微控制器（MCU）由中央處理器（CPU），非易失性存儲(chǔ)器（ROM），易失性存儲(chǔ)器（RAM），外圍設(shè)備和支持電路組成。

中央處理單元

CPU根據(jù)程序員編寫的指令序列執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算，管理數(shù)據(jù)流并生成控制信號(hào)。設(shè)計(jì)人員看不到CPU功能所需的極其復(fù)雜的電路。實(shí)際上，由于集成了開發(fā)環(huán)境和高級(jí)語(yǔ)言（例如C語(yǔ)言），為微控制器編寫代碼通常是一項(xiàng)相當(dāng)簡(jiǎn)單的任務(wù)。

內(nèi)存

非易失性存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)微控制器的程序，即（通常很長(zhǎng)的）機(jī)器語(yǔ)言指令列表，這些指令告訴CPU確切的操作。通常，您會(huì)看到單詞“Flash”（這是指非易失性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的一種特定形式），而不是“非易失性存儲(chǔ)器”。

易失性存儲(chǔ)器（即RAM）用于臨時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。當(dāng)微控制器掉電時(shí)，該數(shù)據(jù)將丟失。內(nèi)部寄存器還提供臨時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，但是我們不將它們視為獨(dú)立的功能塊，因?yàn)樗鼈円鸭傻紺PU中。

外圍設(shè)備

我們使用“外圍設(shè)備”一詞來(lái)描述幫助微控制器與外部系統(tǒng)交互的硬件模塊。以下要點(diǎn)指出了各種外圍設(shè)備并提供了示例。


上圖顯示了一單片機(jī)上將ADC將其數(shù)字化的三軸加速度計(jì)數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器：模數(shù)轉(zhuǎn)換器，數(shù)模轉(zhuǎn)換器，參考電壓發(fā)生器。

時(shí)鐘生成：內(nèi)部振蕩器，晶體驅(qū)動(dòng)電路，鎖相環(huán)。

時(shí)間：通用定時(shí)器，實(shí)時(shí)時(shí)鐘，外部事件計(jì)數(shù)器，帶調(diào)制脈沖。

模擬信號(hào)處理：運(yùn)算放大器，模擬比較器。

輸入/輸出：通用數(shù)字輸入和輸出電路，并行存儲(chǔ)器接口。

串行通信：UART，SPI，I2C，USB。

支持電路

微控制器包含各種不能歸類為外圍設(shè)備的功能塊，因?yàn)樗鼈兊闹饕康牟皇强刂疲O(jiān)視或與外部組件通信。但是，它們非常重要-它們支持設(shè)備的內(nèi)部操作，簡(jiǎn)化了實(shí)現(xiàn)并改善了開發(fā)過程。

調(diào)試電路使設(shè)計(jì)人員可以在執(zhí)行指令時(shí)仔細(xì)監(jiān)視微控制器。這是跟蹤錯(cuò)誤并優(yōu)化固件性能的重要方法，有時(shí)是必不可少的。

中斷是微控制器功能中非常有價(jià)值的功能。中斷是由基于外部或內(nèi)部基于硬件的事件生成的，它們使處理器通過執(zhí)行一組特定的指令來(lái)立即響應(yīng)這些事件。

用C語(yǔ)言編寫的單片機(jī)程序，中斷導(dǎo)致程序執(zhí)行“引導(dǎo)”到中斷服務(wù)程序（ISR），ISR完成其任務(wù)后，處理器將返回中斷發(fā)生時(shí)正在執(zhí)行的功能。

如果時(shí)鐘生成模塊旨在產(chǎn)生在芯片外部使用的信號(hào)，則可以將其視為外圍設(shè)備，但是在許多情況下，微控制器內(nèi)部振蕩器的主要目的是為CPU和外圍設(shè)備提供時(shí)鐘信號(hào)。內(nèi)部振蕩器通常具有較低的精度，但是在可以容忍這種低精度的應(yīng)用中，它們是簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)并節(jié)省電路板空間的便捷有效方式。

微控制器可以結(jié)合各種類型的電源電路。集成穩(wěn)壓器允許在芯片上生成所需的電源電壓，電源管理模塊可用于在非活動(dòng)狀態(tài)下顯著降低設(shè)備的電流消耗，而管理模塊可在電源電壓不處于正常狀態(tài)時(shí)將處理器置于穩(wěn)定的復(fù)位狀態(tài)足夠高以確保可靠的操作。

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