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單片機（Microcontrollers）是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU、隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器/計數(shù)器等功能（可能還包括顯示驅動電路、脈寬調制電路、模擬多路轉換器、A/D轉換器等電路）集成到一塊硅片上構成的一個小而完善的微型計算機系統(tǒng)，在工業(yè)控制領域廣泛應用。從上世紀80年代，由當時的4位、8位單片機，發(fā)展到現(xiàn)在的300M的高速單片機。! {% ~) J9 @- i
單片機又稱單片微控制器,它不是完成某一個邏輯功能的芯片,而是把一個計算機系統(tǒng)集成到一個芯片上。相當于一個微型的計算機，和計算機相比，單片機只缺少了I/O設備。概括的講：一塊芯片就成了一臺計算機。它的體積小、質量輕、價格便宜、為學習、應用和開發(fā)提供了便利條件。同時，學習使用單片機是了解計算機原理與結構的最佳選擇。8 X/ x& X" o# G8 Z$ F$ |
單片機的使用領域已十分廣泛，如智能儀表、實時工控、通訊設備、導航系統(tǒng)、家用電器等。各種產(chǎn)品一旦用上了單片機，就能起到使產(chǎn)品升級換代的功效，常在產(chǎn)品名稱前冠以形容詞——“智能型”，如智能型洗衣機等 。% I# K$ M# x- `2 t; z
應用分類/ g7 _5 F/ a2 v# [* p2 @
單片機（Microcontrollers）作為計算機發(fā)展的一個重要分支領域，根據(jù)發(fā)展情況，從不同角度，單片機大致可以分為通用型/專用型、總線型/非總線型及工控型/家電型。' G4 D, b, [0 ]- o3 t
通用型% g7 ~( C3 @$ p- [- W
這是按單片機（Microcontrollers）適用范圍來區(qū)分的。例如，80C51式通用型單片機，它不是為某種專門用途設計的；專用型單片機是針對一類產(chǎn)品甚至某一個產(chǎn)品設計生產(chǎn)的，例如為了滿足電子體溫計的要求，在片內集成ADC接口等功能的溫度測量控制電路。' q6 ~. M# Q1 ~$ Q
總線型$ X+ n; [# \6 `; ]
這是按單片機（Microcontrollers）是否提供并行總線來區(qū)分的�？偩�型單片機普遍設置有并行地址總線、 數(shù)據(jù)總線、控制總線，這些引腳用以擴展并行外圍器件都可通過串行口與單片機連接，另外，許多單片機已把所需要的外圍器件及外設接口集成一片內，因此在許多情況下可以不要并行擴展總線，大大減省封裝成本和芯片體積，這類單片機稱為非總線型單片機。+ x. K+ [" M- H0 ]
控制型
7 \# F" I' y5 n! U& ~7 Y7 k 這是按照單片機（Microcontrollers）大致應用的領域進行區(qū)分的。一般而言，工控型尋址范圍大，運算能力強；用于家電的單片機多為專用型，通常是小封裝、低價格，外圍器件和外設接口集成度高。 顯然，上述分類并不是惟一的和嚴格的。例如，80C51類單片機既是通用型又是總線型，還可以作工控用。- D7 z3 u+ x; b" K# g
單片機（Microcontrollers）誕生于1971年，經(jīng)歷了SCM、MCU、SoC三大階段，早期的SCM單片機都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8051，此后在8051上發(fā)展出了MCS51系列MCU系統(tǒng)�；谶@一系統(tǒng)的單片機系統(tǒng)直到現(xiàn)在還在廣泛使用。隨著工業(yè)控制領域要求的提高，開始出現(xiàn)了16位單片機，但因為性價比不理想并未得到很廣泛的應用。90年代后隨著消費電子產(chǎn)品大發(fā)展，單片機技術得到了巨大提高。隨著INTEL i960系列特別是后來的ARM系列的廣泛應用，32位單片機迅速取代16位單片機的高端地位，并且進入主流市場。' u" A" w3 r% ~1 T$ q1 b1 j
而傳統(tǒng)的8位單片機的性能也得到了飛速提高，處理能力比起80年代提高了數(shù)百倍。高端的32位Soc單片機主頻已經(jīng)超過300MHz，性能直追90年代中期的專用處理器，而普通的型號出廠價格跌落至1美元，最高端的型號也只有10美元。( B! z( L. d1 K( L- C6 ~
當代單片機系統(tǒng)已經(jīng)不再只在裸機環(huán)境下開發(fā)和使用，大量專用的嵌入式操作系統(tǒng)被廣泛應用在全系列的單片機上。而在作為掌上電腦和手機核心處理的高端單片機甚至可以直接使用專用的Windows和Linux操作系統(tǒng)。7 x( Q% Y$ a7 V: y( Z
主要階段
; w- B# k4 g' B, f* R+ d 早期階段$ k3 x: D6 _4 ]! [% F* `$ W
SCM即單片微型計算機（Microcontrollers）階段，主要是尋求最佳的單片形態(tài)嵌入式系統(tǒng)的最佳體系結構�！皠�(chuàng)新模式”獲得成功，奠定了SCM與通用計算機完全不同的發(fā)展道路。在開創(chuàng)嵌入式系統(tǒng)獨立發(fā)展道路上，Intel公司功不可沒。* @$ b' X6 w# y3 I( [' W5 G
早期階段
* m* w/ Y) c( |7 Q$ s6 N. p SCM即單片微型計算機（Microcontrollers）階段，主要是尋求最佳的單片形態(tài)嵌入式系統(tǒng)的最佳體系結構�！皠�(chuàng)新模式”獲得成功，奠定了SCM與通用計算機完全不同的發(fā)展道路。在開創(chuàng)嵌入式系統(tǒng)獨立發(fā)展道路上，Intel公司功不可沒。8 b4 V ^0 @& y+ l, O* |
Micro Controller Unit
: ?) R& w* K0 C! G0 j Micro Controller Unit) b% R& R& S/ D% S) l
中期發(fā)展 f/ N# c4 k: U$ w; f! i k
MCU即微控制器（Micro Controller Unit）階段，主要的技術發(fā)展方向是：不斷擴展?jié)M足嵌入式應用時，對象系統(tǒng)要求的各種外圍電路與接口電路，突顯其對象的智能化控制能力。它所涉及的領域都與對象系統(tǒng)相關，因此，發(fā)展MCU的重任不可避免地落在電氣、電子技術廠家。從這一角度來看，Intel逐漸淡出MCU的發(fā)展也有其客觀因素。在發(fā)展MCU方面，最著名的廠家當數(shù)Philips公司。1 J8 M( Y, H' S+ B. d9 A
Philips公司以其在嵌入式應用方面的巨大優(yōu)勢，將MCS-51從單片微型計算機迅速發(fā)展到微控制器。因此，當我們回顧嵌入式系統(tǒng)發(fā)展道路時，不要忘記Intel和Philips的歷史功績。) h, H l f" m& R: `+ {, J
當前趨勢5 c5 i0 K7 C* M+ n; P! c, b
SoC嵌入式系統(tǒng)(System on Chip）式的獨立發(fā)展之路，向MCU階段發(fā)展的重要因素，就是尋求應用系統(tǒng)在芯片上的最大化解決，因此，專用單片機的發(fā)展自然形成了SoC化趨勢。隨著微電子技術、IC設計、EDA工具的發(fā)展，基于SoC的單片機應用系統(tǒng)設計會有較大的發(fā)展。因此，對單片機的理解可以從單片微型計算機、單片微控制器延伸到單片應用系統(tǒng)。
9 X. p# r/ v. U( M% Y: U2 B 早期發(fā)展4 W% I% j* Y( c2 E6 g2 q3 z
1971年intel公司研制出世界上第一個4位的微處理器；Intel公司的霍夫研制成功世界上第一塊4位微處理器芯片Intel 4004，標志著第一代微處理器問世，微處理器和微機時代從此開始。因發(fā)明微處理器，霍夫被英國《經(jīng)濟學家》雜志列為“二戰(zhàn)以來最有影響力的7位科學家”之一。
, v+ R/ `5 ^' u2 u 1971年11月，Intel推出MCS-4微型計算機系統(tǒng)（包括4001 ROM芯片、4002 RAM芯片、4003移位寄存器芯片和4004微處理器）其中4004（下圖）包含2300個晶體管，尺寸規(guī)格為3mm×4mm，計算性能遠遠超過當年的ENIAC，最初售價為200美元。' y9 p; W3 u2 B9 V# \; |
1972年4月，霍夫等人開發(fā)出第一個8位微處理器Intel 8008。由于8008采用的是P溝道MOS微處理器，因此仍屬第一代微處理器。' O) P) T J! w
1973年intel公司研制出8位的微處理器8080；1973年8月，霍夫等人研制出8位微處理器Intel 8080，以N溝道MOS電路取代了P溝道，第二代微處理器就此誕生。% Z8 m* ^7 H% f1 p; ^& D2 S6 e
主頻2MHz的8080芯片運算速度比8008快10倍，可存取64KB存儲器，使用了基于6微米技術的6000個晶體管，處理速度為0.64MIPS（Million Instructions Per Second ）。
! T) Z! [3 k( S2 X' v! F( q 1975年4月，MITS發(fā)布第一個通用型Altair 8800，售價375美元，帶有1KB存儲器。這是世界上第一臺微型計算機。
" `( z1 c4 l; B' R& ` 1976年intel公司研制出MCS-48系列8位的單片機，這也是單片機的問世。
8 y1 L/ U9 B+ w* v9 ?7 T: i Zilog公司于1976年開發(fā)的Z80微處理器，廣泛用于微型計算機和工業(yè)自動控制設備。當時，Zilog、Motorola和Intel在微處理器領域三足鼎立。* r% Y! e+ @* X: n' e/ ?. X/ h
20世紀80年代初，Intel公司在MCS-48系列單片機的基礎上，推出了MCS-51系列8位高檔單片機。MCS-51系列單片機無論是片內RAM容量，I/O口功能，系統(tǒng)擴展方面都有了很大的提高。5 S. N; R4 L4 [3 C0 w! B$ c
硬件特性* g0 A Q& `5 M9 C& d" A( ^9 Y, Z4 v
1、主流單片機包括CPU、4KB容量的RAM、128 KB容量的ROM、 2個16位定時/計數(shù)器、4個8位并行口、全雙工串口行口、ADC/DAC、SPI、I2C、ISP、IAP。
3 I5 q) W* T% P/ B* u1 P9 a 2、系統(tǒng)結構簡單，使用方便，實現(xiàn)模塊化；; j( F% V" W/ j, {
3、單片機可靠性高，可工作到10^6 ~10^7小時無故障；4、處理功能強，速度快。. j8 }$ T! Y z. m4 _1 T
5、低電壓，低功耗，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品2 ~ S6 t4 ?2 H& E9 {* }. Q
6、控制功能強, t8 n2 X$ P3 i+ b5 E
7、環(huán)境適應能力強。
" m8 A0 w9 o2 n! k 單片機STM32F407ZET6 http://www.dzsc.com/ic-detail/9_5030.html特征
, h" ]' C* G9 s$ d ?核心：帶FPU的ARM?32位Cortex?M4 CPU，4 T/ e F8 l4 H% i3 R. A
自適應實時加速器（ART
" G+ H4 y6 T4 N/ ?) Z3 y! C) r Accelerator?）允許0等待狀態(tài)執(zhí)行: B* i1 O3 g0 j. c
從閃存，頻率高達168兆赫，
8 P" D. n: h# n 內存保護單元，210 dmips/
4 G9 D1 _/ Y, q$ v/ D. a- B 1.25 dmips/mhz（dhrystone 2.1）和dsp% H6 w! a6 h" {! x
說明! M- N8 @' p+ p. \5 ~, w4 O: @. L
?記憶
' b' c# X* h& E# p ?高達1兆字節(jié)的閃存2 l/ R( [! j1 p
?高達192+4 kbytes的SRAM，包括64個-
! M) m" Z, f1 R5 w* ~# g* O kByte的CCM（核心耦合存儲器）數(shù)據(jù)$ b' O! P0 d" {. s
皇家音樂學院* G( {: H# p$ o5 x4 ^: t( f
?支持靈活的靜態(tài)內存控制器, |: v0 H. w' f0 {& ~4 c5 D
Compact Flash、SRAM、PSRAM和. t; D1 F% v, X; S6 O! e- W8 l( {1 j
NAND存儲器6 T! C: x6 l; _/ W, p+ ~ _) X9 z
?LCD并行接口，8080/6800模式
; Y# H$ j: o& ` F: F6 E8 y2 I ?時鐘、重置和供應管理% g, ~* z4 F, r5 _
–1.8 V至3.6 V應用電源和I/O
! z& L$ X3 h0 X& a/ R/ m –POR、PDR、PVD和BOR
6 N/ z7 G+ ?2 A w4 j ] n4 I –4至26兆赫晶體振蕩器5 W: S8 @, m: e N2 _4 f5 J
–內部16 MHz工廠修整RC（1%
]" e- K8 {% ?2 V 準確度）
0 [% [# j2 |$ a8 \. A+ n –32 kHz振蕩器，用于校準的RTC0 U1 P* G: x4 N# `
–內部32 kHz RC，帶校準. R1 B) O [. V* Z1 M$ B
?低功率運行, \# ~0 z1 @4 w7 c' ]" D/ C
–休眠、停止和待機模式
* C0 K/ n* V, ] –用于RTC的VBAT電源，20×32位備份2 M& H, Z; h6 |7 J
寄存器+可選的4KB備份SRAM
8 q: h( f0 f/ D- ]* k ?3×12位，2.4 msps A/D轉換器：最多24個% @4 @! F! V7 g2 i* R& `5 n
信道和7.2 MSP，三重交織1 I8 Q( F$ ?3 D) x- C9 x) W
模式' ]% j9 o' G1 i J8 f! h
2×12位D/A轉換器" h2 i# C% I: r
通用DMA:16流DMA
1 q: }& ?! v6 U. I0 f8 j. r5 M( G7 s 帶FIFOS和突發(fā)支持的控制器
/ C, X+ D9 p" F2 o' A$ G+ y. O
9 |. Q) r' u6 T! i L) N
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