线和数据总线则与程序存储器共用。 ❖ (3)数据存储器扩展方法。图5.4所示的是数据存储器扩展电路。 除了在读写控制上使用不同信号和不同指令外,数据存储器扩展方法 与程序存储器扩展方法是一样的。 ❖ (4)常用数据存储器芯片。目前常用数据存储器芯片有SRAM 6116(2K×8), 6264(8K×8)和62256(32K×8)等。另外, 电可擦除只读存储器、E2PROM 2816(2K×8)和E2PROM2864 (8K×8)等也可作为数据存储器使用。
以下几方面的问题: (1)可分配地址空间。在MCS-51系列单片机中,程序存储器可占 用0000 H~FFFF H间64 K的存储空间。虽然地址可与数据存储器 或I/O口重叠,但它们实际上是两个相互对立的存储空间。硬件上程 序存储器通过使用PSEN而不是用RD进行控制读操作;软件上用 MOVC而非MOVX执行读操作命令。 (2)地址译码电路。随着大规模集成电路的发展,程序存储器的容 量越来越大,仅需使用一两片芯片就可满足系统对容量的要求,因此 地址译码通常采用直接或用反相器产生片选信号的方式。但是,在扩 充多片程序存储器时,地址译码一般采用译码器方式,以获得地址范 围连续而又不相重叠的片选信号。这是因为程序机器码在存储空间中 需要连续放置,因此各存储器占用的程序存储器空间必须相互连续。 另外,分配给程序存储器的地址范围还必须包含单片机的启动程序。
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5.2.1 单片机最小系统
图5.1 完全使用单片机内部程序存储器的单片机最小系统
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5.2.1 单片机最小系统
图5.2 使用单片机外部程序存储器的单片机最小系统
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5.2.2 单片机系统的扩展
在单片机应用系统硬件设计中,虽然单片机的最小应用 系统拥有较高的性价比,但在功能很复杂的系统中,最小 系统往往不能满足要求,往往需要连接各种设备,形成各 种接口通道。因此,单片机系统的扩展成了单片机应用系 统硬件设计中最常遇到的也是不可避免的问题。
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5.2 单片机系统
1
5.2.1 单片机最小系 统
2
5.5.2 单片机系统的 扩展
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5.2.1 单片机最小系统
❖ 所谓单片机最小系统,是指在单片机外部增加尽可能 少的元件电路,组成一个让单片机可独立工作的系统。以 MCS-51系列单片机为例,图5.1和图5.2所示的分别是使 用单片机内部程序存储器和单片外部程序存储器组成的单 片机最小系统。在图5.2中,8031的程序存储器是通过使 用外部程序存储器EPROM实现的。74LS373是一种8D 透明锁存器,其作用是存储单片机P0口输出的对 EPROM取指令用的低8位地址。这两个最小系统的复位 电路均由10 F的电容器与正电源相连,构成上电复位电 路。时钟电路均采用内部振荡方式,外接一个频率为12 MHz的晶体振荡器。图5.2中,从接地,我们可以得知程 序存储器在单片机外部,因此,对外部程序存储器来说, 单片机的取指令操作有效的。