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人类进化,中山,地心历险记-摩尔搜索-ai技术-vr视角-国际顶尖团队组成的搜索团队

2019年07月13日 10:51:42     作者:admin     分类:趣闻中心     阅读次数:297    

4 位单片机的操控功用较弱,CPU 一次只能处理4 位二进制数。这类单片机常用于计算器、各种形状的智能单元以及作为家用电器中的操控器。典型产品有NEC 公司的UPD 75××系列、NS 公司的COP400 系列、松下公司的MN1400 系列、ROCKWELL 公司的PPS/1系列、富士通公司的MB88 系列、夏普公司的SM××系列、Toshiba 公司的TMP47×××系列等等。

① 华邦公司的W741系列的4位单片机带液晶驱动,在线烧录,保密性高,低操作电压(1.2V~1.8V)。

② 东芝单片机的4位机在家电范畴有很大商场。

2.8位单片机

8 位单片机 8 位单片机的操控功用较强,种类最为彻底。和4 位单片机比较,它不只具有较大的存储容量和寻址规模,而且中止源、并行I/O 接口和守时器/计数器个数都有了不同程度的添加,并集成有全双工串行通讯接口。在指令系统方面,广泛增设了乘除指令和比较指令。特别是8 位机中的高功用增强型单片机,除片内添加了A/D 和D/A 转化器外,还集成有守时器捕捉/比较寄存器、监督守时器(Watchdog)、总线操控部件和晶体振荡电路等。这类单片机由于其片内资源丰厚和功用强壮,首要在工业操控、智能仪表、家用电器和办公主动化系统中运用。代表产品有Intel 公司的MCS-48 系列和MCS-51 系列 、Microchip 公司的PIC16C××系列和PIC17C××系列以及PIC1400 系列、Motorola 公司的M68HC05 系列和M68HC11 系列、Zilog 公司的Z8 系列、荷兰Philips 公司的80C51 系列(同MCS-51 兼容)、Atmel公司的AT89 系列(同MCS-51 兼容)、NEC 公司的UPD78××系列等等。

1)51系列单片机

8031/8051/8751是Intel公司前期的产品。运用的早,影响很大,已成为国际上的工业规范。后来许多芯片厂商以各种办法与Intel公司协作,也推出了同类型的单片机,好像一种单片机的多个版别相同,虽都在不断的改动制作工艺,但内核却相同,也便是说这类单片机指令系统彻底兼容,绝大多数管脚也兼容;在运用上根本可以直接交换。人们总称这些与8051内核相同的单片机为“51系列单片机”。

8031片内不带程序存储器ROM,运用时用户需外接程序存储器和一片逻辑电路373,外接的程序存储器多为EPROM的2764系列。用户若想对写入到EPROM中的程序进行修正,有必要先用一种特别的紫外线灯将其照耀擦除,之后再可写入。写入到外接程序存储器的程序代码没有什么保密性可言。

8051片内有4k ROM,无须外接外存储器和373,更能表现“单片”的简练。可是所编的程序无法写入到其ROM中,只要将程序交芯片厂代为写入,并是一次性的,不能改写其内容。

8751与8051根本相同,但8751片内有4k的EPROM,用户可以将自己编写的程序写入单片机的EPROM中进行现场试验与运用,EPROM的改写相同需求用紫外线灯照耀必守时刻擦除后再写入。

在许多的51系列单片机中,要算 ATMEL 公司的AT89C51、AT89S52更有用,因他不光和8051指令、管脚彻底兼容,而且其片内的4K程序存储器是FLASH工艺的,这种工艺的存储器用户可以用电的办法瞬间擦除、改写,一般专为 ATMEL AT89xx 做的编程器均带有这些功用。清楚明了,这种单片机对开发设备的要求很低,开发时刻也大大缩短。写入单片机内的程序还可以进行加密,这又很好地维护了你的劳动成果。而且,AT89C51、AT89S51现在的价格比8031还低,商场供应也很满意。

AT89S51、52是2003年ATMEL推出的新式种类,除了彻底兼容8051外,还多了ISP编程和看门狗功用

ATMEL公司的51系列还有AT89C2051、AT89C1051等种类,这些芯片是在AT89C51的根底大将一些功用精简掉后构成的精简版。AT89C2051取掉了P0口和P2口,内部的程序FLASH存储器也小到2K,封装办法也由51的P40脚改为20脚,相应的价格也低一些,特别适合在一些智能玩具,手持仪器等程序不大的电路环境下运用;AT89C1051在2051的根底上,再次精简掉了串口功用等,程序存储器再次减小到1k,当然价格也更低。

51 单片机现在已有多种类型,商场上现在供货比较足的芯片还要算ATMEL 的51、52 芯片, HYUNDAI 的GMS97 系列,WINBOND 的78e52,78e58,77e58 等。

GMS97 系列是一次性烧写,一般只要很多生产的人才买。at89c51,52 因可以很简略地解密,一般人们只用它来做试验,或许用在一些即便解了密也无关紧要的场合。89c2051 只要20 腿,体积细巧,在一些简略运用和体积有限的场合得到广泛运用。

2)PIC系列单片机

由美国Microchip公司推出的PIC单片机系列产品,首要选用了RISC结构的嵌入式微操控器,其高速度、低电压、低功耗、大电流LCD驱动才干和低价位OTP技能等都表现出单片机工业的新趋势。

现在PIC系列单片机在国际单片机商场的比例排名中已逐年升位,尤其在8位单片机商场,据称已从1990年的第20位上升到现在的第二位。PIC单片机从掩盖商场动身,已有三种(又称三层次)系列多种类型的产品面世,所以在全球都可以看到PIC单片机从电脑的外设、家电操控、电讯通讯、智能仪器、轿车电子到金融电子各个范畴的广泛运用。如今的PIC单片机已经是国际上最有影响力的嵌入式微操控器之一。

① PIC 8位单片机的分类

PIC 8位单片机产品共有三个系列,即根本级、中级和高档。

a根本级系列 该级产品的特色是低价位,如PIC16C5X,适用于各种对本钱要求严厉的家电产品选用。又如PIC12C5XX是国际第一个8脚的低价位单片机,因其体积很小,彻底可以运用在曾经不能运用单片机的家电产品的空间。

b中级系列 该级产品是PIC最丰厚的种类系列。它是在根本级产品进步行了改善,并坚持了很高的兼容性。外部结构也是多种的,从8引脚到68引脚的各种封装,如PIC12C6XX。该级产品其功用很高,如内部带有A/D变换器、E2PROM数据存储器、比较器输出、PWM输出、I2C和SPI等接口。PIC中级系列产品适用于各种高、中和等级低的电子产品的规划中。

c高档系列 该系列产品如PIC17CXX,其特色是速度快,所以适用于高速数字运算的运用场合中,加之它具有一个指令周期内(160ns)可以完结8×8(位)二进制乘法运算才干,所以可替代某些DSP产品。再有PIC17CXX具有丰厚的I/O操控功用,并可外接扩展EPROM和RAM,使它成为现在8位单片机中功用最高的机种之一。所以很适用于高、中档的电子设备中运用。

上述的三层次(级)的PIC 8位单片机还具有很高的代码兼容性,用户很简略将代码从某类型转化到另一个类型中。PIC 8位单片机具有指令少、履行速度快等长处,其首要原因是PIC系列单片机在结构上与其它单片机不同。该系列单片机引入了原用于小型计算机的双总线和两级指令流水结构。这种结构与一般选用CISC(杂乱指令集计算机)的单片机在结构上是有不同的。

上述的三层次(级)的PIC 8位单片机还具有很高的代码兼容性,用户很简略将代码从某类型转化到另一个类型中。PIC 8位单片机具有指令少、履行速度快等长处,其首要原因是PIC系列单片机在结构上与其它单片机不同。该系列单片机引入了原用于小型计算机的双总线和两级指令流水结构。这种结构与一般选用CISC(杂乱指令集计算机)的单片机在结构上是有不同的。

双总线结构

具有CISC结构的单片机均在同一存储空间取指令和数据,片内只要一种总线。这种总线既要传送指令又要传送数据(如图1-a所示)。因而,它不或许一同对程序存储器和数据存储器进行拜访。因与CPU直接相连的总线只要一种,要求数据和指令一同通过,明显“凌乱”,这正如一个“瓶颈”,瓶内的数据和指令要一同倒出来,往往就被瓶颈卡住了。所以具有这种结构的单片机,只能先取出指令,再履行指令(在此进程中往往要取数),然后,待这条指令履行结束,再取出另一条指令,持续履行下一条。这种结构一般称为冯•诺依曼结构,又称普林斯顿结构。

在这里PIC系列单片机选用了一种双总线结构,即所谓哈佛结构。这种结构有两种总线,即程序总线和数据总线。这两种总线可以选用不同的字长,如PIC系列单片机是八位机,所以其数据总线当然是八位。但等级低、中档和高档的PIC系列机别离有12位、14位和16位的指令总线。这样,取指令时则经指令总线,取数据时则经数据总线,互不抵触。

② 两级指令流水线结构

由于PIC系列单片机选用了指令空间和数据空间分隔的哈佛结构,用了两种位数不同的总线。因而,取指令和取数据有或许一同交叠进行,所以在PIC系列微操控器中取指令和履行指令就选用指令流水线结构。当第一条指令被取出后,随即进入履行阶段,这时或许会从某寄存器取数而送至另一寄存器,或从一端口向寄存器传送数等,但数据不会流经程序总线,而只是在数据总线中活动,因而,在这段时刻内,程序总线有空,可以一同取出第二条指令。当第一条指令履行结束,就可履行第二条指令,一同取出第3条指令,……如此等等。这样,除了第一条指令的取出,其他各条指令的履行和下一条指令的取出是一同进行的,使得在每个时钟周期可以获得最高功率。

在大多数微操控器中,取指令和指令履行都是次序进行的,但在PIC单片机指令流水线结构中,取指令和履行指令在时刻上是彼此堆叠的,所以PIC系列单片机才或许完结单周期指令。

只要涉及到改动程序计数器PC值的程序分支指令(例如GOTO、CALL)等才需求两个周期。

此外,PIC的结构特色还表现在寄存器组上,如寄存器I/O口、守时器和程序寄存器等都是选用了RAM结构办法,而且都只需求一个周期就可以完结拜访和操作。而其它单片机常需求两个或两个以上的周期才干改动寄存器的内容。上述各项,便是PIC系列单片机能做到指令总数少,且大都为单周期指令的重要原因。

3)AVR系列单片机

AVR单片机是1997年由ATMEL公司研宣布的增强型内置Flash的RISC(Reduced Instruction Set CPU) 精简指令集高速8位单片机。AVR的单片机可以广泛运用于计算机外部设备、工业实时操控、仪器仪表、通讯设备、家用电器等各个范畴。

①AVR单片机的优势及特色

a、AVR单片机易于下手、便于晋级、费用低价。 单片机初学者只需一条ISP下载线,把修改、调试通过的软件程序直接在线写入AVR单片机,即可以开发AVR单片机系列中的各种封装的器材。AVR单片机因而在业界声称“一线打天下”。 AVR程序写入是直接在电路板进步行程序修正、烧录等操作,这样便于产品晋级。AVR单片机可运用ISP在线下载编程办法(即把PC机上编译好的程序写到单片机的程序存储器中),不需购买仿真器、编程器、擦抹器和芯片适配器等,即可进行一切AVR单片机的开发运用,这可节约许多开发费用。程序存储器擦写可达10000次以上,不会发作报废品。

b、高速、低耗、保密。首要,AVR单片机是高速嵌入式单片机: AVR单片机具有预取指令功用,即在履行一条指令时,预先把下一条指令取进来,使得指令可以在一个时钟周期内履行。多累加器型,数据处理速度快。AVR单片机具有32个通用作业寄存器,适当于有32条立交桥,可以快速通行。中止呼应速度快。AVR单片机有多个固定中止向量进口地址,可快速呼应中止。AVR单片机耗能低。关于典型功耗状况,WDT封闭时为100nA,更适用于电池供电的运用设备。有的器材最低1.8 V即可作业。AVR单片机保密功用好。它具有不行破解的位加密锁Lock Bit技能,保密位单元深藏于芯片内部,无法用电子显微镜看到。

c 、I/O口功用强,具有A/D转化等电路。AVR单片机的I/O口是真实的I/O口,能正确反映I/O口输入/输出的真实状况。工业级产品,具有大电流(灌电流)10mA~40mA,可直接驱动可控硅SSR或继电器,节约了外围驱动器材。AVR单片机内带模仿比较器,I/O口可用作A/D转化,可组成廉价的A/D转化器。ATmega48/8/16等器材具有8路10位A/D。部分AVR单片机可组成零外设元件单片机系统,使该类单片机无外加元器材即可作业,简略便利,本钱又低。AVR单片机可重设发动复位,以进步单片机作业的牢靠性。有看门狗守时器实施安全维护,可防止程序走乱(飞),进步了产品的抗干扰才干。

d、有功用强壮的守时器/计数器及通讯接口。守时/计数器T/C有8位和16位,可用作比较器。计数器外部中止和PWM(也可用作D/A)用于操控输出,某些类型的AVR单片机有3~4个PWM,是作电机无级调速的抱负器材。AVR单片机有串行异步通讯UART接口,不占用守时器和SPI同步传输功用,因其具有高速特性,故可以作业在一般规范整数频率下,而波特率可达576K。

②AVR 8-Bit MCU的最大特色

与其它8-Bit MCU比较,AVR 8-Bit MCU最大的特色是:

哈佛结构,具有1MIPS / MHz的高速运转处理才干;

超功用精简指令集(RISC),具有32个通用作业寄存器,战胜了如8051 MCU选用单一ACC进行处理形成的瓶颈现象;

快速的存取寄存器组、单周期指令系统,大大优化了方针代码的巨细、履行功率,部分类型FLASH非常大,特别适用于运用高档言语进行开发;

作输出时与PIC的HI/LOW相同,可输出40mA(单一输出),作输入时可设置为三态高阻抗输入或带上拉电阻输入,具有10mA-20mA灌电流的才干;

片内集成多种频率的RC振荡器、上电主动复位、看门狗、发动延时等功用,外围电路愈加简略,系统愈加安稳牢靠;

大部分AVR片上资源丰厚:带E2PROM,PWM,RTC,SPI,UART,TWI,ISP,AD,Analog Comparator,WDT等;

大部分AVR除了有ISP功用外,还有IAP功用,便利晋级或毁掉运用程序。

(3)16-BIT 单片机

16 位单片机是在1983 年今后发展起来的。这类单片机的特色是:CPU是16 位的,运算速度广泛高于8 位机,有的单片机的寻址才干高达1MB,片内含有A/D 和D/A转化电路,支撑高档言语。这类单片机首要用于进程操控、智能仪表、家用电器以及作为计算机外部设备的操控器等。典型产品有Intel 公司的MCS-96/98 系列、Motorola 公司的M68HC16系列、NS 公司的783××系列、TI公司的MSP430系列等等。

其间,以MSP430系列最为杰出。它选用了精简指令集( RISC )结构,具有丰厚的寻址办法( 7 种源操作数寻址、 4 种意图操作数寻址)、简练的 27 条内核指令以及很多的模仿指令;很多的寄存器以及片内数据存储器都可参与多种运算;还有高效的查表处理指令;有较高的处理速度,在 8MHz 晶体驱动下指令周期为 125 ns 。这些特色确保了可编制出高功率的源程序。

在运算速度方面, MSP430 系列单片机能在 8MHz 晶体的驱动下,完结 125ns 的指令周期。 16 位的数据宽度、 125ns 的指令周期以及多功用的硬件乘法器(能完结乘加)相合作,能完结数字信号处理的某些算法(如 FFT 等)。

MSP430 系列单片机的中止源较多,而且可以恣意嵌套,运用时灵敏便利。当系统处于省电的备用状况时,用中止请求将它唤醒只用 6us 。

超低功耗 MSP430 单片机之所以有超低的功耗,是由于其在下降芯片的电源电压及灵敏而可控的运转时钟方面都有其独到之处。

首要, MSP430 系列单片机的电源电压选用的是 1.8~3.6V 电压。因而可使其在 1MHz 的时钟条件下运转时, 芯片的电流会在 200~400uA 左右,时钟关断形式的最低功耗只要 0.1uA 。

其次,共同的时钟系统规划。在 MSP430 系列中有两个不同的系统时钟系统:根本时钟系统和锁频环( FLL 和 FLL+ )时钟系统或 DCO 数字振荡器时钟系统。有的运用一个晶体振荡器( 32768Hz ) , 有的运用两个晶体振荡器)。由系统时钟系统发作 CPU 和各功用所需的时钟。而且这些时钟可以在指令的操控下,翻开和封闭,然后完结对整体功耗的操控。

由于系统运转时翻开的功用模块不同,即选用不同的作业形式,芯片的功耗有着明显的不同。在系统中共有一种活动形式( AM )和五种低功耗形式( LPM0~LPM4 )。在等候办法下,耗电为 0.7uA ,在节电办法下,最低可达 0.1uA 。

系统作业安稳 上电复位后,首要由 DCOCLK 发动 CPU ,以确保程序从正确的方位开端履行,确保晶体振荡器有满意的起振及稳守时刻。然后软件可设置恰当的寄存器的操控位来确认最终的系统时钟频率。假如晶体振荡器在用做 CPU 时钟 MCLK 时发作毛病, DCO 会主动发动,以确保系统正常作业;假如程序跑飞,可用看门狗将其复位。

丰厚的片上外围模块 MSP430 系列单片机的各成员都集成了较丰厚的片表里设。它们别离是看门狗( WDT )、模仿比较器 A 、守时器 A ( Timer_A )、守时器 B ( Timer_B )、串口 0 、 1 ( USART0 、 1 )、硬件乘法器、液晶驱动器、 10 位 /12 位 ADC 、 I 2 C 总线直接数据存取( DMA )、端口 O ( P0 )、端口 1~6 ( P1~P6 )、根本守时器( Basic Timer )等的一些外围模块的不同组合。其间,看门狗可以使程序失控时敏捷复位;模仿比较器进行模仿电压的比较,合作守时器,可规划出 A/D 转化器; 16 位守时器( Timer_A 和 Timer_B )具有捕获 / 比较功用,很多的捕获 / 比较寄存器,可用于事情计数、时序发作、 PWM 等;有的器材更具有可完结异步、同步及多址拜访串行通讯接口可便利的完结多机通讯等运用;具有较多的 I/O 端口,最多达 6*8 条 I/O 口线; P0 、 P1 、 P2 端口可以接纳外部上升沿或下降沿的中止输入; 12/14 位硬件 A/D 转化器有较高的转化速率,最高可达 200kbps ,可以满意大多数数据收集运用;能直接驱动液晶多达 160 段;完结两路的 12 位 D/A 转化;硬件 I 2 C 串行总线接口完结存储器串行扩展;以及为了添加数据传输速度,而选用直接数据传输( DMA )模块。 MSP430 系列单片机的这些片表里设为系统的单片解决方案供给了极大的便利。

便利高效的开发环境 现在 MSP430 系列有 OPT 型、 FLASH 型和 ROM 型三种类型的器材,这些器材的开发手法不同。关于 OPT 型和 ROM 型的器材是运用仿真器开发成功之后在烧写或掩膜芯片;关于 FLASH 型则有非常便利的开发调试环境,由于器材片内有 JTAG 调试接口,还有可电擦写的 FLASH 存储器,因而选用先下载程序到 FLASH 内,再在器材内通过软件操控程序的运转,由 JTAG 接口读取片内信息供规划者调试运用的办法进行开发。这种办法只需求一台 PC 机和一个 JTAG 调试器,而不需求仿真器和编程器。开发言语有汇编言语和 C 言语。

MSP430 单片机现在首要以 FLASH 型为主。

(4)32-BIT 单片机

32 位单片机的字长为32 位,是单片机的尖端产品,具有极高的运算速度。近年来,跟着家用电子系统的新发展,32 位单片机的商场前景看好。

继16 位单片机呈现后不久,几大公司先后推出了代表其时最高功用和技能水平的32 位单片微机系列。32 位单片机具有极高的集成度,内部选用新颖的RISC(精简指令系统计算机)结构,CPU 可与其他微操控器兼容,主频频率可达33MHz 以上,指令系统进一步优化,运算速度可动态改动,设有高档言语编译器,具有功用强壮的中止操控系统、守时/事情操控系统、同步/异步通讯操控系统。代表产品有Intel 公司的MCS-80960 系列、Motorola 公司的M68300 系列、Hitachi 公司的Super H(简称SH)系列等等。

这类单片机首要运用于轿车、航空航天、高档机器人、军事装备等方面。它代表着单片机发展中的高、新技能水平。

ARM在32位MCU中的干流方位是毫无疑问的。ARM公司于1991年景立于英国剑桥,首要出售芯片规划技能的授权。现在,选用ARM技能智能产业(IP)中心的处理器,即咱们一般所说的ARM处理器,已广泛工业操控、消费类电子产品、通讯系统、网络系统、无线系统等各类产品商场,根据ARM技能的处理器运用约占有了32位RISC微处理器75%以上的商场,ARM技能不止逐渐进入到咱们日子的各个方面,咱们乃至可以说,ARM于人类的日子环境中,已经是不行或缺的一环。

现在市面上常见的ARM处理器架构,可分为ARM7、ARM9以及ARM11,新推出的Cortex系列尚在进行开发验证,市面上还未有相关产品推出。ARM也是嵌入式处理器中首要推出多中心架构的厂商。

ARM首个多中心架构为ARM11 MPCore,架构于原先的ARM11处理器中心之上。ARM11中心是发布于2002年10月份,为了进一步进步效能,其管线长度扩展到8阶,处理单元则添加为预取、译码、发送、转化 /MAC1、履行/MAC2、内存存取/MAC3和写入等八个单元,系统上归于ARM V6指令集架构。ARM11选用其时最先进的0.13μm制作制程,运转频率最高可达500到700MHz。假如选用90nm制程,ARM11中心的作业频率可以轻松到达1GHz以上—关于嵌入式处理器来说,这明显是个适当惊人的程度,不过明显1GHz在ARM11系统中不算是个均衡的设定,因而几乎没有厂商推出到达1GHz的ARM11架构处理器。

ARM11的逻辑中心也通过很多的改善,其间最重要的当属“静/动态组合转化的猜测功用”。ARM11的履行单元包括一个64位、4种状况的地址转化缓冲,它首要用来贮存最近运用过的转化地址。当选用动态转化猜测机制而无法在寻址缓冲内找到正确的地址时,静态转化猜测功用就会马上顶替它的方位。在实践测验中,单纯选用动态猜测的准确率为88%,单纯选用静态猜测机制的准确率 只要77%,而ARM11的静/动态猜测组合机制可完结92%的高准确率。针对高时脉速度带来功耗添加的问题,ARM11选用一项名为“IEM (Intelligent Energy Manager)”的智能电源办理技能,该技能可根据使命负荷状况动态调理处理器的电压,从而有用下降本身的功耗。这一系列改善让ARM11的功耗效能比得以持续进步,均匀每MHz只需耗费0.6mW(有快取时为0.8mW)的电力,处理器的最高效能可到达660 Dhrystone MIPS,远超过上一代产品。

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