单片机的基本概念和开发.ppt

单片机的基本概念和开发现在学习的是第1页，共19页2022/9/261内容2.1 单片机的一些概念和作用什么是单片机单片机可以做什么单片机开发的一般过程为什么选用SPCE061A单片机讲解2.2 如何用SPCE061A单片机开发SPCE061A单片机的开发过程61板下载线和在线调试器开发环境现在学习的是第2页，共19页2022/9/2622.1 单片机的一些概念和作用一、什么是单片机一、什么是单片机单片机一词最初源于“Single Chip Microcomputer”，简称“SCM”。单片机也叫做“微控制器”或者“嵌入式微控制器”。它不是完成某一个逻辑功能的芯片（芯片也称为集成电路块），而是把一个微型计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它体积小、质量轻、价格便宜，为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。现在学习的是第3页，共19页2022/9/263二、单片机可用来做什么单片机渗透到生活的各个领域导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种手机、充电器、电话、电风扇、录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。现在学习的是第4页，共19页2022/9/264三、利用单片机进行开发的一般过程1.最简流程是根据硬件设计编写程序并把程序加载到单片机里。每一个系统都是在完成一个特定的功能，这些特定功能的实现依靠单片机来指派。单片机知道怎样来进行指派，是由我们编写的程序来控制，从这个过程反过来推导就是单片机开发的一个过程。总体来说单片机开发的一般过程是首先进行硬件设计，然后根据硬件和系统的要求在开发环境中编写程序，经多次使用仿真器把程序调试成功后，再通过烧录器把程序写到单片机里。现在学习的是第5页，共19页2022/9/265三、利用单片机进行开发的一般过程2.硬件（Hardware）实体，实现计算和控制功能的可能性，硬件设计就是根据要设计的系统来找到实现这个系统所需要的硬件，并根据一定的电气规则把它们组合起来（前期用来做试验的硬件也称之为开发系统）。3.软件单片机要真正地能进行计算和控制，还必须有软件（Software）的配合。主要指的是各种程序。所谓程序，就是人们为了告诉微处理器要做什么事而编写的，微处理器能够理解的一串指令，有时也叫代码、程序。单片机能自动地进行运算和控制，是由于人把实现计算和控制的步骤一步步地用命令的形式，即一条条指令（Instruction）预先存入到存贮器中，单片机在中央处理器（也称“内核”）的控制下，将指令一条条地取出来，并加以翻译和执行。现在学习的是第6页，共19页2022/9/266三、利用单片机进行开发的一般过程4.开发环境（也称“编译器”）由于单片机只认识“0”和“1”，这就需要一个“中间人”来充当翻译，把程序翻译成“0”和“1”的一系列组合（“0”和“1”的一系列组合也称之为目标码或机器码）5.下载器（或称“烧录器”）为了把翻译的结果“灌入”（存入）单片机，6.仿真机为了更加方便的检查我们编写的程序是否符合设计的系统的要求（进行程序调试），当程序仿真成功以后，再下载到我们设计的系统上，这样一来不仅为我们的程序调试提供了方便，也减少了把一个有误的程序下载到设计的系统上的可能。现在学习的是第7页，共19页2022/9/267四、为什么选用SPCE061A 单片机来讲解1.SPCE061A是各类单片机里的一种，代表了现代单片机的大部分特点。它是伴随着凌阳大学计划在大陆推出的，在短时间里SPCE061A单片机得到了各大专院校师生的认可，并在业界获得了良好的声誉。2.它整合了多个常用的功能模块，让我们在进行系统开发的时候不用外加过多的硬件就可方便的完成一个系统的设计，这就是人们常说的SoC（System on chip）技术。3.耗电少，可以满足很多手提设备、掌上设备低能耗的需求，低能耗也是电子技术一直在追求的一个目标。4.可方便的用来实现声音录制、播放，Midi音乐合成和语音识别，相比别的单片机比较有特色。5.可方便的完成一系列乘加的运算，实现一些数据处理比较容易，别的单片机一般都不具备这种功能。6.芯片里具备在线仿真调试电路，使调试和程序下载更加方便，也把仿真器和烧录器的成本给节省下来了。7.使用SPCE061A 单片机进行学习，不仅可以学到单片机的一些基础知识，并且学习成本低廉，还可进一步了解单片机的发展方向和接触到当前一些先进的技术。现在学习的是第8页，共19页2022/9/2682.2 如何用SPCE061A单片机开发一、一、SPCE061A 单片机开发的过程单片机开发的过程1.传统的单片机学习硬件方案是“编程器+开发系统+仿真器”，设备相互之间各自独立，使用者在学习或开发项目时，需要反复不停地拔插电缆、芯片、电源等，其繁琐的连线和复杂的操作，极大的降低了学习和开发的效率，如稍有不慎就有可能造成器件和设备的损坏，给使用者带来不必要的麻烦或损失。而且备齐这些设备往往需要一笔昂贵的费用，大大提高了单片机学习的门槛。2.SPCE061A单片机学习开发系统将开发软件、单片机开发系统（或称“实验板”）、下载线、编程器、仿真器进行完美的结合。SPCE061A单片机里面整合了进行在线编程控制的功能模块，试验过程中无需拔插任何电缆和芯片，也无需切换电源，配合下载线，就可轻松地将编译好的代码下载到开发系统上进行验证或演示，整个过程只需利用鼠标操作即可。也可以使用配套的开发环境直接对实验板上的资源进行在线仿真。简单的说SPCE061A 单片机的开发过程就是首先在我们开发环境中编程，把编好的程序下载到开发系统上，通过开发环境提供的各类调试窗口进行仿真调试，或者直接运行。现在学习的是第9页，共19页2022/9/269二、61 板1.“61板”是SPCE061A EMU BOARD的简称，是SPCE061A单片机的开发系统。通过挂接不同的硬件和下载不同的程序就可实现各类特定功能的系统。由于具有语音处理的特色，即便是不挂接额外的硬件，下载一些我们开发环境下提供的程序就可以实现一个复读机、语音万年历之类的系统，这也是一些人把61板称为一个准产品的原因。2.61 板的各功能模块现在学习的是第10页，共19页2022/9/261061 板的各功能模块现在学习的是第11页，共19页2022/9/261161 板的各功能模块电源区：为整个系统提供电源，通常采用系统配套的电池盒进行供电，只要放入3 节5 号电池就可以满足供电需求了。下载区：程序就是通过这边的接口下载到SPCE061A 单片机的，当然，在进行在线调试时也能上传一些硬件信息到开发环境中。音频区：这里的麦克风是用来进行语音输入的，还有一个喇叭的接口用来进行语音播放。SPCE061A与周边：这就是整块板子的大脑，所有控制信息都是从这里发出的，那些周边器件用来协助SPCE061A单片机正常工作。现在学习的是第12页，共19页2022/9/261261 板的各功能模块键控区：采用这几个按键我们可以做一些简单的试验，比如说当板子里下载了复读机的程序，按这几个按键就可以分别用来进行录音、暂停和播放，如果下载了语音万年历的程序，这几个按键就可以用来设定初始时间和控制播放当前时间等。复位区：这里是由几个简单的电子元器件组成，当按下这里面的按键后，单片机就重新开始工作，也可以说成是单片机里的程序从第一条开始重新运行。端口区：用于对外挂硬件的控制，或者获取外部硬件的一些状态以便SPCE061A来进行处理。现在学习的是第13页，共19页2022/9/2613三、下载线和在线调试器1.在线调试由于61板开发系统与传统单片机开发系统的不一样，下载线和在线调试器赋予的功能就比较多了，它不仅承担着把开发环境生成的目标代码灌入单片机的功能，在进行程序调试时，它又承载着把单片机里各功能模块的当前讯息传送到开发环境，以便程序员能够根据这些数据判断程序的正确与否，从而进行程序的修改，因为传上来的是单片机内部功能模块的当前讯息，所以这个调试过程就形象地称之为在线调试。2.下载线和在线调试器（也称PROBE）既是一个编程器（即程序烧写器），又是一个实时在线调试器，相对于61 板开发系统来说它们的功能是一样的。用它们中任意一个就可以替代在传统单片机应用项目的开发过程中常用的两件工具硬件在线实时仿真器和程序烧写器。现在学习的是第14页，共19页2022/9/2614三、下载线和在线调试器现在学习的是第15页，共19页2022/9/2615三、下载线和在线调试器1.与61板配套的是下载线下载线的好处是便宜，但它在传输数据的过程中没有在线调试器快，在线调试器就比较贵了，另外在线调试器还可以调试凌阳科技一系列的单片机，但下载线做不到。2.在线调试器SPCE061A单片机的调试接口只有2根控制传输线，在线调试器和下载就是通过这两根传输线加上一些同电脑并行口（也称打印口）商量好的规则来进行联络（商量好的规则就是通常在通讯领域所听说的协议），由于并行口的信号是多个口一同发出的，要把它转换成两根线的传输方式，SPCE061A才能识别，正是在这里出现了下载线和在线调试器速度上的差别，从上面两个图可以看到在线调试器比下载线多一些硬件，在线调试器是通过设计一些硬件的逻辑关系进行转换的，而下载线是通过电脑进行软件编程来进行转换的，根据硬件处理通常比软件处理快的常识，我们就可得出在线调试器速度快的结论了。现在学习的是第16页，共19页2022/9/2616四、开发环境1.开发环境其实就是一个或几个电脑上的可执行程序，具备如下的功能：程序编写：可以在开发环境里录入程序。编译程序：负责把程序翻译成机器码。程序下载：把机器码下载到仿真板或开发系统上。2.61板开发系统的开发环境叫做集成开发环境（也称IDE），除具备上面的三个功能外还可以组织多个程序文件形成一个系统开发的项目，这样更有利于一些大型系统的开发和各功能模块的模块化，还结合SPCE061A 单片机的硬件提供各类在线调试窗口，使调试程序变得更加直观和简单还提供一些软件模拟SPCE061A 单片机仿真的功能，在没有硬件的情况下也可以完成一些简单程序的调试。现在学习的是第17页，共19页2022/9/2617四、开发环境可以通过集成开发环境使用C 语言和汇编语言对SPCE061A进行编程C语言：高级语言，由一个叫作编译器或者是解释器的软件将高级语言程序翻译成特定的机器语言程序。优点是可以很好的组织程序，并且容易读懂，可以在多种单片机上运行，是普遍使用的一种计算机语言。缺点是占用硬件资源较多，处理速度和效率没有汇编高，当然这也取决于编译器的翻译结果，汇编语言：因为单片机或电脑只认识“0”和“1”，但人就难于理解，所以后来人们就发明了一种用文字助记符来表示机器指令的符号语言，这就是所谓的汇编语言，当然用汇编语言写的程序必需通过编译器翻译成机器码才能被单片机认识和执行。优点是占用硬件资源少、程序直接对硬件操作加快了处理速度。但是不同的单片机，其汇编语言可能有所差异，所以不利于资源重复利用。现在学习的是第18页，共19页2022/9/2618四、开发环境安装后打开的界面，进行程序的录入、编译、调试和下载，查看Help菜单下的Help Topics，把每一部分的功能都说得很清楚。现在学习的是第19页，共19页2022/9/2619