微控制器體系結(jié)構(gòu)了解嗎?微控制器有哪些典型應(yīng)用?
今天,小編將在這篇文章中為大家?guī)?lái)微控制器的有關(guān)報(bào)道,通過(guò)閱讀這篇文章,大家可以對(duì)微控制器具備清晰的認(rèn)識(shí),主要內(nèi)容如下。
一、微控制器體系結(jié)構(gòu)
微控制器是將微型計(jì)算機(jī)的主要部分集成在一個(gè)芯片上的單芯片微型計(jì)算機(jī)。微控制器誕生于20世紀(jì)70年代中期,經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展,其成本越來(lái)越低,而性能越來(lái)越強(qiáng)大,這使其應(yīng)用已經(jīng)無(wú)處不在,遍及各個(gè)領(lǐng)域。例如電機(jī)控制、條碼閱讀器/掃描器、消費(fèi)類(lèi)電子、游戲設(shè)備、電話(huà)、HVAC、樓宇安全與門(mén)禁控制、工業(yè)控制與自動(dòng)化和白色家電(洗衣機(jī)、微波爐)等。微控制器的體系結(jié)構(gòu)包含兩種,一是哈佛結(jié)構(gòu),二是諾依曼結(jié)構(gòu)。兩種結(jié)構(gòu)的具體內(nèi)容如下:
1、哈佛結(jié)構(gòu)
哈佛結(jié)構(gòu)是一種將程序指令存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分開(kāi)的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)。中央處理器首先到程序指令存儲(chǔ)器中讀取程序指令內(nèi)容,解碼后得到數(shù)據(jù)地址,再到相應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中讀取數(shù)據(jù),并進(jìn)行下一步的操作(通常是執(zhí)行)。程序指令存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分開(kāi),可以使指令和數(shù)據(jù)有不同的數(shù)據(jù)寬度,如Microchip公司的PIC16芯片的程序指令是14位寬度,而數(shù)據(jù)是8位寬度。哈佛結(jié)構(gòu)的微處理器通常具有較高的執(zhí)行效率。其程序指令和數(shù)據(jù)指令分開(kāi)組織和存儲(chǔ)的,執(zhí)行時(shí)可以預(yù)先讀取下一條指令。目前使用哈佛結(jié)構(gòu)的中央處理器和微控制器有很多,除了上面提到的Microchip公司的PIC系列芯片,還有摩托羅拉公司的MC68系列、Zilog公司的Z8系列、ATMEL公司的AVR系列和安謀公司的ARM9、ARM10和ARM11,51單片機(jī)也屬于哈佛結(jié)構(gòu)。
2、諾依曼結(jié)構(gòu)
在了解了哈佛結(jié)構(gòu)之后,我們?cè)賮?lái)看看諾依曼結(jié)構(gòu)。
馮·諾伊曼結(jié)構(gòu)也稱(chēng)普林斯頓結(jié)構(gòu),是一種將程序指令存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器合并在一起的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)。程序指令存儲(chǔ)地址和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)地址指向同一個(gè)存儲(chǔ)器的不同物理位置,因此程序指令和數(shù)據(jù)的寬度相同,如英特爾公司的8086中央處理器的程序指令和數(shù)據(jù)都是16位寬。目前使用馮·諾伊曼結(jié)構(gòu)的中央處理器和微控制器有很多。除了上面提到的英特爾公司的8086,英特爾公司的其他中央處理器、安謀公司的ARM7、MIPS公司的MIPS處理器也采用了馮·諾伊曼結(jié)構(gòu)。
二、微控制器應(yīng)用
通過(guò)上面的介紹,想必大家對(duì)微控制器的兩種體系結(jié)構(gòu)已經(jīng)具備了初步的認(rèn)識(shí)。在這部分,我們主要來(lái)了解下微控制器的主要應(yīng)用。
微控制器(微控制器)的運(yùn)用范圍有很多,包括家庭和企業(yè),樓宇自動(dòng)化,制造業(yè),機(jī)器人,汽車(chē),照明,智能能源,工業(yè)自動(dòng)化,通信和物聯(lián)網(wǎng)(IoT)部署。可謂大到火箭制造,小到常用便攜電子產(chǎn)品的研發(fā)。
簡(jiǎn)單的:可以將微控制器用于烤箱,冰箱,烤面包機(jī),移動(dòng)設(shè)備,咖啡機(jī),游戲機(jī),電視和草坪灌溉系統(tǒng)等日常用具。它們?cè)谵k公機(jī)器中也很常見(jiàn),例如復(fù)印機(jī),掃描儀,傳真機(jī)和打印機(jī),以及智能電表,ATM系統(tǒng)。
復(fù)雜的:可以將微控制器在飛機(jī),航天器,遠(yuǎn)洋輪船,車(chē)輛,醫(yī)療和生命支持系統(tǒng)以及機(jī)器人中執(zhí)行關(guān)鍵功能。在醫(yī)療現(xiàn)場(chǎng),微控制器可以調(diào)節(jié)人造心臟,腎臟或其他器官的操作。此外,它們還可以?xún)?yōu)化假肢等設(shè)備的功能。
微控制器的運(yùn)用范圍是很廣泛的,它有多種腳位,有8位單片機(jī)、16位、32位等多個(gè)型號(hào),不同的型號(hào)所能支持的功能也不盡相同,就相當(dāng)于咱們使用的電腦的CPU一樣,運(yùn)存空間的大小,決定了各個(gè)型號(hào)的微控制器芯片所能運(yùn)用的范圍。
最后,小編誠(chéng)心感謝大家的閱讀。你們的每一次閱讀,對(duì)小編來(lái)說(shuō)都是莫大的鼓勵(lì)和鼓舞。最后的最后,祝大家有個(gè)精彩的一天。