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微控制器有兩種體系結構,,微控制器中斷技術介紹

2022-05-31
來源:互聯(lián)網(wǎng)綜合

  本文中,,小編將對微控制器予以介紹,如果你想對微控制器的詳細情況有所認識,,或者想要增進對微控制器的了解程度,,不妨請看以下內容哦。

  一,、微控制器體系結構

  1.哈佛結構

  哈佛結構是一種將程序指令存儲和數(shù)據(jù)存儲分開的存儲器結構,。中央處理器首先到程序指令存儲器中讀取程序指令內容,解碼后得到數(shù)據(jù)地址,,再到相應的數(shù)據(jù)存儲器中讀取數(shù)據(jù),,并進行下一步的操作(通常是執(zhí)行)。程序指令存儲和數(shù)據(jù)存儲分開,,可以使指令和數(shù)據(jù)有不同的數(shù)據(jù)寬度,,如Microchip公司的PIC16芯片的程序指令是14位寬度,而數(shù)據(jù)是8位寬度,。

  哈佛結構的微處理器通常具有較高的執(zhí)行效率,。其程序指令和數(shù)據(jù)指令分開組織和存儲的,執(zhí)行時可以預先讀取下一條指令,。目前使用哈佛結構的中央處理器和微控制器有很多,,除了上面提到的Microchip公司的PIC系列芯片,還有摩托羅拉公司的MC68系列,、Zilog公司的Z8系列,、ATMEL公司的AVR系列和安謀公司的ARM9、ARM10和ARM11,,51單片機也屬于哈佛結構,。

  2.諾伊曼結構

  馮·諾伊曼結構也稱普林斯頓結構,是一種將程序指令存儲器和數(shù)據(jù)存儲器合并在一起的存儲器結構,。程序指令存儲地址和數(shù)據(jù)存儲地址指向同一個存儲器的不同物理位置,,因此程序指令和數(shù)據(jù)的寬度相同,如英特爾公司的8086中央處理器的程序指令和數(shù)據(jù)都是16位寬,。

  目前使用馮·諾伊曼結構的中央處理器和微控制器有很多,。除了上面提到的英特爾公司的8086,英特爾公司的其他中央處理器、安謀公司的ARM7,、MIPS公司的MIPS處理器也采用了馮·諾伊曼結構,。

  二、微控制器中斷技術

  中斷是一項重要的計算機技術,,這一技術在微控制器中得到了充分繼承,。其實,中斷現(xiàn)象不僅在控制器中存在,,就是在我們的日常生活中也同樣存在,,請看下例:

  你在看書~電話鈴響了~你在書上做個記號,走到電話旁~你拿起電話和對方通話~門鈴響了~你讓打電話的對方稍等一下~你去開門,,并在門旁與來訪者交談~談話結束,,關好門~回到電話機旁,拿起電話,,繼續(xù)通話~通話完畢,,掛上電話~從作記號的地方起繼續(xù)讀書。

  這是一個很典型的中斷現(xiàn)象,。從看書到接電話,,是一次中斷過程,而從打電話到與門外來訪者交談,,則是在中斷過程中發(fā)生的又一次中斷,,即所謂中斷嵌套。為什么會發(fā)生上述的中斷現(xiàn)象呢,?就是因為你在一個特定的時刻,,面對著三項任務:看書、打電話和接待來訪者,。但一個人又不可能同時完成三項任務,,因此你只好采用中斷方法,穿插著去做,。

  此種現(xiàn)象同樣也可能出現(xiàn)在微控制器中,,因為通常微控制器中只有一個CPU,但在運行程序過程中可能會出現(xiàn)諸如數(shù)據(jù)輸入,、數(shù)據(jù)輸出或特殊情況處理等其他的事情要CPU去完成,對此,,CPU也只能采用停下一個任務去處理另一任務的中斷方法解決,。

  中斷技術在微控制器中得到了廣泛的應用。中斷技術能實現(xiàn)CPU與外部設備的并行工作,,提高CPU的利用率以及數(shù)據(jù)的輸入/輸出效率,;中斷技術也能對微控制器運行過程中突然發(fā)生的故障做到及時發(fā)現(xiàn)并進行自動處理,例如:硬件故障、運算錯誤及程序故障等,。

  在微控制器中,,中斷技術還廣泛用于實時控制,所謂實時控制,,就是要求微控制器能及時地響應被控對象提出的分析,、計算和控制等請求,使被控對象保持在最佳工作狀態(tài)或達到預定的控制效果,。例如,,DVD在正常播放過程中,微控制器在執(zhí)行有關正常播放的程序(這里稱為主程序),,現(xiàn)要求快速向前搜索,,此時微控制器在外部按鍵操作控制下中斷原先播放程序,進入快速向前搜索程序,。




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