0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

单片机内部结构几个基本概念

GReq_mcu168 来源:玩转单片机 2020-07-01 16:49 次阅读

一、单片机内部结构分析

我们来思考一个问题,当我们在编程器中把一条指令写进单片机内部,然后取下单片机,单片机就可以执行这条指令,那么这条指令一定保存在单片机的某个地方,并且这个地方在单片机掉电后依然可以保持这条指令不会丢失,这是个什么地方呢?这个地方就是单片机内部的只读存储器即ROM(READ ONLY MEMORY)。为什么称它为只读存储器呢?刚才我们不是明明把两个数字写进去了吗?原来在89C51中的ROM是一种电可擦除的ROM,称为FLASH ROM,刚才我们是用的编程器,在特殊的条件下由外部设备对ROM进行写的操作,在单片机正常工作条件下,只能从那面读,不能把数据写进去,所以我们还是把它称为ROM。

二、几个基本概念

1、数的本质和物理现象

我们知道,计算机可以进行数学运算,这令我们非常难以理解,计算机吗,我们虽不了解它的组成,但它们只是一些电子元器件,怎么可以进行数学运算呢?我们做数学题如37+45是这样做的,先在纸上写37,然后在下面写45,然后大脑运算,最后写出结果,运算的原材料:37、45和结果:82都是写在纸上的,计算机中又是放在什么地方呢?为了解决这个问题,先让我们做一个实验:这里有一盏灯,我们知道灯要么亮,要么不亮,就有两种状态,我们可以用’0’和’1’来代替这两种状态,规定亮为’1’,不亮为’0’。现在放上两盏灯,一共有几种状态呢?我们列表来看一下:

请大家自己写上3盏灯的情况000 001 010 011 100 101 110 111我们来看,这个000,001,101 不就是我们学过的的二进制数吗?本来,灯的亮和灭只是一种物理现象,可当我们把它们按一定的顺序排好后,灯的亮和灭就代表了数字了。让我们再抽象一步,灯为什么会亮呢?是因为输出电路输出高电平,给灯通了电。因此,灯亮和灭就可以用电路的输出是高电平还是低电平来替代了。这样,数字就和电平的高、低联系上了。(请想一下,我们还看到过什么样的类似的例子呢?(海军之)灯语、旗语,电报,甚至红、绿灯)。

2、位的含义

通过上面的实验我们已经知道:一盏灯亮或者说一根线的电平的高低,可以代表两种状态:0和1。实际上这就是一个二进制位,因此我们就把一根线称之为一“位”,用BIT表示。

3、字节的含义

一根线可以表示0和1,两根线可以表达00,01,10,11四种状态,也就是可以表达0到3,而三根可以表达0~7,计算机中通常用8根线放在一起,同时计数,就可以表示0-255一共256种状态。这8根线或者8位就称之为一个字节(BYTE)。

存储器的工作原理

1、存储器构造


存储器就是用来存放数据的地方。它是利用电平的高低来存放数据的,也就是说,它存放的实际上是电平的高、低,而不是我们所习惯认为的1234这样的数字,这样,我们的一个谜团就解开了,计算机也没什么神秘的吗。

如上图左所示:一个存储器就象一个个的小抽屉,一个小抽屉里有八个小格子,每个小格子就是用来存放“电荷”的,电荷通过与它相连的电线传进来或释放掉,至于电荷在小格子里是怎样存的,就不用我们操心了,你可以把电线想象成水管,小格子里的电荷就象是水,那就好理解了。存储器中的每个小抽屉就是一个放数据的地方,我们称之为一个“单元”。

有了这么一个构造,我们就可以开始存放数据了,想要放进一个数据12,也就是00001100,我们只要把第二号和第三号小格子里存满电荷,而其它小格子里的电荷给放掉就行了(看上图右)。可是问题出来了,看上图右,一个存储器有好多单元,线是并联的,在放入电荷的时候,会将电荷放入所有的单元中,而释放电荷的时候,会把每个单元中的电荷都放掉,这样的话,不管存储器有多少个单元,都只能放同一个数,这当然不是我们所希望的,因此,要在结构上稍作变化,看上图右,在每个单元上有个控制线,我想要把数据放进哪个单元,就把一个信号给这个单元的控制线,这个控制线就把开关打开,这样电荷就可以自由流动了,而其它单元控制线上没有信号,所以开关不打开,不会受到影响,这样,只要控制不同单元的控制线,就可以向各单元写入不同的数据了,同样,如果要从某个单元中取数据,也只要打开相应的控制开关就行了。

2、存储器译码

那么,我们怎样来控制各个单元的控制线呢?这个还不简单,把每个单元的控制线都引到集成电路的外面不就行了吗?事情可没那么简单,一片27512存储器中有65536个单元,把每根线都引出来,这个集成电路就得有6万多个脚?不行,怎么办?要想法减少线的数量。我们有一种方法称这为译码,简单介绍一下:一根线可以代表2种状态,2根线可以代表4种状态,3根线可以代表几种,256种状态又需要几根线代表?8种,8根线,所以65536种状态我们只需要16根线就可以代表了。

3、存储器的选片及总线的概念

至此,译码的问题解决了,让我们再来关注另外一个问题。送入每个单元的八根线是用从什么地方来的呢?它就是从计算机上接过来的,一般地,这八根线除了接一个存储器之外,还要接其它的器件。这样问题就出来了,这八根线既然不是存储器和计算机之间专用的,如果总是将某个单元接在这八根线上,就不好了,比如这个存储器单元中的数值是0FFH另一个存储器的单元是00H,那么这根线到底是处于高电平,还是低电平?岂非要打架看谁历害了?所以我们要让它们分离。办法当然很简单,当外面的线接到集成电路的引脚进来后,不直接接到各单元去,中间再加一组开关就行了。平时我们让开关打开着,如果确实是要向这个存储器中写入数据,或要从存储器中读出数据,再让开关接通就行了。这组开关由三根引线选择:读控制端、写控制端和片选端。要将数据写入片中,先选中该片,然后发出写信号,开关就合上了,并将传过来的数据(电荷)写入片中。如果要读,先选中该片,然后发出读信号,开关合上,数据就被送出去了。读和写信号同时还接入到另一个存储器,但是由于片选端不同,所以虽有读或写信号,但没有片选信号,所以另一个存储器不会“误会”而开门,造成冲突。那么会不同时选中两片芯片呢?只要是设计好的系统就不会,因为它是由计算控制的,而不是我们人来控制的,如果真的出现同时出现选中两片的情况,那就是电路出了故障了,这不在我们的讨论之列。

从上面的介绍中我们已经看到,用来传递数据的八根线并不是专用的,而是很多器件大家共用的,所以我们称之为数据总线,总线英文名为BUS,总即公交车道,谁也可以走。而十六根地址线也是连在一起的,称之为地址总线。

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 单片机
    +关注

    关注

    5992

    文章

    43909

    浏览量

    619650
  • 电子元器件
    +关注

    关注

    131

    文章

    3040

    浏览量

    103139

原文标题:单片机内部结构原理,让你豁然开朗!

文章出处:【微信号:mcu168,微信公众号:硬件攻城狮】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    电源芯片内部结构是什么样的

    电源芯片是现代电子设备中的关键部件,它们负责将电能从输入端转换为稳定的输出电压,为其他元器件提供所需的工作电压。电源芯片的内部结构对其性能和可靠性具有重要影响。本文将对电源芯片的内部结构进行详细介绍
    的头像 发表于 01-05 14:56 1035次阅读
    电源芯片<b class='flag-5'>内部结构</b>是什么样的

    STC15F2K60S2单片机内部EEPROM读写操作的介绍

    STC15系列单片机内部集成了大容量的EEPROM,其与程序空间是分开的。
    的头像 发表于 11-08 17:41 935次阅读
    STC15F2K60S2<b class='flag-5'>单片机内部</b>EEPROM读写操作的介绍

    MOSFET和IGBT内部结构与应用

    MOSFET和IGBT内部结构不同,决定了其应用领域的不同。
    的头像 发表于 11-03 14:53 515次阅读
    MOSFET和IGBT<b class='flag-5'>内部结构</b>与应用

    每个单片机模块内部结构是否一样?

    每个单片机模块内部结构是否一样
    发表于 11-03 07:46

    LED显示屏的几个基本概念

    电子发烧友网站提供《LED显示屏的几个基本概念.pdf》资料免费下载
    发表于 11-02 09:53 0次下载
    LED显示屏的<b class='flag-5'>几个</b>最<b class='flag-5'>基本概念</b>

    单片机内部时钟是不是稳定的?

    单片机内部时钟是不是稳定的
    发表于 10-24 07:56

    天线的几个基本概念

    电子发烧友网站提供《天线的几个基本概念.ppt》资料免费下载
    发表于 10-07 16:17 0次下载
    天线的<b class='flag-5'>几个</b><b class='flag-5'>基本概念</b>

    单片机内部为什么没有晶振?

    我们的合封单片机可以把各种功能芯片合封到一块去,为什么我们不把晶振也合封进去呀?其实单片机内部是有时钟的,网友说的是外部晶振吧?
    的头像 发表于 09-27 09:11 415次阅读

    STC89C52单片机内部结构及基本特性

    不同场景的专用类单片机。 51单片机内部框架: 以下以STC89C52单片机为例,其内部总体结构其基本特性如下: 8位CPU、4-8k 字节
    的头像 发表于 09-11 09:58 5174次阅读
    STC89C52<b class='flag-5'>单片机内部结构</b>及基本特性

    ldo内部结构和工作原理

    ldo内部结构和工作原理  LDO是线性稳压电源的一种类型,其内部结构和工作原理是非常重要的电子工程学习内容。在本文中,我们将深入了解LDO的内部结构和工作原理,包括其关键组件和实现机制。 LDO
    的头像 发表于 08-18 15:01 1282次阅读

    交叉导轨的内部结构

    交叉导轨的内部结构
    的头像 发表于 08-16 17:52 569次阅读
    交叉导轨的<b class='flag-5'>内部结构</b>

    单片机内部结构及引脚说明

    )芯片,具有很高的集成度和灵活性。本文将会对单片机内部结构及引脚进行详细的介绍,以帮助读者更好地理解单片机的工作原理和应用。
    发表于 08-15 17:12 3856次阅读

    8051系列单片机介绍

    8051系列单片机内部结构可以分为CPU、存储器、并行口、串行口、定时器/计数器和中断逻辑这几部分,如图。
    发表于 07-07 14:25 1010次阅读
    8051系列<b class='flag-5'>单片机</b>介绍

    总结单片机基本概念

    我们来思考一个问题,当我们在编程器中把一条指令写进单片机内部,然后取下单片机单片机就可以执行这条指令。
    发表于 07-06 16:08 366次阅读

    机内部结构磁场分布速览

    电机在运行过程中,其内部结构中的磁场分布,既复杂,也清晰。
    的头像 发表于 05-02 14:57 3892次阅读
    电<b class='flag-5'>机内部结构</b>磁场分布速览