單片機的基本功能

對于大多數(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間間隔的Timer，也就是說它的定時是由系統(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器。給用戶程序一個固定的時間間隔，如32Hz、16Hz、8Hz等。由于這種定時器在4位MCU 中比較常見，可以用來實現(xiàn)時鐘、定時等相關(guān)功能。

另一種是可編程定時器。這種定時器的計時可以由用戶程序控制?？刂品绞桨〞r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現(xiàn)PWM輸出。

由于可以自由選擇時鐘源，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)計決定，只能輸入或輸出，不能通過軟件實時設(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，為輸入端口；當(dāng)執(zhí)行寫 IO 端口命令時，它自動成為一個輸出端口。

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)實際需要設(shè)置，應(yīng)用更靈活，可實現(xiàn)一些總線級應(yīng)用，如12C總線、各種LCD、LED Driver控制總線等。

使用IO口的時候一定要牢記這一點：對于輸入口，必須有一個清電平信號，保證不能懸空（這個可以通過加上拉或下拉電阻來實現(xiàn)） ; 而對于輸出端口，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。它們通常用于實時信號生成、數(shù)據(jù)采樣和狀態(tài)檢測。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)置為輸入口時才會啟用中斷功能；如果設(shè)置為輸出端口，外部中斷功能會自動關(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)信號檢測：一種是基于實時性要求，如可控硅控制、突發(fā)信號檢測等，另一種是基于省電。

信號頻率測量：為確保不丟失信號，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)計成本，經(jīng)常需要使用軟件對各種編碼數(shù)據(jù)進行解碼，例如曼徹斯特編碼和PWM 編碼。

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

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)傳輸由一個同步時鐘控制。信號包括SDI（串行數(shù)據(jù)輸入）、SDO（串行數(shù)據(jù)輸出）、SCLK（串行時鐘）和Ready信號；在某些情況下，可能沒有 Ready 信號；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鐘信號，提供時鐘的一方是Master，對方是Slaver。

UART：屬于最基本的異步傳輸接口。它的信號線只有兩條Rx和Tx線?；緮?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)所占用的時間稱為波特率。

對于大多數(shù)單片機，數(shù)據(jù)位長度、數(shù)據(jù)校驗方式（奇校驗、偶校驗或無校驗）、停止位長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。它還使用兩個信號來實現(xiàn)：SDAT（串行數(shù)據(jù)輸入和輸出）和SCLK（串行時鐘）。最大的好處是可以在這條總線上掛接多個設(shè)備，并且可以通過地址來識別和訪問它們；I2C總線最大的優(yōu)點之一就是通過IO口使用軟件實現(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設(shè)置的，比如Microchip PIC 系列單片機），而有些單片機是由一個特定的方法，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，就會自動開啟，不能再次關(guān)閉。一般來說，看門狗的復(fù)位時間可以通過程序來設(shè)置。Watchdog最基本的應(yīng)用是為MCU因意外故障而死機提供自恢復(fù)能力。