單片機(jī)的基本功能

對(duì)于大多數(shù)MCU來說，以下功能是最常見和最基本的。不同單片機(jī)的描述方法可能不同，但本質(zhì)是一樣的。

1. Timer : Timer的種類雖然很多，但可以分為兩大類。第一種是具有固定時(shí)間間隔的Timer，也就是說它的定時(shí)是由系統(tǒng)設(shè)定的，不能由用戶程序控制。系統(tǒng)僅提供幾種不同類型的定時(shí)器。給用戶程序一個(gè)固定的時(shí)間間隔，如32Hz、16Hz、8Hz等。由于這種定時(shí)器在4位MCU 中比較常見，可以用來實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘、定時(shí)等相關(guān)功能。

另一種是可編程定時(shí)器。這種定時(shí)器的計(jì)時(shí)可以由用戶程序控制。控制方式包括時(shí)鐘源的選擇、預(yù)分頻數(shù)的選擇、預(yù)置數(shù)的設(shè)置等。大多數(shù)MCU同時(shí)具備這三種，也有的可能具備其中一種或兩種。這種Timer應(yīng)用非常靈活，實(shí)際使用也是千變?nèi)f化的。最常見的應(yīng)用之一是使用它來實(shí)現(xiàn)PWM輸出。

由于可以自由選擇時(shí)鐘源，因此此類Timer一般與Event Counter結(jié)合使用。

2. IO口：任何MCU都有一定數(shù)量的IO口。沒有IO口，MCU將失去與外界通信的通道。根據(jù)IO口的可配置情況，可分為以下幾種：

純輸入或純輸出：這種類型的IO口由MCU硬件設(shè)計(jì)決定，只能輸入或輸出，不能通過軟件實(shí)時(shí)設(shè)置。

3.直接讀寫IO口：例如MCS-51的IO口就 屬于這種IO口。執(zhí)行讀IO端口命令時(shí)，為輸入端口；當(dāng)執(zhí)行寫 IO 端口命令時(shí)，它自動(dòng)成為一個(gè)輸出端口。

程序編程設(shè)置輸入輸出方向：該類IO口的輸入或輸出由程序根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置，應(yīng)用更靈活，可實(shí)現(xiàn)一些總線級(jí)應(yīng)用，如12C總線、各種LCD、LED Driver控制總線等。

使用IO口的時(shí)候一定要牢記這一點(diǎn)：對(duì)于輸入口，必須有一個(gè)清電平信號(hào)，保證不能懸空（這個(gè)可以通過加上拉或下拉電阻來實(shí)現(xiàn)） ; 而對(duì)于輸出端口，輸出狀態(tài)電平必須考慮到其外部連接，應(yīng)保證Standby或靜態(tài)時(shí)沒有source current或sink current。

外部中斷：外部中斷是大多數(shù)MCU 的基本功能。它們通常用于實(shí)時(shí)信號(hào)生成、數(shù)據(jù)采樣和狀態(tài)檢測(cè)。上升沿、下降沿、電平觸發(fā)都是中斷方式。在大多數(shù)情況下，外部中斷是通過輸入端口處理的。如果是IO口，只有設(shè)置為輸入口時(shí)才會(huì)啟用中斷功能；如果設(shè)置為輸出端口，外部中斷功能會(huì)自動(dòng)關(guān)閉（ATMEL的ATiny系列有一些例外，輸出端口也可以觸發(fā)中斷功能）。外部中斷的應(yīng)用如下：

外觸發(fā)信號(hào)檢測(cè)：一種是基于實(shí)時(shí)性要求，如可控硅控制、突發(fā)信號(hào)檢測(cè)等，另一種是基于省電。

信號(hào)頻率測(cè)量：為確保不丟失信號(hào)，外部中斷是最佳選擇。

解碼數(shù)據(jù)：為了降低遙控應(yīng)用領(lǐng)域的設(shè)計(jì)成本，經(jīng)常需要使用軟件對(duì)各種編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，例如曼徹斯特編碼和PWM 編碼。

按鍵檢測(cè)和系統(tǒng)喚醒：為了使MCU 進(jìn)入休眠狀態(tài)，必須通過外部中斷將其喚醒。最基本的形式是一個(gè)按鈕，而層次的變化是由按鈕的動(dòng)作引起的。

4 、通信接口：MCU提供的通信接口一般有SPI接口、UART。I2C 接口等，描述如下：

SPI接口：這類接口是大多數(shù)MCU提供的最基本的通信方式。它的數(shù)據(jù)傳輸由一個(gè)同步時(shí)鐘控制。信號(hào)包括SDI（串行數(shù)據(jù)輸入）、SDO（串行數(shù)據(jù)輸出）、SCLK（串行時(shí)鐘）和Ready信號(hào)；在某些情況下，可能沒有 Ready 信號(hào)；這類接口可以工作在Master模式或者Slave模式，通俗的說就是看誰提供時(shí)鐘信號(hào)，提供時(shí)鐘的一方是Master，對(duì)方是Slaver。

UART：屬于最基本的異步傳輸接口。它的信號(hào)線只有兩條Rx和Tx線。基本數(shù)據(jù)格式為：Start Bit + Data Bit(7-bits/8-bits) + Parity Bit(Even, Odd or None) + Stop Bit(1~2Bit)。一位數(shù)據(jù)所占用的時(shí)間稱為波特率。

對(duì)于大多數(shù)單片機(jī)，數(shù)據(jù)位長(zhǎng)度、數(shù)據(jù)校驗(yàn)方式（奇校驗(yàn)、偶校驗(yàn)或無校驗(yàn)）、停止位長(zhǎng)度和波特率都可以通過程序編程靈活設(shè)置。當(dāng)然。這類接口最常見的方式是與PC的串口通信。

I2C接口：I2C是飛利浦開發(fā)的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。它還使用兩個(gè)信號(hào)來實(shí)現(xiàn)：SDAT（串行數(shù)據(jù)輸入和輸出）和SCLK（串行時(shí)鐘）。最大的好處是可以在這條總線上掛接多個(gè)設(shè)備，并且可以通過地址來識(shí)別和訪問它們；I2C總線最大的優(yōu)點(diǎn)之一就是通過IO口使用軟件實(shí)現(xiàn)非常方便，其傳輸?shù)臄?shù)據(jù)速率完全由SCLK控制。為了控制，它可以快也可以慢，不像 UART 接口，它有嚴(yán)格的速率要求。

5 、看門狗：看門狗是大部分單片機(jī)的基本配置，只能讓程序復(fù)位不能關(guān)閉（有些是在程序燒錄時(shí)設(shè)置的，比如Microchip PIC 系列單片機(jī)），而有些單片機(jī)是由一個(gè)特定的方法，無論它是否打開。比如三星的KS57系列，只要程序訪問Watchdog寄存器，就會(huì)自動(dòng)開啟，不能再次關(guān)閉。一般來說，看門狗的復(fù)位時(shí)間可以通過程序來設(shè)置。Watchdog最基本的應(yīng)用是為MCU因意外故障而死機(jī)提供自恢復(fù)能力。