單片機(jī)（MCU），也稱(chēng)為嵌入式微控制器。如今，市場(chǎng)上有各種類(lèi)型的單片機(jī)，具有不同的位，例如4位、8位、64位和128位單片機(jī)。單片機(jī)是一種微型計(jì)算機(jī)，用于控制辦公機(jī)器、機(jī)器人、家用電器、機(jī)動(dòng)車(chē)輛和許多其他小工具中的功能。

單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)包括：

1.CPU——單片機(jī)的大腦被稱(chēng)為CPU。CPU是用于獲取數(shù)據(jù)、解碼數(shù)據(jù)并最終成功完成指定任務(wù)的設(shè)備。在CPU的幫助下，單片機(jī)的所有組件都連接到一個(gè)系統(tǒng)中。由可編程存儲(chǔ)器獲取的指令
由CPU解碼。
2.存儲(chǔ)器——在單片機(jī)中，存儲(chǔ)器芯片的工作原理與微處理器相同。內(nèi)存芯片存儲(chǔ)所有程序和數(shù)據(jù)。單片機(jī)內(nèi)置有一定數(shù)量的ROM或RAM（EPROM、EEPROM等）或閃存，用于存儲(chǔ)程序源代碼。
3.輸入/輸出端口——I/O端口基本上用于連接或驅(qū)動(dòng)不同的設(shè)備，例如LCD、LED等。
4.串行端口——這些端口在單片機(jī)和各種其他外設(shè)（例如并行端口）之間提供串行接口。
5.定時(shí)器——單片機(jī)可以?xún)?nèi)置一個(gè)或多個(gè)定時(shí)器或計(jì)數(shù)器。定時(shí)器和計(jì)數(shù)器控制單片機(jī)內(nèi)的所有計(jì)數(shù)和計(jì)時(shí)操作。定時(shí)器用于對(duì)外部脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。定時(shí)器執(zhí)行的主要操作是脈沖產(chǎn)生、時(shí)鐘功能、頻率測(cè)量、調(diào)制、振蕩等。
6.ADC（模數(shù)轉(zhuǎn)換器）——ADC用于將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。ADC的輸入信號(hào)必須是模擬信號(hào)。數(shù)字信號(hào)產(chǎn)生可用于不同的數(shù)字應(yīng)用（例如測(cè)量小工具）。
7.DAC（數(shù)模轉(zhuǎn)換器）——該轉(zhuǎn)換器執(zhí)行與ADC相反的功能。該設(shè)備通常用于監(jiān)控模擬設(shè)備，如直流電機(jī)等。
8.解釋控制-該控制器用于對(duì)工作程序進(jìn)行延遲控制。解釋可以是內(nèi)部的或外部的。
9.特殊功能塊——一些為特殊設(shè)備制造的特殊單片機(jī)包含此特殊功能塊。這個(gè)特殊的塊有附加的端口，以便執(zhí)行一些特殊的操作。

單片機(jī)的類(lèi)型有哪些？單片機(jī)根據(jù)其內(nèi)存、架構(gòu)、位和指令集分為幾個(gè)大類(lèi)，下面做詳細(xì)介紹。

單片機(jī)的位：
8位單片機(jī)執(zhí)行邏輯和算術(shù)運(yùn)算。8位單片機(jī)的示例是Intel 8031/8051。
與8位單片機(jī)相比，16位單片機(jī)的執(zhí)行精度和性能更高。
16位單片機(jī)的較早示例是Intel 8096。
32位單片機(jī)主要用于自動(dòng)控制設(shè)備，例如辦公、醫(yī)療設(shè)備等，它需要32位指令來(lái)執(zhí)行任何邏輯或算術(shù)功能。

Flash：

外部存儲(chǔ)器單片機(jī)——當(dāng)使用單片機(jī)構(gòu)建嵌入式結(jié)構(gòu)時(shí)，該單片機(jī)不包含芯片上現(xiàn)有的所有功能塊，則稱(chēng)為外部存儲(chǔ)器單片機(jī)。例如，8031單片機(jī)的芯片上沒(méi)有程序存儲(chǔ)器。

嵌入式存儲(chǔ)器單片機(jī)——當(dāng)使用包含芯片上現(xiàn)有所有功能塊的單片機(jī)構(gòu)建嵌入式結(jié)構(gòu)時(shí)，它被稱(chēng)為嵌入式存儲(chǔ)器單片機(jī)。例如，8051單片機(jī)具有所有程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、計(jì)數(shù)器和定時(shí)器、中斷、I/O端口，因此具有嵌入式存儲(chǔ)器單片機(jī)。
指令集：

CISC——CISC表示復(fù)雜指令集計(jì)算機(jī)，它允許用戶(hù)應(yīng)用1條指令來(lái)替代許多簡(jiǎn)單指令。
RISC——RISC表示精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)。RISC通過(guò)縮短每條指令的時(shí)鐘周期來(lái)減少操作時(shí)間。

內(nèi)存架構(gòu)：

（1）哈佛內(nèi)存架構(gòu)單片機(jī)。
（2）普林斯頓內(nèi)存架構(gòu)單片機(jī)。

8051單片機(jī)：
最普遍使用的一組單片機(jī)來(lái)自8051系列。8051單片機(jī)始終是眾多愛(ài)好者和專(zhuān)家的理想選擇。在8051的發(fā)展過(guò)程中，人類(lèi)見(jiàn)證了最具突破性的單片機(jī)組合。最初的8051單片機(jī)最初是由Intel發(fā)明的。這個(gè)8051系列的另外兩個(gè)成員是：

8052——該單片機(jī)有3個(gè)定時(shí)器和256字節(jié)RAM。此外，它還具有傳統(tǒng)8051單片機(jī)的所有功能。8051單片機(jī)是8052單片機(jī)的子集。
8031——該單片機(jī)不含ROM，但具有傳統(tǒng)8051單片機(jī)的所有功能。為了執(zhí)行，可以將大小為64K字節(jié)的外部ROM添加到其芯片中。
8051單片機(jī)使用2種不同類(lèi)型的存儲(chǔ)器，例如NV-RAM、UV、EPROM和Flash。

8051單片機(jī)架構(gòu)：
8051單片機(jī)是Intel公司于1981年推出的八位單片機(jī)。它采用40引腳DIP（雙列直插式封裝）。它具有內(nèi)置4kbROM（片上可編程空間）和128字節(jié)RAM空間，如果需要，還可以與單片機(jī)連接64KB外部存儲(chǔ)器。有四個(gè)并行8位端口，易于編程和尋址。單片機(jī)中集成了片上晶體振蕩器，晶體頻率為12MHz。單片機(jī)中有一個(gè)串行輸入/輸出端口，有2個(gè)引腳。內(nèi)部還內(nèi)置了兩個(gè)16位定時(shí)器；這些定時(shí)器可用作內(nèi)部功能的定時(shí)器以及外部功能的計(jì)數(shù)器。該單片機(jī)由5個(gè)中斷源組成，分別是：串口中斷、定時(shí)器中斷1、外部中斷0、定時(shí)器中斷0、外部中斷1。該單片機(jī)的編程模式包括GPR（通用寄存器）、SFR（特殊功能寄存器））和SPR（特殊用途寄存器）。

PIC單片機(jī)：
Micro-chipTechnology提供的外圍接口控制器(PIC)，對(duì)其單片單片機(jī)進(jìn)行分類(lèi)。這些設(shè)備在8位單片機(jī)中非常成功。其背后最重要的原因是微芯科技不斷升級(jí)應(yīng)用架構(gòu)，并為單片機(jī)添加了許多必需的外圍設(shè)備，以更好地滿(mǎn)足客戶(hù)的需求。PIC單片機(jī)在業(yè)余愛(ài)好者和實(shí)業(yè)家中非常受歡迎；這只是廣泛可用性、低成本、大量用戶(hù)基礎(chǔ)和串行編程能力的原因。

PIC單片機(jī)架構(gòu)：
8位PIC單片機(jī)的架構(gòu)可分為以下幾類(lèi)：
1.基線(xiàn)架構(gòu)-基線(xiàn)架構(gòu)中包括PIC10F系列的PIC單片機(jī)，此外還包括一小部分PIC12和PIC16系列。這些小工具采用12位程序架構(gòu)，具有6至28引腳封裝替代方案。
簡(jiǎn)要定義的基線(xiàn)架構(gòu)屬性集允許最有利可圖的產(chǎn)品解決方案。這種架構(gòu)非常適合電池供電的小工具。PIC10F200系列是另一款采用6引腳封裝的8位閃存單片機(jī)。
2.中端架構(gòu)——在PIC12和PIC16系列的中線(xiàn)成員中添加了14位程序字架構(gòu)。中端PIC16小工具提供了多種封裝選擇（從8到64封裝），具有從低到高的外設(shè)集成水平。該P(yáng)IC16設(shè)備具有各種模擬、數(shù)字和串行外設(shè)，例如SPI、USART、I2C、USB、LCD和A/D轉(zhuǎn)換器。中檔PIC16單片機(jī)具有8級(jí)硬件負(fù)載的暫停控制能力。
3.高性能架構(gòu)——高性能架構(gòu)包括PIC18系列設(shè)備。這些單片機(jī)采用16位程序字架構(gòu)以及18至100引腳封裝替代方案。PIC18設(shè)備是帶有集成模數(shù)轉(zhuǎn)換器的高性能單片機(jī)。所有PIC18單片機(jī)都集成了高度開(kāi)發(fā)的RISC架構(gòu)，支持閃存設(shè)備。PIC18具有改進(jìn)的基礎(chǔ)屬性、32級(jí)深度負(fù)載和多個(gè)內(nèi)部和外部中斷。

AVR單片機(jī)：
AVR又稱(chēng)Advanced Virtual RISC，是一款定制的哈佛架構(gòu)8位RISC單片機(jī)。它是由Atmel于1966年發(fā)明的。哈佛架構(gòu)意味著程序和數(shù)據(jù)聚集在不同的空間并同時(shí)使用。與其他單片機(jī)同時(shí)使用的一次性可編程EPROM、EEPROM或ROM相比，它是主要采用片上閃存來(lái)存儲(chǔ)程序的最重要的單片機(jī)系列之一。閃存是一種非易失性（持續(xù)斷電）可編程存儲(chǔ)器。

AVR單片機(jī)架構(gòu)：
AVR單片機(jī)架構(gòu)由Alf-EgilBogen和VegardWollan開(kāi)發(fā)。AVR這個(gè)名字源自單片機(jī)架構(gòu)開(kāi)發(fā)人員的名字。AT90S8515是最先進(jìn)的基于AVR架構(gòu)的單片機(jī)；另一方面，最先進(jìn)入商業(yè)市場(chǎng)的單片機(jī)是1997年推出的AT90S1200。

SRAM、閃存和EEPROM全部集成在單個(gè)芯片上，從而消除了大多數(shù)設(shè)備中對(duì)任何其他外部存儲(chǔ)器的需求。一些設(shè)備具有并行外部總線(xiàn)選項(xiàng)，以便添加額外的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備。除了TinyAVR芯片之外，幾乎所有設(shè)備都包含串行接口，用于連接大型串行閃存和EEPROM芯片。

AMR單片機(jī)：
AMR是一家設(shè)計(jì)微處理器架構(gòu)的公司的名稱(chēng)。它還致力于將它們授權(quán)給制造正品芯片的生產(chǎn)商。實(shí)際上AMR是一個(gè)真正的32位RISC架構(gòu)。它最初由Acorn Computers Ltd于1980年開(kāi)發(fā)。這種基于AMR的微處理器沒(méi)有板載閃存。ARM專(zhuān)為單片機(jī)設(shè)備而設(shè)計(jì)，易于使用且功能強(qiáng)大，足以應(yīng)對(duì)最具挑戰(zhàn)性的嵌入式設(shè)備。

AMR單片機(jī)架構(gòu)：
AMR架構(gòu)是ARM公司開(kāi)發(fā)的32位RISC處理器。由于其省電特性，ARM中央處理器在移動(dòng)電子市場(chǎng)中占據(jù)主導(dǎo)地位，降低功耗是移動(dòng)電子市場(chǎng)的重要設(shè)計(jì)目標(biāo)。

單片機(jī)應(yīng)用：
與PC或其他通用設(shè)備中使用的微處理器相比，單片機(jī)適用于嵌入式設(shè)備。單片機(jī)用于自動(dòng)管理的發(fā)明和電器，例如電動(dòng)工具、植入式醫(yī)療設(shè)備、汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)、辦公機(jī)器、遙控電器、玩具和許多其他嵌入式系統(tǒng)。與使用不同微處理器、I/O設(shè)備和存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)相比，單片機(jī)可以降低尺寸和成本，從而可以廉價(jià)地?cái)?shù)字化控制越來(lái)越多的設(shè)備和操作。混合信號(hào)微控制器是通用的；將模擬組件組合在一起需要控制非數(shù)字電子結(jié)構(gòu)。

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