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單片機概述單片機原理與應用9/12/20231MultimediaSearchEngine單片機概述單片機原理與應用8/3/20231Multimed什么是單片機計算機必須的部件運算存儲：CPU、內存、外存輸入設備：鍵盤、鼠標、話筒…輸出設備：顯示器、音箱…普通計算機：各部分獨立

主板顯卡聲卡存儲器接口網卡輸入輸出接口內存條CPU2什么是單片機計算機必須的部件顯卡聲卡存儲器接口網卡輸入輸出接什么是單片機普通計算機可滿足所有計算需求嗎？…3什么是單片機普通計算機可滿足所有計算需求嗎？…3什么是單片機生產生活實踐中對計算機的要求功率控制：亞毫瓦到兆瓦重量控制：克到頓體積控制：指甲蓋到整幢樓價格控制：幾元到幾億元接口要求：至少數千種運算要求：小于1MPS到百萬億次/秒存儲要求：KB到PB計算機需求差異巨大，無法由單一計算機架構滿足4什么是單片機生產生活實踐中對計算機的要求計算機需求差異巨大，什么是單片機需求量最大的計算機？2014年MCU出貨量：186億(全球人均2.58個)2014年手機出貨量：18.8億(智能機11.35億)2014年PC出貨量：3.15億5什么是單片機需求量最大的計算機？5什么是單片機業(yè)界需求最大的計算機安裝于智能設備中，主要完成控制功能，對運算、存儲要求不高的微控制器內存需求通常不超過KB級別，多數在幾十字節(jié)程序、數據存儲通常不超過幾十KB運算速度需求通常不超過50MHz，甚至10MHz以下需要豐富的IO接口GPIO，AD/DA，PWM，UART，I2C，SPI……功耗限制往往較嚴格很多在毫瓦級，部分亞毫瓦級成本限制非常嚴格MCU：MicroControlUnit6什么是單片機業(yè)界需求最大的計算機MCU：MicroCont什么是單片機-案例太陽能計算器內存：約10個64位數，80字節(jié)外存：約幾KB運算速度：不超過1MHzIO接口：鍵盤、LCD、電池最大功率：1kW*1%*4cm2*10%=0.4mWIntel最低功耗CPU：AtomZ2760，1.7W地面太陽直射功率燈光強度太陽能電池面積效率7什么是單片機-案例太陽能計算器地面太陽直射功率燈光什么是單片機-案例太陽能計算器整機價格：10元IntelAtomZ2760：41美元重量：整機112.5克聯(lián)想MIIX10（AtomZ2760）：580克8什么是單片機-案例太陽能計算器8什么是單片機單片機：單芯片集成CPU、RAM、ROM和適當的IO接口RAM、ROM不太豐富，主頻不太高IO接口一般較為豐富，或針對應用設計功耗、體積、重量、價格均較低添加少量外圍芯片即可滿足一定的控制需求9什么是單片機單片機：單芯片集成CPU、RAM、ROM和適當的單片機歷史1976年：IntelMCS-48系列8048：64字節(jié)內存，1KBROM直到2000年仍有應用1980年：IntelMCS-51系列8位運算架構，16位地址空間，集成內存（~128B）、ROM、IO接口、時鐘等輔助部件對比8086/8：16位運算架構，1MB地址空間，無集成RAM/ROM，需要很多輔助部件1982年：IntelMCS-96系列（16位）16位MCU到2011年才超過4/8位MCU出貨量10單片機歷史1976年：IntelMCS-48系列10單片機歷史1990年：Intel80960（32位）相比51系列完全不成功2004年：ARMCortex-M3第一個針對MCU市場優(yōu)化的ARM目前，ARM系列的MCU占32位MCU出貨量90%2009年：ARMCortex-M0最小ARM，號稱8位的價格，32位的性能2012年：ARCortex-M0+比M0更節(jié)能，可選MPU32位MCU出貨量目前仍顯著少于4/8/16位MCU32位MCU產值于2010年超越4/8/16位MCU11單片機歷史1990年：Intel80960（32位）11單片機歷史-MCU出貨量12單片機歷史-MCU出貨量12單片機歷史-MCU產值13單片機歷史-MCU產值13單片機發(fā)展趨勢永不過時的51低廉的價格，大量的替代部件，海量的資源過低的性能導致操作系統(tǒng)、開發(fā)環(huán)境支持弱無處不在的ARM通用性強，強大的OS、開發(fā)支持價格、功耗稍高，細分市場針對性不足大量的專業(yè)應用MCU針對不同專業(yè)應用的細分市場，大量不同型號的較為專用的MCU具有很強的競爭優(yōu)勢IO接口針對性、開發(fā)工具適應性、歷史資源……例：機電控制多用PIC單片機14單片機發(fā)展趨勢永不過時的5114單片機開發(fā)產品設計客戶定位，應用場景，價格范圍，外觀、包裝、手冊、宣傳、銷售渠道、售前售后……系統(tǒng)設計功率約束，體積重量約束，成本約束，性能約束器件選型，原理設計，電路板設計軟件設計操作系統(tǒng)：內存、外存、設備管理，中斷，任務調度……應用軟件：算法，設備接口，用戶界面15單片機開發(fā)產品設計15單片機開發(fā)-軟件開發(fā)所需能力產品設計基本知識目標客戶群的使用習慣（用戶界面重要參考）物理界面與軟件界面的協(xié)調售前演示方案、售后保修方案設計系統(tǒng)設計知識各種設備軟硬件接口，總線協(xié)議設備功耗與性能的聯(lián)系，功率控制與功能實現的權衡軟件知識操作系統(tǒng)、算法、體系結構、編譯原理、匯編……16單片機開發(fā)-軟件開發(fā)所需能力產品設計基本知識16課程內容基于單片機開發(fā)產品是一個系統(tǒng)工程，需要方方面面的知識和能力本課程內容產品設計基礎知識系統(tǒng)設計知識軟件知識操作系統(tǒng)、算法、體系結構、編譯……單片機本身的基礎知識基本結構，可用資源，匯編，常用設備軟件接口等僅51系列單片機17課程內容基于單片機開發(fā)產品是一個系統(tǒng)工程，需要方方面面的知識課程內容為什么選51雖然性能有限，但應用