嵌入式技术(单片机原理)基本概念梳理(保研/考研面试)

河源在北

已于 2022-11-01 10:36:04 修改

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分类专栏：考研/保研面试文章标签：单片机嵌入式硬件自动化学习

于 2022-08-02 18:08:26 首次发布

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本文详细梳理了嵌入式技术基础，包括MCS-51的配置、指令系统、C语言编程、片内接口及中断，涉及硬件资源、编程方法和扩展技术，为保研面试提供全面指南。

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嵌入式技术基础(单片机原理)，常见概念及知识点整理(保研面试用)。

第1章概论

第2章 MCS-51系列单片机的资源配置

第3章 MCS-51系列单片机的指令系统及汇编语言程序设计

第4章单片机的C语言编程

第5章 MCS-51系列单片机片内接口及中断

第6章 MCS-51系列单片机的扩展技术

第7章单片机应用系统接口技术

第1章概论

嵌入式系统可被定义为硬件和软件的组合，同时它还可包含一些其他的附加配件，由此设计出的系统可以用来实现某种特定的功能。

基本概念：

通用计算机、嵌入式计算机；
嵌入式微处理器、嵌入式微控制器、嵌入式数字信号处理器、嵌入式片上系统；
发展趋势：CPU改进、存储器、片内I/O、外围电路集成化、低功耗CMOS化；
典型单片机(MCS-51系列)结构：1个8位中央处理器(CPU)、128B的片内数据存储器(内部RAM)、4KB的片内程序存储器(内部ROM)、4个8位并行I/O口、1个串行通信I/O口、18个特殊功能寄存器SFR、2个16位定时器/计数器、5个中断源。

单片机：就是将微处理器、一定容量的存储器、个数有限的I/O接口以及定时器/计数器等功能部件集成在一块芯片上的微型计算机，且具有一套完整的指令系统。

第2章 MCS-51系列单片机的资源配置

单片机是在一块芯片中集成了CPU、RAM、ROM、定时器/计数器和多功能I/O口等计算机所需要的基本功能部件的大规模集成电路，又称MCU。

基本概念：

引脚：电源引脚Vss、Vcc；外接晶振引脚XTAL1、XTAL2；输入输出引脚P1.0~P3.7；控制线(4条)：RST/V_PD、ALE/PROG非、PSEN非、EA非/V_PP；
程序存储器和数据存储器的寻址方式及地址分配方式；
特殊功能寄存器：ACC、B、PSW(CY、AC、F0、RS1、RS0、OV、P)、SP、DPTR、P0~P3、SCON、SBUF、IP、IE、TMOD、TCON、TH0、TL0、TH1、TL1、PCON；

第3章 MCS-51系列单片机的指令系统及汇编语言程序设计

指令系统是计算机能识别并执行的全部指令的集合，其指令的功能和数量决定了计算机处理能力的强弱。

基本概念：

寻址方式：立即寻址、直接寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、变址寻址、相对寻址、位寻址；
指令系统：数据传送类指令(内部及外部数据传送、程序存储器数据传送、数据交换、堆栈操作)、运算和移位指令(算术运算、逻辑运算、移位指令)、控制转移指令(无条件、条件转移、子程序调用和返回指令、空操作)、位操作指令(位传送、位清零、位置1、位取反、位逻辑、位控制转移)；
程序流程图、汇编伪指令、模块化程序设计方法；
分支程序、循环程序、子程序；
*实用程序：多字节BCD码加法、多字节BCD码求补、多字节BCD码减法、多字节BCD码数的乘法、多字节与单字节无符号数乘法、双字节二进制无符号数乘法、取绝对值、双字节二进制带符号数乘法、16位二进制数除以8位二进制数；ASCII码转换为16进制数、8位二进制数转换为双字节ASCII码、16位二进制小数转换为十进制小数；
延时子程序、中值滤波子程序、算术平均值滤波子程序、限幅滤波子程序；

第4章单片机的C语言编程

MCS-51系列单片机支持3种高级语言，即PL/M、C和BASIC，其中C运用的较多，MCS-51系列的单片机使用的C语言称为C51。

基本概念：

程序存储区、数据存储区(内部：data、idata、bdata；外部：xdata、pdata)；
常见的数据类型：int、char、short、long等；
函数的调用、库函数和宏定义等。

第5章 MCS-51系列单片机片内接口及中断

新型的51系列单片机内部还集成了A/D转换器、PWM输出口、I^2C BUS串行口、WatchDog等部件。

基本概念：

P1、P2、P3的单功能/双功能端口区分及功能；
定时器/计数器的工作原理；
定时器/计数器的工作方式：方式0(13位计数器)、方式1(16位计数器)、方式2(8位计数器)、方式3(8位计数器)；
中断源和中断向量：外部中断、定时中断、串行口中断；
中断控制：中断允许寄存器IE、中断优先级控制寄存器IP、中断源寄存器TCON和SCON；
中断处理过程：中断响应、中断处理、中断返回。

串行口的工作方式：

方式0(移位寄存器的输入输出方式)，波特率固定=f_osc/12；
方式1(波特率可变10位异步通信方式)，非固定波特率；
方式2(11位异步通信方式)，波特率固定=1/64f_osc或1/32f_osc两种；
方式3(11位异步通信方式)，非固定波特率。

多机通信原理：串行口控制寄存器SCON中的SM2位为方式2、方式3的多机通信控制位。主机的RXD和TXD分别于从机的TXD和RXD连接。在一主多从结构的多机通信系统中，主、从机应设置成相同的方式，使用相同的波特率。

多机通信协议：多机通信时，主、从机双方都应符合一定的规范，因此需要人为地制订一些协议，这些协议是主、从机双方共同遵守地规定。

第6章 MCS-51系列单片机的扩展技术

外部程序存储器的扩展技术：

51于其他微机一样，在访问外部存储器时，首先通过地址总线给出地址信号，选中一个存储单元作为访问对象，然后由控制总线发出选通信号，在选通信号的作用下，外部程序存储器把给定单元的内容(指令或常数)送至数据总线，单片机通过对数据总线的采样，得到该单元的内容，以完成一次外部程序存储器的访问过程。