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单片机嵌入式系统学习指导与实验详解

更新时间:2025-01-18 工作计划 版权反馈
【摘要】:答:低档型AT89系列单片机主要有2个型号:AT89S2051、AT89S4051。答:I2C是一种同步两线式串行数据总线,由PHILIPS公司于1992年开发。JTAG操作是与TCK同步的。

1.说明Atmel8/16/32位单片机有哪些典型产品,它们有何区别?

答:(1)低档型AT89系列单片机主要有2个型号:AT89S2051、AT89S4051。(2)标准型AT89系列单片机包括AT89S51、AT89S52、AT89S8253以及低电压型号AT89LS51、AT89LS52。(3)高档型AT89系列单片机约有10个型号,主要包括AT89C51RE2、AT89C51RD2、AT89C51RC2、AT89C51RB2、AT89C51ID2、AT89C51IC2、AT89C51ED2、AT89C51AC3、AT89C51AC2、AT89C5115等型号。

2.登陆飞思卡尔、恩智浦、德州仪器等公司网站,了解相应的产品及其特性。

答:飞思卡尔公司开发了只有6引脚的MC9RS08KA1单片机,RS08内核,使应用系统体积、功耗大大降低,特别适合于玩具、家电等低端低功耗场合的应用;ENEA公司开发的OSE分布式系统,内核只有5KB,而Windows CE的内核则要大得多。

3.举出你用过的嵌入式系统和单片机产品,说明其工作原理。

答:嵌入式处理器的生产厂家众多,如飞思卡尔Freescale,恩智普NXP,德州仪器公司TI,意法半导体公司ST,也包括很多中小型厂家,如台湾华邦公司,深圳宏晶科技等,产品从单片机、DSP到FPGA,品种很多,速度越来越快,性能越来越强,价格也越来越低。

4.简述嵌入式操作系统和普通操作系统的区别。

答:通用计算机系统主要包括台式计算机、笔记本计算机和其他大型计算机,其硬件基本类似,配置的软件不同,通用计算机完成的任务不同,它主要适合于办公和一些计算工作量特别大的场合,市场份额约为1%;嵌入式计算机系统,主要指嵌入了单片机硬件和软件的应用系统,广泛应用于家用电器、航天、工业、机器人控制、医疗、汽车、通信、信息技术等领域,是计算机应用的主战场。

5.了解嵌入式操作系统塞班、安卓的主要特性和使用要求。

答:塞班(Symbian)是一个实时性、多任务的纯32位操作系统,具有功耗低、内存占用少等特点,塞班系统在有限的内存和运行内存情况下,非常适合手机等移动设备使用,经过不断完善,可以支持GPRS、蓝牙、SyncML以及3G技术。

安卓(Android)是Google于2007年11月宣布的基于Linux平台的开源手机操作系统的名称,该平台由操作系统、中间件、用户界面和应用软件组成。它采用软件堆层(Soft-ware Stack,又名软件叠层)的架构,主要分为三部分:底层以Linux内核工作为基础,由C语言开发,只提供基本功能;中间层包括函数库Library和虚拟机Virtual Machine,由C++开发。最上层是各种应用软件,包括通话程序,短信程序等,应用软件则由各公司自行开发,以Java作为编写程序的一部分,不存在任何阻碍移动产业创新的专有权障碍,号称是首个为移动终端打造的真正开放和完整的移动软件。

6.上网查找有关I2C、SPI、UART、JTAG的资料,说明其使用场合与优点。

答:I2C是一种同步两线式串行数据总线,由PHILIPS公司于1992年开发。I2C串行总线一般有2根信号线,一根是双向的数据线SDA,另一根是时钟线SCL。所有接到I2C总线设备上的串行数据SDA都接到总线的SDA上,各设备的时钟线SCL接到总线的SCL上,用于连接微控制器及其外围设备,一般在对芯片进行扩展中使用,通用I/O端口也可以作为I2C总线接口。

SPI是同步串行全双工总线,高速同步串行口,它是一种标准的四线同步双向串行总线,一种四线同步总线系统,也是一种同步串行外设接口,为全双工通信,是Motorola公司推出的一种同步串行通信方式。它可以使MCU与各种外围设备以串行方式进行通信以交换信息,在主器件的移位脉冲下,数据按位传输,高位在前,低位在后。该接口一般使用4条线:①MOSI——主器件数据输出,从器件数据输入;②MISO——主器件数据输入,从器件数据输出;③SCLK——时钟信号,由主器件产生;④SS——从器件使能信号,由主器件控制(有的SPI接口芯片带有中断信号线INT,有的SPI接口芯片没有主器件输出/从器件输入数据线MOSI)。(www.xing528.com)

UART是一种通用异步串行数据总线,该总线双向通信,可以实现全双工传输和接收。因为计算机内部采用并行数据,不能直接把数据发到Modem,必须经过UART整理才能进行异步传输。串行的2条线:TXD——UART数据发送,RXD——UART数据接收。UART通用异步接收/发送装置,是一个并行输入成为串行输出的芯片,它是用于控制计算机与串行设备的芯片,通常集成在主板上,多数是16550AFN芯片。有一点要注意的是,它提供了RS-232C数据终端设备接口,这样计算机就可以和调制解调器或其他使用RS-232C接口的串行设备通信,所以说UART是一种异步串行全双工总线,硬件映射为一个芯片,可以与使用RS-232C接口的设备直接通信。

JTAG常用作在线仿真、在线调试、在系统编程以及使用边界扫描测试(BSL)系统等,标准的JTAG接口为4线(5线),是一种国际标准测试协议,主要用于芯片内部测试。基本原理是在器件内部定义一个TAP(Test Access Port,测试访问口)通过专用的JTAG测试工具对内部节点进行测试。JTAG具体接口有10针的,14针的,也有20针的;具有JTAG口的芯片都有如下JTAG引脚定义:

TMS:测试模式选择。此引脚用来实现TAP控制器各个状态之间的切换。

TCK:测试时钟。JTAG操作是与TCK同步的。

TDI:测试数据输入——需要移位到指令寄存器或数据寄存器(扫描链)的串行输入数据。

TDO:测试数据输出——自指令寄存器或数据寄存器串行移出的数据。

TRST:可选引脚——测试复位,输入引脚,低电平有效。

7.解释ROM、OTPROM、EPROM、EEPROM、Flash、RAM的意义。

答:ROM为只读存储器,一般由厂家编程烧录;OTPROM是一次性可编程只读存储器,用户可以自己编程烧录;EPROM是紫外线可擦可编程只读存储器,用户可以自己编程烧录;EEPROM是电可擦可编程存储器,用户可以自己编程烧录;Flash是采样FLASH技术的存储器,是可高速读写烧录的存储器;RAM是读写存储器,与Flash的区别是掉电后信息丢失。

8.查找资料,说明嵌入式系统和单片机的历史、现状和发展趋势。

答:嵌入式系统的发展趋势:①单片机的SOC化;②多处理器内核;③功耗更低;④工作电压范围更宽;⑤超小型化;⑥存储器容量的进一步增加和存储器本身技术水平的提高;⑦微巨机的单片化。

随着超大规模集成电路制造水平和工艺的不断发展和提高,今天的高级台式计算机和笔记本电脑会在不远的将来被单片化的计算机取代。

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