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技術(shù)專(zhuān)題
為電子電路設計選擇單片機
單片機，也就是微型控制器(MCU)。在嵌入式系統中，單片機是構成電路的核心組件。有關(guān)使用單片機的知識很多，電子電路設計人員必須要知道怎么選擇單片機。
什么是單片機？
電子電路設計人員必須要知道什么是單片機。單片機是一種智能半導體IC，由處理器單元，存儲器模塊，通信接口和外圍設備組成。單片機被普遍用于各種應用中，包括洗衣機，機器人，無(wú)人機，無(wú)線(xiàn)電和游戲控制器。
單片機的歷史可以追溯到MOSFET技術(shù)的發(fā)明。在早期，單片機是帶有處理器單元和存儲模塊的原始半導體IC。通常，單片機基于哈佛架構。
在過(guò)去的幾十年中，英特爾，摩托羅拉，微芯和愛(ài)特梅爾等頗受歡迎的制造商進(jìn)一步推動(dòng)了創(chuàng )新。這些制造商開(kāi)發(fā)的大多數單片機是具有專(zhuān)有體系結構的8位單片機?；?span>ARM的單片機是一個(gè)例外，其中ARM體系結構已授權給制造商。目前，ARM體系結構主導著(zhù)32位單片機的市場(chǎng)。
單片機如何工作？
電子電路設計工程師需要了解單片機是如何工作的。單片機具有處理器單元，而不僅僅是對二進(jìn)制值執行算術(shù)運算。單片機的真正價(jià)值在于其通過(guò)內置的通信和外圍設備與物理世界進(jìn)行交互的能力。
從技術(shù)上講，單片機通過(guò)執行存儲在其非易失性存儲器模塊中的程序指令來(lái)運行。單片機以前是基于ROM的，因此擦除程序數據非常困難，即使不是不可能。當閃存技術(shù)革新半導體技術(shù)時(shí)，單片機開(kāi)始將程序指令存儲在內置閃存中。
大多數現代單片機將RISC（精簡(jiǎn)指令集計算機）指令體系結構用于其基本指令處理。與之前的CISC相比，RISC的指令執行周期更短。為了開(kāi)發(fā)用于單片機的程序，嵌入式系統開(kāi)發(fā)人員使用匯編程序或C編程語(yǔ)言。然后，使用編程工具將完成的程序加載到單片機。
上電后，單片機將開(kāi)始執行作為程序數據加載的指令。它充分利用RAM來(lái)存儲程序指示的運行時(shí)變量。如前所述，單片機被設計為與物理世界連接。以最簡(jiǎn)單的形式，單片機將根據其編程的邏輯來(lái)感應輸入并驅動(dòng)輸出。
例如，溫度顯示控制器將溫度傳感器和LCD顯示器鏈接到單片機。單片機將采樣溫度值作為模擬輸入并將其轉換為數字值。然后通過(guò)向LCD發(fā)送正確的命令邏輯來(lái)顯示數字值。
為電子電路設計選擇單片機
請務(wù)必謹慎選擇適合你的電子電路設計的單片機。選擇錯誤的單片機可能會(huì )帶來(lái)非常痛苦的設計體驗。選擇單片機時(shí)需要考慮很多因素。
你將要考慮應用程序的復雜性。如果電子電路設計涉及一個(gè)簡(jiǎn)單的定時(shí)器激活輸出，那么一個(gè)具有1kB閃存和一個(gè)I / O端口的簡(jiǎn)單微控制器就足夠了。但是，如果電子電路設計涉及復雜的邏輯（例如，基于WIFI的面部識別設備），則需要32位高端單片機。 32位單片機將更適合面部識別設備。
復雜的設備通常需要更大的程序存儲器。除此之外，你還需要列出設備的外圍設備和通信要求。在某些應用中，可能還需要ADC，電源管理模塊和引導程序之類(lèi)的內部功能。
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