單片機(jī) 執(zhí)行指令
我們來(lái)思考一個(gè)問(wèn)題,當(dāng)我們?cè)?a target="_blank">編程器中把一條指令寫(xiě)進(jìn)單片機(jī)內(nèi)部,其次取下單片機(jī),單片機(jī)就能夠執(zhí)行這條指令。
那么這條指令一定保存在單片機(jī)的某個(gè)地方,并且這個(gè)地方在單片機(jī)掉電后依然能夠保持這條指令不會(huì)丟失,這是個(gè)什么地方呢?這個(gè)地方就是單片機(jī)內(nèi)部的只讀存儲(chǔ)器即ROM(READ ONLY MEMORY)。
為什么稱(chēng)它為只讀存儲(chǔ)器呢?剛剛我們不是明明把兩個(gè)數(shù)字寫(xiě)進(jìn)去了嗎?原來(lái)在89C51中的ROM是一種電可擦除的ROM,稱(chēng)為FLASH ROM,剛剛我們是用的編程器,在特殊的條件下由外部設(shè)備對(duì)ROM進(jìn)行寫(xiě)的操作,在單片機(jī)正常工作條件下,只能從那面讀,不能把數(shù)據(jù)寫(xiě)進(jìn)去,所以我們還是把它稱(chēng)為ROM。
單片機(jī) 數(shù)的本質(zhì)和物理現(xiàn)象
我們知道,計(jì)算機(jī)能夠進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算,這令我們非常難以了解,它們只是一些電子元器件,怎么能夠進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算呢?
我們?nèi)祟?lèi)做數(shù)學(xué)題如37+45是這樣做的,先在紙上寫(xiě)37,其次在下面寫(xiě)45,其次大腦運(yùn)算最后寫(xiě)出結(jié)果,運(yùn)算的原素材是37和45,結(jié)果是82都是寫(xiě)在紙上的,計(jì)算機(jī)中又是放在什么地方呢?
為了攻克這個(gè)問(wèn)題,先讓我們做一個(gè)實(shí)驗(yàn):這里有一盞燈,我們知道燈要么亮,要么不亮,就有兩種狀態(tài),我們能夠用‘0’和‘1’來(lái)代替這兩種狀態(tài):規(guī)定亮為‘1’、不亮為‘0’。
此時(shí)放上三盞燈,一共有幾種狀態(tài)呢?我們列表來(lái)看一下:000 / 001 / 010 / 011 / 100 / 101 / 110 / 111。我們來(lái)看,這個(gè)000 / 001 / 101 不就是我們學(xué)過(guò)的的二進(jìn)制數(shù)嗎?原本,燈的亮和滅只是一種物理現(xiàn)象,可當(dāng)我們把它們按一定的順序排好后,燈的亮和滅就代表了數(shù)字了。讓我們?cè)俪橄笠徊?,燈為什么?huì)亮呢?是由于輸出電路輸出高電平,給燈通了電。因此,燈亮和滅就能夠用電路的輸出是高電平還是低電平來(lái)替代了。這樣,數(shù)字就和電平的高、低聯(lián)絡(luò)上了。
單片機(jī) 數(shù)位的含義
通過(guò)上面的實(shí)驗(yàn)我們已經(jīng)知道:一盞燈亮或者說(shuō)一根線的電平的高低,能夠代表兩種狀態(tài):0和1,現(xiàn)實(shí)中上這就是一個(gè)二進(jìn)制位。
因此我們就把一根線稱(chēng)之為一“位”,用BIT表示
一根線能夠表示0和1,兩根線能夠表達(dá)00 / 01 / 10 / 11四種狀態(tài),也就是能夠表達(dá)0~3,而三根能夠表達(dá)0~7,計(jì)算機(jī)中通常用8根線放在一起,同時(shí)計(jì)數(shù),就能夠表示0~255一共256種狀態(tài)。
這8根線或者8位就稱(chēng)之為一個(gè)字節(jié)(BYTE)。
單片機(jī) 存儲(chǔ)器的構(gòu)造
存儲(chǔ)器就是拿來(lái)寄存數(shù)據(jù)的地方。它是利用電平的高低來(lái)寄存數(shù)據(jù)的,也就是說(shuō),它寄存的現(xiàn)實(shí)中上是電平的高、低,而不是我們所習(xí)慣認(rèn)為的1234這樣的數(shù)字,這樣,我們的一個(gè)謎團(tuán)就解開(kāi)了。
一個(gè)存儲(chǔ)器就象一個(gè)個(gè)的小抽屜,一個(gè)小抽屜里有八個(gè)小格子,每個(gè)小格子就是拿來(lái)寄存“電荷”的,電荷通過(guò)與它相連的電線傳進(jìn)來(lái)或釋放掉。至于電荷在小格子里是怎樣存的,就不用我們操心了,你能夠把電線想象成水管,小格子里的電荷就象是水,那就好了解了。存儲(chǔ)器中的每個(gè)小抽屜就是一個(gè)放數(shù)據(jù)的地方,我們稱(chēng)之為一個(gè)“單元”。
有了這么一個(gè)構(gòu)造,我們就能夠初始寄存數(shù)據(jù)了,想要放進(jìn)一個(gè)數(shù)據(jù)12,也就是00001100,我們只有把第二號(hào)和第三號(hào)小格子里存滿(mǎn)電荷,而其它小格子里的電荷給放掉就行了。
可問(wèn)題出來(lái)了,一個(gè)存儲(chǔ)器有好多單元,線是并聯(lián)的,在放入電荷的時(shí)候,會(huì)將電荷放入所有的單元中,而釋放電荷的時(shí)候,會(huì)把每個(gè)單元中的電荷都放掉。這樣的話(huà),不管存儲(chǔ)器有多少個(gè)單元,都只能放同一個(gè)數(shù),這當(dāng)然不是我們所希望的。因此,要在構(gòu)造上稍作變化。
須要在每個(gè)單元上有個(gè)控制線,想要把數(shù)據(jù)放進(jìn)哪個(gè)單元,就把一個(gè)信號(hào)給這個(gè)單元的控制線,這個(gè)控制線就把開(kāi)關(guān)翻開(kāi),這樣電荷就能夠自由流動(dòng)了。而其它單元控制線上沒(méi)有信號(hào),所以開(kāi)關(guān)不翻開(kāi),不會(huì)受到影響。
這樣,只有控制不同單元的控制線,就能夠向各單元寫(xiě)入不同的數(shù)據(jù)了。同樣,假如要從某個(gè)單元中取數(shù)據(jù),也只有翻開(kāi)相應(yīng)的控制開(kāi)關(guān)就行了。
單片機(jī) 存儲(chǔ)器的譯碼
那么,我們?cè)鯓觼?lái)控制各個(gè)單元的控制線呢?這個(gè)還不簡(jiǎn)略,把每個(gè)單元的控制線都引到集成電路的外面不就行了嗎?
事情可沒(méi)那么簡(jiǎn)略,一片27512存儲(chǔ)器中有65536個(gè)單元,把每根線都引出來(lái),這個(gè)集成電路就得有6萬(wàn)多個(gè)腳?不行,怎么辦?要想法減少線的數(shù)量。
有一種方法稱(chēng)這為譯碼,簡(jiǎn)略介紹一下:一根線能夠代表2種狀態(tài),2根線能夠代表4種狀態(tài),3根線能夠代表8種,256種狀態(tài)又須要幾根線代表?8根線,所以65536種狀態(tài)我們只須要16根線就能夠代表了。
單片機(jī) 存儲(chǔ)器的選片概念
至此,譯碼的問(wèn)題攻克了,讓我們?cè)賮?lái)關(guān)注另外一個(gè)問(wèn)題。送入每個(gè)單元的八根線是用從什么地方來(lái)的呢?它就是從計(jì)算機(jī)上接過(guò)來(lái)的,一般地,這八根線除了接一個(gè)存儲(chǔ)器之外,還要接其它的器件。
這樣問(wèn)題就出來(lái)了,這八根線既然不是存儲(chǔ)器和計(jì)算機(jī)之間專(zhuān)用的,假如總是將某個(gè)單元接在這八根線上,就有問(wèn)題出現(xiàn)了:假如這個(gè)存儲(chǔ)器單元中的數(shù)值是0FFH另一個(gè)存儲(chǔ)器的單元是00H,那么這根線到底是處于高電平,還是低電平?怎樣分辯?
辦法很簡(jiǎn)略,當(dāng)外面的線接到集成電路的引腳進(jìn)來(lái)后,不直接接到各單元去,中間再加一組開(kāi)關(guān)就行了。平時(shí)我們讓開(kāi)關(guān)翻開(kāi)著,假如的確是要向這個(gè)存儲(chǔ)器中寫(xiě)入數(shù)據(jù),或要從存儲(chǔ)器中讀出數(shù)據(jù),再讓開(kāi)關(guān)接通就行了。
這組開(kāi)關(guān)由三根引線選擇:讀控制端、寫(xiě)控制端和片選端。要將數(shù)據(jù)寫(xiě)入片中,先選中該片,其次發(fā)出寫(xiě)信號(hào),開(kāi)關(guān)就合上了,并將傳過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)(電荷)寫(xiě)入片中。假如要讀,先選中該片,其次發(fā)出讀信號(hào),開(kāi)關(guān)合上,數(shù)據(jù)就被送出去了。
讀和寫(xiě)信號(hào)同時(shí)還接入到另一個(gè)存儲(chǔ)器,但是由于片選端不同,所以雖有讀或?qū)懶盘?hào),但沒(méi)有片選信號(hào),所以另一個(gè)存儲(chǔ)器不會(huì)“誤會(huì)”而開(kāi)門(mén),造成沖突。那么會(huì)不同時(shí)選中兩片芯片呢?
只有是設(shè)計(jì)好的系統(tǒng)就不會(huì),由于它是由計(jì)算控制的,而不是我們?nèi)藖?lái)控制的,假如真的出現(xiàn)同時(shí)出現(xiàn)選中兩片的情況,那就是電路出了故障了,這不在我們的探討之列。
單片機(jī) 總線概念
從上面的介紹中我們已經(jīng)看到,拿來(lái)傳遞數(shù)據(jù)的八根線并不是專(zhuān)用的,而是很多器件大家共用的。
所以我們稱(chēng)之為數(shù)據(jù)總線,總線英文名為BUS,總即公交車(chē)道,誰(shuí)也能夠走。而十六根地址線也是連在一起的,稱(chēng)之為地址總線。
審核編輯 :李倩
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原文標(biāo)題:?jiǎn)纹瑱C(jī)基礎(chǔ)概念:指令、數(shù)位、字節(jié)、存儲(chǔ)器、總線
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