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1、教学课件微机原理（第2版）1.6微控制器的结构概述1.3.1 CPU系统2学习内容：微控制器的组成目标：掌握各组成部分的特点与连接关系1.3.0 典型微控制器的组成31.3 微控制器的典型结构典型的微控制器组成：专门设计的CPU系统、CPU外围单元、基本功能单元、外围扩展单元。总线控制逻辑CPU时钟、复位CPU外围单元外围单元程序存储器ROM数据存储器RAM输入/输出口I/O操作管理寄存器SFRCPU系统系统基本功能单元基本功能单元中断系统定时器/计数器串行通信接口外外围围扩扩展展单单元元典型的微典型的微控制器控制器组成结构组成结构第1章 微机技术概论1.3.1 CPU系统41.3 微控制器的
2、典型结构CPU系统包含CPU、时钟系统、复位电路和总线控制逻辑。CPU：它是按照面向测控对象、嵌入式应用和单芯片结构要求，专门设计的要保证有突出的控制功能。时钟系统：满足CPU及片内各单元电路对时钟的要求。第1章 微机技术概论复位电路：能满足上电复位、信号复位的最简化电路。总线控制逻辑：要满足CPU对内部总线和外部总线的控制。内部总线控制用以实现片内各单元电路的协调操作；外部总线控制用于微控制器外围扩展时的操作管理。1.3.2 CPU外围电路61.3 微控制器的典型结构CPU外围电路包含ROM、RAM、I/O端口、特殊功能寄存器SFR。1.程序存储器ROM（Read Only Memory）只
3、读半导体存储器，用于固化微控制器的应用程序代码、字库及表格、常数。第1章 微机技术概论种类：PROM（Programmable ROM）；OTPROM（One Time Programmable Read Only Memory）；EPROM（Erasable Programmable Read Only Memory）；EEPROM（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）；FLASH memory：闪存。集成度高、容量大、成本低、寿命长（使用次数有几十万次、百万次等）。采用工作电源即可实现芯片擦除和程序写入，可实现微控制器的“
4、在系统编程”，目前微控制器均采用FLASH为程序存贮器。1.3.2 CPU外围电路91.3 微控制器的典型结构2.数据存储器RAM可随时读取或写入数据的半导体存储器，断电后存储的信息将全部丢失，一般用来存放采集的数据和中间结果。第1章 微机技术概论分类：DRAM（Dynamic RAM）：动态随机存取存储器。集成度高和成本低，需要复杂的刷新电路。用于通用计算机系统中。SRAM（Static RAM）：静态随机存取存储器。访问速度快、存取简单，但成本高、相对DRAM容量较小。SRAM是微控制器最常用的内存。1.3.2 CPU外围电路111.3 微控制器的典型结构3.输入输出接口I/O（Input
5、/Output interface）连接外部的输入/输出设备、测量与控制对象。微控制器的I/O接口通过芯片引脚引出，为了减少引脚数量，微控制器的I/O接口大都有复用功能。第1章 微机技术概论4.特殊功能寄存器SFRSFR是管理与控制微控制器内部I/O端口、基本功能单元、扩展功能单元运行的寄存器。通过对SFR的编程，实现的方式设置、启动运行和状态读取等。1.3.3 其他功能单元131.3 微控制器的典型结构1.基本功能单元 满足微控制器测控功能要求的基本外围电路，包括定时器/计数器、中断系统、串行通信接口等。CPU系统+CPU外围单元+基本功能单元微控制器基核第1章 微机技术概论2.外围扩展单元
6、 满足不同嵌入式应用需求而添加的外围扩展电路。如满足数据采集要求而扩展的模数转换器ADC，满足伺服驱动控制的脉冲宽度调制（PWM）电路和满足程序可靠运行的监视定时器WDT等等。微控制器基核+外围扩展单元多种型号、多种功能的微控制器1.3.3 其他功能单元151.3 微控制器的典型结构CPU系统+CPU外围单元+基本功能单元微控制器基核CPU时钟ROMRAM定时器中断I/O外设复位数据总线地址总线控制总线.第1章 微机技术概论161.3 微控制器的典型结构3.内部总线微控制器内部CPU与各功能模块之间传送信息的公共通信通道。分为数据总线DB（Data Bus）、地址总线AB（Address Bus）和控制总线CB（Control Bus）。数据总线：双向，用于传送数据，实现CPU与存贮器、I/O接口、各功能模块之间的信息交换，其方向取决于是读操作还是写操作。1.3.3 其他功能单元第1章 微机技术概论地址总线：单向，由CPU发出地址信息，用来访问存贮器和I/O接口。地址总线的位数决定CPU可直接寻址的内存空间大小，如地址总线为16位，则其最大可寻址空间为216=64KB；若地址总线为n位，则可寻址空间为2n字节。控制总线：单向，传送控制或时序信号。如读/写信号、中断申请信号、复位信号等。每个信号都有自己的功能，控制着微控制器有序的运用工作。