单片机知识点整理（高级） - 图文

单片机知识点整理

一、 书本课后练习

第1章P35， 3、4、5、7、8、9

1、MCU是英文Micro Controller Unit的缩写，中文含义是 微控制器。P1 2、MCU选型时主要应该注意哪三个方面的因素？各自含义是什么？P11 适用性：主要考虑MCU的片内资源能否满足实际需要 可开发性：所选择的的MCU是否有足够的开发手段

可购买性：MCU是否容易购买；MCU是否有足够的供应量；MCU是否仍然在生产之中；MCU是否在改进之中 3、Freescale S08系列MCU的HCS08核由哪些部分组成？CPU寄存器有哪几个、位数是多少、各有什么作用？P27-P31

HCS08核由下面四部分组成：HCS08CPU,背景调试器，支持高达32个中断/复位源的中断/复位机制，片级地址解码器。

AW60CPU寄存器包括一个8位的累加器A、一个16位的变址寄存器H：X、一个16位的堆栈指示器SP、一个16位的程序计数器PC和一个8位的条件码寄存器CCR。

累加器A(Accumulator)：8位通用寄存器，用来存放操作数和运算结果

变址寄存器HX(Index Pointer) ：16位寄存器，H是高8位，X是低8位，可单独使用

堆栈指针SP(Stack Pointer) ：指向下一个栈地址的16位寄存器，堆栈指针SP采用递减的结构，即进栈时SP减1，出栈时SP加1

程序计数器PC(Program Counter) ：也是16位的，可寻址范围达64KBPC存放下一条指令的地址，在执行转移指令时存放转移地址，在执行中断指令时存放中断子程序入口地址

条件码寄存器CCR(Condition Code Register) ：8位的寄存器，其中5位(除了中断屏蔽位I)用于指示执行完指令的结果状态，这些位可由程序来测试

补充：AW60的功能结构及其存储器映像，AW60最小系统及其构成内容。 AW60的功能结构组成P24

存储器映像P38

所谓存储器映像，是指地址$0000 ~ $FFFF这个64KB空间，哪些地址被何种存储器所占用，或者说AW60的RAM、Flash、I/O映像寄存器各使用$0000 ~ $FFFF这个64KB空间中的哪些地址。简单地说，就是$0000 ~ $FFFF这个64KB空间是如何分配的。 AW60最小系统及其构成内容P19

AW60芯片的硬件最小系统包括AW60、电源及其滤波电路、复位电路、晶振电路及PLL滤 波电路、写入器接口电路。

4、Freescale S08系列MCU复位时SP的初值为$00FF，PC会自动装入位于$FFFE和$FFFF存储单元中的复位向量值，MCU产生中断时CPU寄存器自动入栈顺序从先到后依次是程序计数器的低字节PCL、程序计数器的高字节PCH、

变址寄存器的低字节X、累加器A、CCR寄存器，为了和HC08系列保持兼容，H寄存器并不会被自动压入堆栈。P30、31

补充：CPU和数字电路复位的不同点和相同点 CPU的复位有两个要素：初始化和启动

程序复位：所谓程序执行，从硬件角度就是给出入口地址。 例复位矢量：ORG $FFFE DW MainInit

5、CCR中的I位为0表示CPU允许中断，I位为1表示CPU禁止中断，I位的上电复位默认值为1。在响应中断时，CCR被自动入栈保存后I位会被自动设为1以阻止不必要的中断嵌套。P31-P32

6、如何把SP初始化到RAM末地址？P30

一般初始化SP的值指向片内RAM空间的末字节，以便释放出0页地址空间的一些存储单元作为通用作为通用存储区使用。

LDHX #RAMEnd+1 ;指向RAM末 TXS ；H:X-1 ->SP 第2章P49 1、2、3、5、6、8

7、存储器独立编址和统一编址的含义是什么？ 各有什么特点？P37

CPU读/写存储器需要通过存储器的地址来进行读写，CPU和片内外围模块通信需要通过外围模块的地址（寄存器地址）来进行访问。 CPU和存储器、外围模块通信本质上都是CPU和不同地址通信，不同地址可以代表不同对象。 存储器独立编址方式：哈佛结构。 RAM和Flash的地址各自独立编址。如MCS-51系列MCU。

独立编址的好处是可以生成双倍的存储器空间，独立编址的寄存器地址出现重叠，但通过不同的控制线并配合不同的指令就可以区分不同存储器。

例如在MCS-51指令系统中，用MOVC指令访问Flash存储器，用MOV或MOVX指令访问RAM存储器。 存储器统一编址方式：普林斯顿结构。 RAM和Flash的统一编址在一个地址范围内，分段使用。如Freescale的08、S08、S12等系列MCU，Microchip的PIC系列MCU。 统一地址所获得的存储器空间比分离编址减半，但通过同一指令再配合不同地址参数就可以区分不同存储器。

8、MCU内部的RAM作用主要是什么？P40 Flash的主要作用是什么？P47内部寄存器的主要作用是什么？P47CPU如何访问片内，外围模块？P37

RAM空间主要用于存放用户程序中的各种变量，另外系统的堆栈也处于用户RAM空间。FLASH存储器主要用作程序存储器，存放用户程序机器码和常数、表格等。CPU读/写存储器需要通过存储器的地址来进行读/写，CPU和片内外围模块通信需要通过外围模块的地址（寄存器地址）来进行访问。

9、MC9S08AW60的整个$0000~$FFFF范围64KB的空间分成“寄存器”、RAM、Flash三大区域。寄存器又分成三组：直接页寄存器（地址从$0000到$006F）、高页寄存器（地址从$1800到$185F）和非易失性寄存器（地址从$FFB0到$FFBF。FLASH又分成两组：用户程序FLASH区（地址从$0870到$17FF、从$1860到$FFAF）和中断复位矢量区（地址从$FFCO到$FFFF）。 10、S08系列MCU的每个中断向量表占用2字节，其中的中断复位向量地址为

$FFFE和$FFFF。P48

11、MC9S08AW60内部地址从$00到$FF的区域的每一位都可以通过位操作指令进行访问。P40

12、若MC9S08AW60上电复位之后PC=1860H，则FFFEH存储单元中的值为 18H，FFFFH存储单元中的值为60H。P48 第6章1、2、3、5 13、HCS08系列单片机的CPU时钟频率是总线频率的2倍，HCS08系列单片机的最高总线频率可达 20MHz，CPU频率最高可达 40MHz。P160

14、除了关断模式外，ICG模块具有四种工作模式：SCM 、 FEI 、FBE和FEE 。MCU上电复位之后的默认模式是SCM，此时不需要外接晶振，CPU频率约为8MHz，总线频率约为4MHz。P165

15、ICG模块的输出有四个时钟：ICGOUT、FFE、ICGLCLK和 ICGERCLK，其中的 ICGOUT用于生成CPU时钟和系统总线时钟。P163

16、ADC模块可以选择两个时钟源作为ADC时钟：ICGERCLK 和 BUSCLK 。P163 第9章 1、2、5、7、9、16

17、MC9S08AW60内部具有2 个16位的TPM模块，每个模块都支持传统的四种功能：计数定时、 输入捕捉、输出比较和 脉宽调制PWM。P226 18、MC9S08AW60复位之后，CLKSB:CLKSA= 0:0 ，因此没有选中TPM时钟源，TPM不工作。通常设定CLKSB:CLKSA= 0:1 ，让总线时钟驱动定时器。每一个TPM模块的时钟源能够独立选定三种时钟源总线时钟 、固定系统时钟或外部时钟。P228 19、MC9S08AW60包含两个独立的TPM模块：TPM1和TPM2，TPM1具有 6 个通道，TPM2具有 2 个通道。每个模块的每一个通道引脚都可以单独配置为输入捕捉

、 输出比较 或 带缓冲的边缘对齐PWM功能。每个模块的所有通道引脚都可以配置 为带缓冲的中心对齐PWM 功能。P227

20、当CPWMS=0，TPMxCNT从0开始每隔一个TPMx计数周期就加1计数，加到0xFFF或TPM时，重新从0X0000开始加1计数。P228

21、当计数器溢出标志TOF为1时，若中断信号TOIE= 1 则允许向CPU产生中断请求。P228

22、清零TPM中断标志位通过两个步骤完成：首先 读标志位 ，然后 写0到标志位 。P231 第11章 2、3、4、5、6

23、SCI模块采用总线时钟（BUSCLK）作为时钟源P284

24、若要允许SCI的发送器，可以设置寄存器SCIxC2中 TE 位为1。

允许发送器之后，寄存器SCIxS1中TDRE位为1时就可以写发送数据到寄存器

SCIxD 中，寄存器 SCIxS1 中 TC 位为0时表明正在发送，为1表明发送完成。P286 25、若要允许SCI的接收器，可以设置寄存器 SCIxC2 中 RE 位为1。允许接收器之后，寄存器 SCIxS1中RDRF 位为1时表明SCI接收到了数据。P288

26、每一个SCI模块具有 SCI发送中断 、 SCI接收中断 和 SCI错误中断 三种中断，可以根据实际灵活选用。P290

27、如何清零RDRF标志位？P290

RDRF是SCI状态寄存器1（SCIxS1）的标志位，为“接收数据寄存器满标志”。当一个字符从接收移位寄存器传送到接收数据寄存器SCIxD时，该位变为1。在8位模式中，要清零RDRF，可以在RDRF=1时，先读SCIxS1，然后读SCI数据寄存器SCIxD。 例如，在SCI2接收中断服务子程序中： LDA SCI2S1 LDA SCI2D

二、 课堂知识点整理

1、 一般系统的描述设计：（研究计算机系统的方法） 功能—结构—组织—系统 逐一分层（12个字） 2、 计算机的层次观点—功能观点 用户级应用程序、高级语言、汇编语言/机器代码、微程序/硬连线控制、功能单元（存储器、ALU等）、逻辑门、晶体管和连线。

3、 计算机系统包括硬件、软件和专业背景。 4、 组织与结构的关系 组织是“个性”，结构是“共性”；组织是“具体”，结构是“抽象”

5、 控制器包含指令寄存器IR、指令译码器ID和可编程逻辑阵列（也称定时与控制电路）。 6、 内部寄存器阵列包括累加器A、数据寄存器DR、程序计数器PC、地址寄存器AR和标志寄存器F。

7、 存储器的扩充包括位的扩充和容量的扩充。 8、 嵌入式系统的架构：嵌入式处理器（核心）、嵌入式外围设备、嵌入式操作系统、嵌入式应用软件。 嵌入式应用软件 嵌入式操作系统 嵌入式处理器 嵌入式外围设备 嵌入式硬件平台 9、 8086操作时序

1）系统的复位和启动操作（冷启动>50微秒；热启动至少4个时钟周期） 2）总线操作（R；W/M）

3）暂停操作（HLT暂停，直到中断和复位） 4）中断操作

5）总线保持请求/响应或总线请求/允许/释放 10、汇编指令P51 10.1数制表示

1）规定在数字前面加前缀#表示立即数（若无#则表示地址）

例：LDA #
011010 ；将二进制数
011010送到累加器A中

LDA #$10 ；将十六进制数$10送到累加器A中 2）括号‘’或“”表示单个ASCII码字符串或字符串 3）用符号*或$作为操作数时表示当前存储器地址

4）符号*处于汇编语句中第一列时表示该行为为注释语句 10.2汇编语句格式

标号 操作码 操作数 注释

10.3汇编指令的机器码和执行周期的关系

例如：LDA #$10 ；机器码A610H，2个总线周期（查阅书本P365）

若上述指令为2个字节，表面它要占用2B的程序FLASH空间（1800H—0FFFFH）,若总线时钟=4MHZ，则上述指令需要1/4*2=0.5us时间才能执行完 10.4寻址方式P52

1)指令中操作数的类型，单片机指令系统中的操作数类型有3种，即立即数操作数、寄存器操作数（有时间接）和存储器操作数。 2)寻址方式的概念

所谓寻址方式，就是寻找指令中操作数所在地址的方式

3）寻址方式又可以从二方面看：源和目的操作数看，多种寻址方式是为了编程的方便。 微控制器常用的寻址方式有： 隐含寻址、立即寻址、直接寻址、寄存器间接寻址、变址寻址、相对寻址和位寻址七种方式。

指令是指示微控制器执行操作的命令， 微控制器全部指令的集合称为指令系统。 例如：MOV 源操作数，目的操作数

11、根据基本指令的功能，将它们分为以下各大类：数据传送类指令、算术运算类指令、逻辑操作类指令、位操作类指令、转移类指令、堆栈相关指令和其他指令。P63 补充：MCU能够直接识别和执行的都是机器指令码。

12、映像寄存器地址的定义P42(掌握表格中地址为$0000—$000D) 数据方向寄存器（D触发器） 数据寄存器（三态门） PTADD equ $0001 PTAD equ $0000 PTBDD equ $0003 PTBD equ $0002 PTCDD equ $0005 PTCD equ $0004 补充：BCLR 0，PTBDD ；设置PTB，0为输入 BSET 1，PTBDD ；设置PTB，1为输出 12、I/0地址译码技术

本质：1、AB译码2、限制条件3、控制信号 低电平：1、AB 2、R/W 3、限制条件（总线） 1、限制条件

A9=1，用于设计槽口接口板，即内部本身用； A9=0，用于扩充插槽用，即外部扩展口 AEN=1，DMA控制总线； AEN=0，CPU控制总线； 2、I/O口地址译码电路举例 例题1：

三、补充知识点

1、 何为CPU？如何理解CPU？

课程的核心框架:计算机五大部分：CPU(运算器、控制器)、存储器(RAM、ROM)、I/O(输入设备、输出设备)

以下是一个计算机或MCU的核心框架：

AW60的微处理器工作过程：程序的执行过程；

设程序的指令代码已存放在存贮器中。为执行程序，CPU按照时钟节拍，产生一系列微操作控制信号，有规则地重复进行以下过程。

（1）BIU从存贮器中取出一条指令码存入指令队列。

（2）EU从指令队列取指令码并执行指令。BIU利用总线空闲时间，从内存取第二条指令或取第三条指令存入指令队列。

（3）EU执行下一条指令。如果前面一条指令有写存贮器的要求，则通知BIU把前条指令结果写到存贮器中，然后再取指令存入指令队列。

2、按位控制、按位跳转（注意字节和位的区别）P84

PTAD

B7 B0 指的是字节

BTSET n，opr8a，rel ；n指的是0—7bit，其中oper8a为端口 3、简述LED显示编程原理

6.2 数码管LED编程实例?对数码管编程需要了解的两个问题：?所用LED是几段，是共阴还是共阳？ a b c d e f g dp 15 a b c d e f g dp (a)共阴极 Gnd (b) 共阳极 Vcc 数码管电路?所选LED的电气参数怎样？如额定功率、额定电流是多少？ 4、已知MC9S08AW60单片机系统的总线时钟频率为4MHz，写出利用TPM1模块精确定时500ms的初始化子程序，并解释。 （改变参数）P237

答：选定总线时钟作为TPM1的时钟源，需要设定TPM1SC中的CLKSB:CLKSA=01，若选取分频因子为64，即PS[2:0]=110，那么TPM1的计数脉冲周期为64/4MHz=16μs，500ms需要500ms/16μs=32250=7A12H个计数周期，这就需要把TPM1MOD设置为7A12H，TPM1MODH和TPM1MODL两个寄存器都要写。当TPM1CNT计数值和TPM1MOD值相等时，TPM1CNT在下一个计数周期回到0重新开始计数，同时TOF位为1，如果允许TPM1溢出中断，将向CPU产生TPM1溢出中断请求。 参考代码如下：

TPM1_Init： ; TPM1模块中断方式初始化子程序l MOV #$4E, TPM1SC ; BUSCLK为TPM1中断源，64分频， ; 允许TPM1中断

MOV #$7A,TPM1MODH

MOV #$12, TPM1MODL ; 500ms对应的模数值 CLI ; 开总中断 RTS

5、比较MCU与CPU的区别与联系。

答：CPU是一个单独的PC处理器。而MCU，则有微处理器，存储器（RAM/ROM等）、定时器/计数器及多种输入输出（I/O）接口的比较完整的数字处理系统。所以可以这么说，MCU是一个包含微处理器的嵌入式系统，而CPU紧紧是一个处理器而已。

三、 实验（加法、输入输出、定时器）

输入：

ORG $0870

Main: LDA #$10 ；把10、55、 01、 66这四个数放在地址为0070H-0073H STA $0070 ；的存储单元中去 LDA #$55 STA $0071 LDA #$01 STA $0072 LDA #$66 STA $0073

ORG $FFFE ;复位矢量 DC.W Main

加法：

M1 EQU $0070 M2 EQU $0073 M3 EQU $0076 ORG $0070

DC.B $10,$20,$80,$72,$23,$32 ORG $8000 Main: LDA M1+2 ADD M2+2 DAA

STA M3+3 LDA M1+1 ADC M2+1 DAA

STA M3+2 LDA M1 ADC M2 DAA

STA M3+1 LDA $0 ADC $0 STA M3 ORG $FFFE DC.W Main

延时程序

Tcount EQU _____;需计算

JSR Delay1 ；4TB Delay：PSHX ；2TB LDX #Tcount；3TB Dloop：DEX ；1TB

BEZ Dloop ；x≠0时跳转，1/3 TB； PULX ；3TB RTS ；5TB

t(总执行时间）=N（总时钟周期数）* ＴＢ（总线时钟周期）

（计算方法）

Ｎ＝（４＋２＋３）＋（１＋３）（Ｔｃｏｕｎｔ－１）＋（１＋１）＋（３＋５）

循环前 循环及次数 出循环 出循环后

Ｎ＝ １５＋４（Ｔｃｏｕｎｔ）

N= （15+4*Tcount） ①

N= 延时/TB = 延时/125ns ②

根据 ① ② 算出Tcount 放入赋值语句中.

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