智能仪器第2章微处理器的选择

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1、第2章微处理器的选择1.基于8051内核的单片机2.基于ARM内核的单片机3.其他类型的微处理器４.DSP数字处理器硬件系统设计首要问题掌握设计思路1.单片机指令系统有集中指令集(CISC)和精简指令集(RISC),两种的区别?指令结构?特点?单片机型号?应用?2.80C51系列单片机芯片的四种基本类型及其代表型号?说出几个基本的单片机型号?3.基于ARM内核的单片机的特点和应用?5.PIC单片机的基本特点,类型及应用?6.DSP技术的定义、结构特点、选择与应用？说出两种典型芯片名称7.请说出以下芯片

2、的生产厂家,芯片内核及技术特点?AT89C51AT89M55800AT90S8535PLPC768LPC2200MC68HC08MC5600PIC12C54PIC16C70PIC1742第二章要掌握的主要内容微处理器是智能仪器的核心部件，本章介绍智能仪器中常用的几种单片机（基于8051内核的单片机、基于ARM内核的单片机、DSP型单片机、具有专用接口的单片机）的结构特性及参数。单片机是将CPU、存储器、输入输出模块集成在一个集成电路芯片上的复杂I/O器件。单片机的种类繁多，在选择单片机时，应对单片机的

3、结构特点有所了解。0.单片机知识的简要复习0.1单片机的总线结构目前，世界上许多公司生产单片机，有上千品种，这些单片机的区别主要是在CPU的字长、结构，存储器的容量和种类，以及I/O功能等方面。由于每种单片机性能有限，用户一般选用某种单片机再进行扩展。扩展的方法是以单片机为基础形成系统总线，在总线的基础上进行扩展。按照总线的形式不同单片机可以分为两类，即并行总线结构的单片机及其他总线结构的单片机。哪三种总线？1.并行三总线结构的单片机早期的单片机(8031)系统，基本采用传统的三总线结构，这种单片机系

4、统由单片机及简单外围电路构成。该系统具有独立的数据线、地址线、控制线。在此基础上可以扩展成需要的应用系统结构。这种单片机指令功能强、可扩展性强。它可以应用于各种领域，尤其适于用于控制对象比较复杂的某些场合。如智能仪器仪表、通信产品、工业控制系统。2.其他总线结构的单片机由于采用传统并行总线结构的单片机内部结构复杂，系统外部硬件设计优化困难，系统资源利用率较低，加上单片机应用的广泛性及多样性，带有各种总线接口的单片机不断推出。如带I2C总线的单片机，带CAN总线的单片机，带USB总线的单片机，以及带以太

5、网接口的单片机等。I2C总线是一种由PHILIPS公司开发的两线式串行总线，用于连接微控制器及其外围设备。0.2指令系统及CPU架构计算机结构一直是朝着逐渐复杂的方向发展，如更大的指令集、更多的寻址方式、更多的专用寄存器和更强的指令计算功能等。将具备这种发展趋势的机器称为复杂（集中）指令集计算机（ComplexInstructionSetComputer，CISC）。当CISC发展到一定程度后，一些过于复杂和深奥的指令加入到指令集反而使控制器的设计变得复杂，并占用了CPU芯片面积相当大的部分。从处理器

6、的执行效率和开发成本两方面考虑，为了进一步提高单片机的性价比，产生了精简指令集计算机(ReduceInstructionSetComputer，RISC)。CISC的特点、代表型号、应用RISC的特点、代表型号、应用RISC指令集具有如下特点：数据线和指令线分离，即采用哈佛结构。取指令和取数据可以同时进行，且由于线宽于数据线，使其指令较同类CISC单片机指令包含更多的处理信息，执行效率亦更快。同时，这种单片机指令多为单字节，程序存储器的空间利用率大大提高，有超小型化设计。比如：Microchip的PI

7、C系列、2ilog的286系列、Atmel的AT90S系列、韩KS57C系列4位单片机和台湾义隆的EM-78系列等CISC指令集具有如下特点：数据线和指令线分时复用，即采用冯·诺伊曼结构。它的指令丰富，功能强大，但取指令和取数据不能同时进行，速度受限，价格亦高。比如：Intel的8051系列、Motorola的M68HC系列、AT89系列、华邦Winbond的W78系列和荷兰Philips的P80C51系列等对冯.诺伊曼结构处理器，由于取指令和存取数据要从同一个存储空间存取，经由同一总线传输，因而它们

8、无法重叠执行，只有一个完成后再进行下一个。如果采用哈佛结构处理以上同样的3条存取数指令，由于取指令和存取数据分别经由不同的存储空间和不同的总线，使得各条指令可以重叠执行，这样，也就克服了数据流传输的瓶颈，提高了运算速度。一.基于80C51内核的单片机MCS-51系列单片机是20世纪80年代由美国Intel公司推出的一种8位单片机。在我国应用广泛。其片内集成并行I/O口、串行I/O口、16位定时器/计数器、RAM、ROM等。最高时钟频率为12MHz，指令系