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FMD/輝芒微 MCU微控制單元單片機 FT32F 內建電路晶片 序列槽通訊

作者:深圳領航達電子

MCU是Microcontroller Unit 的簡稱,中文叫微控制器,俗稱單片機,是把CPU的頻率與規格做适當縮減,并将記憶體、計數器、USB、A/D轉換、UART、PLC、DMA等周邊接口,甚至LCD驅動電路都整合在單一晶片上,形成晶片級的計算機,為不同的應用場合做不同組合控制,諸如手機、PC外圍、遙控器,至汽車電子、工業上的步進馬達、機器手臂的控制等,都可見到MCU的身影。

FMD/輝芒微 MCU微控制單元單片機 FT32F 內建電路晶片 序列槽通訊

單片機的分類及應用

MCU按其存儲器類型可分為無片内ROM型和帶片内ROM型兩種。對于無片内ROM型的晶片,必須外接EPROM才能應用(典型為8031);帶片内ROM型的晶片又分為片内EPROM型(典型晶片為87C51)、MASK片内掩模ROM型(典型晶片為8051)、片内Flash型(典型晶片為89C51)等類型。

按用途可分為通用型和專用型;根據資料總線的寬度和一次可處理的資料位元組長度可分為8、16、32位MCU。

目前,國内MCU應用市場最廣泛的是消費電子領域,其次是工業領域、和汽車電子市場。消費電子包括家用電器、電視、遊戲機和音視訊系統等。工業領域包括智能家居、自動化、醫療應用及新能源生成與配置設定等。汽車領域包括汽車動力總成和安全控制系統等。

FMD/輝芒微,FT32F030C8AT7,48-LQFP

FMD/輝芒微,FT32F030C8AT7,LQFP-48

FMD/輝芒微,FT32F030F6AP7,TSSOP20

FMD/輝芒微,FT32F030F6CU7,QFN20

FMD/輝芒微,FT32F030G8BU7,QFN28

FMD/輝芒微,FT32F030K6AT7,32-LQFP

FMD/輝芒微,FT32F030K8BU7,QFN-32

FMD/輝芒微,FT32F030R8AT7,LQFP64

FMD/輝芒微,FT32F032G8BS7,SOP28

FMD/輝芒微,FT32F032K8BU7,QFN-32

FMD/輝芒微,FT32F072C8AT7,LQFP-48

FMD/輝芒微,FT32F072CBAT7,LQFP-48

FMD/輝芒微,FT32F072K6BT7,LQFP32

FMD/輝芒微,FT32F072KBBU7,QFN-32

FMD/輝芒微,FT32F072R8AT7,64-LQFP

FMD/輝芒微,FT60F011A-RB,SOP-8

FMD/輝芒微,FT60F021-DRB,DIP8

FMD/輝芒微,FT60F022-DRB,DIP14

FMD/輝芒微,FT60F022-RB,SOP-14

FMD/輝芒微,FT60F023-RB,SOP16

FMD/輝芒微,FT60F024-DRB,DIP18

FMD/輝芒微,FT60F025-TRB,TSSOP20

FMD/輝芒微,FT60F112A-RB,SOP-14

FMD/輝芒微,FT60F112-RB,SOP-14

FMD/輝芒微,FT60F120-URT,SOT23-6

FMD/輝芒微,FT60F121-RB,SOP-8

FMD/輝芒微,FT60F122-RB,SOP-14

單片機的基本功能

對于絕大多數MCU,下列功能是最普遍也是最基本的,針對不同的MCU,其描述的方式可能會有差別,但本質上是基本相同的:

1、TImer(定時器):TImer的種類雖然比較多,但可歸納為兩大類:一類是固定時間間隔的TImer,即其定時的時間是由系統設定的,使用者程式不可控制,系統隻提供幾種固定的時間間隔給使用者程式進行選擇,如32Hz,16Hz,8Hz等,此類TImer在4位MCU中比較常見,是以可以用來實作時鐘、計時等相關的功能。

另一類則是Programmable Timer(可程式設計定時器),顧名思義,該類Timer的定時時間是可以由使用者的程式來控制的,控制的方式包括:時鐘源的選擇、分頻數(Prescale)選擇及預制數的設定等,有的MCU三者都同時具備,而有的則可能是其中的一種或兩種。此類Timer應用非常靈活,實際的使用也千變萬化,其中最常見的一種應用就是用其實作PWM輸出。

由于時鐘源可以自由選擇,是以,此類Timer一般均與Event Counter(事件計數器)合在一起。

2、IO口:任何MCU都具有一定數量的IO口,沒有IO口,MCU就失去了與外部溝通的管道。根據IO口的可配置情況,可以分為如下幾種類型:

純輸入或純輸出口:此類IO口由MCU硬體設計決定,隻能是輸入或輸出,不可用軟體來進行實時的設定。

直接讀寫IO口:如MCS-51的IO口就屬于此類IO口。當執行讀IO口指令時,就是輸入口;當執行寫IO口指令則自動為輸出口。

程式程式設計設定輸入輸出方向的:此類IO口的輸入或輸出由程式根據實際的需要來進行設定,應用比較靈活,可以實作一些總線級的應用,如I2C總線,各種LCD、LED Driver的控制總線等。

對于IO口的使用,重要的一點必須牢記的是:對于輸入口,必須有明确的電平信号,確定不能浮空(可以通過增加上拉或下拉電阻來實作);而對于輸出口,其輸出的狀态電平必須考慮其外部的連接配接情況,應保證在Standby或靜态狀态下不存在拉電流或灌電流。

3、外部中斷:外部中斷也是絕大多數MCU所具有的基本功能,一般用于信号的實時觸發,資料采樣和狀态的檢測,中斷的方式由上升沿、下降沿觸發和電平觸發幾種。外部中斷一般通過輸入口來實作,若為IO口,則隻有設為輸入時其中斷功能才會開啟;若為輸出口,則外部中斷功能将自動關閉(ATMEL的ATiny系列存在一些例外,輸出口時也能觸發中斷功能)。外部中斷的應用如下:

外部觸發信号的檢測:一種是基于實時性的要求,比如可控矽的控制,突發性信号的檢測等,而另一種情況則是省電的需要。

信号頻率的測量:為了保證信号不被遺漏,外部中斷是最理想的選擇。

資料的解碼:在遙控應用領域,為了降低設計的成本,經常需要采用軟體的方式來對各種編碼資料進行解碼,如Manchester和PWM編碼的解碼。

按鍵的檢測和系統的喚醒:對于進入Sleep狀态的MCU,一般需要通過外部中斷來進行喚醒,最基本的形式則是按鍵,通過按鍵的動作來産生電平的變化。

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4、通訊接口:MCU所提供的通訊接口一般包括SPI接口,UART,I2C接口等,其分别描述如下:

SPI接口:此類接口是絕大多數MCU都提供的一種最基本通訊方式,其資料傳輸采用同步時鐘來控制,信号包括:SDI(串行資料輸入)、SDO(串行資料輸出)、SCLK(串行時鐘)及Ready信号;有些情況下則可能沒有Ready信号;此類接口可以工作在Master方式或Slave方式下,通俗說法就是看誰提供時鐘信号,提供時鐘的一方為Master,相反的一方則為Slaver。

UART(Universal Asynchronous Receive Transmit):屬于最基本的一種異步傳輸接口,其信号線隻有Rx和Tx兩條,基本的資料格式為:Start Bit + Data Bit(7-bits/8-bits) + Parity Bit(Even, Odd or None) + Stop Bit(1~2Bit)。一位資料所占的時間稱為Baud Rate(波特率)。

對于大多數的MCU來講,資料位的長度、資料校驗方式(奇校驗、偶校驗或無校驗)、停止位(Stop Bit)的長度及Baud Rate是可以通過程式程式設計進行靈活設定。此類接口最常用的方式就是與PC機的序列槽進行資料通訊。

I2C接口:I2C是由Philips開發的一種資料傳輸協定,同樣采用2根信号來實作:SDAT(串行資料輸入輸出)和SCLK(串行時鐘)。其最大的好處是可以在此總線上挂接多個裝置,通過位址來進行識别和通路;I2C總線的一個最大的好處就是非常友善用軟體通過IO口來實作,其傳輸的資料速率完全由SCLK來控制,可快可慢,不像UART接口,有嚴格的速率要求。

5、Watchdog(看門狗定時器):Watchdog也是絕大多數MCU的一種基本配置(一些4位MCU可能沒有此功能),大多數的MCU的Watchdog隻能允許程式對其進行複位而不能對其關閉(有的是在程式燒入時來設定的,如Microchip PIC系列MCU),而有的MCU則是通過特定的方式來決定其是否打開,如Samsung的KS57系列,隻要程式通路了Watchdog寄存器,就自動開啟且不能再被關閉。一般而言watchdog的複位時間是可以程式來設定的。Watchdog的最基本的應用是為MCU因為意外的故障而導緻當機提供了一種自我恢複的能力。

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