单片机学习笔记

1. 接口介绍

串口：9Pin Con口 RS232电平标准 逻辑1：-15V、逻辑0：+15V  TXD、RXD、GND(接地线)。串口的电脑通信需要将通信线进行交叉连接。串口与电子设备之间的连接需要考虑到电平的问题，一般电子设备的电平是TTL、LVTTL、CMOS，所以电子设备和串口连接需要增加电平转换芯片。

         电平转换芯片

         1.RS232 <-> TTL      用MAX232转换

         2.RS232 <-> LVTTL   用MAX3232转换

USB接口

         特点：高速、方便、通用

         USB 1.0/1.1      最大传输速率12Mbps

         USB 2.0             最大传输速率480Mbps

         USB1.1与USB2.0接口互相兼容。

USB 2.0 Full Speed = USB 1.1            USB 2.0 High Speed = USB 2.0

连接线定义

         1.五线接口     

                   1       红色         VBus电压在 4.4-5.25

                   2       白色         D-

                   3       绿色         D+

                   4                          ID

                   5       黑色         GND

         2.四线接口

                   触点         颜色                   功能(主机)                                   功能(设备)

                   1                红色                   VBus电压在 4.75-5.25           VBus电压在 4.4-5.25

                   2                白色                   D-                                                    D-

                   2                绿色                   D+                                                   D+

                   2                黑色                   GND                                                        GND

USB接口和单片机通信主要有两种方式：

         1.使用USB桥芯片连接                   2.使用可编程芯片自带USB控制器

         USB 1.1: PDIUSBD12                          USB 1.1: C8051F320

         USB 2.0: CYC68013                             SB 2.0: CYC68013

         USB_HOST: SL811/CH375                  USB_HOST: Cortex-M3

         USB HOST: 一台电脑只有一个HOST和许多DEVICE，只有Host端才能接收数据。

并口：25Pin 可以连接打印机或者控制其他外部设备，类似于单片机上的IO口。

PCI插槽：传输速度比较快，33MHz *32bit = 133Mbps *8bps，电子学中PCI插槽主要是用来做高数据采集（视频）

PCI-E插槽：传输速度更快，后面的数据代表，数字大的可以兼容插槽数量小的。

1. 常用工具介绍

仿真器:

1. 片上仿真，把仿真器连接在单片机上，用于监测单片机的内部状态，来实现仿真目的。单片机内部集成有仿真器功能，通过仿真器去获取单片机的内部状态。此方式仿真比较便利，单片机接上仿真头，仿真头的另一端连接目标板既可开始仿真调试。

1. 非片上仿真，这种模式的仿真器在仿真头上带有单片机，直接把接口插在目标板上即可进行仿真实验。

仿真器的连接模式分三种：

1. USB口 串口仿真头可以通过转换芯片可以转换为USB口进行连接。
2. 并口 这种接口的仿真器现在极少使用，例如ARM和MSP430
3. 串口 目前大多仿真器用于此种接口模式。AVR-JtagICE

仿真器的自制：一般厂商不会愿意去公布芯片的内部资料，USB的仿真器几乎没有公开资料可用使用。例如51单片机几乎没有理想的USB仿真器。

可以用于自制的单片机：AVR-JtagICE、MSP430-FET、ARM-Jtag等。

编程器：又名（烧入器），主要任务是把程序烧录在单片机的ROM中，起固化代码的作用。程序的格式有HEX或BIN。

把单片机插入在编程器上，然后选择好对应类型的单片机，开始烧录。

下载器：现在大多数单片机内部集成了ISP控制器，通过外部的ISP接口固化代码到Flash芯片中。和编程相同，只是不必将单片机从目标板中取下，可以在目标板上留出一个ISP连接固化代码。

ISP和Jtag的区别

相同点：都可以固化代码

不同点：Jtag可以进行仿真调试功能，ISP只能进行固化代码。但是ISP比Jtag操作更底层的弄能。如ISP可以控制Jtag的开启和关闭。某些单片机Jtag也有ISP的功能。

并口数量大，比较便宜。

支持自制的下载线：

         STK200/300               支持AVR、AT89S51                                                       并口下载线

         STK500                        支持AVR                                                                           串口下载线

         USBASP                       支持AVR、AT89S51                                                       USB口下载线

         ByteBlasterMV        支持Altera公司的CPLD/FPGA/AT89S51                并口下载线

         USB Blaster               支持Altera公司的CPLD/FPGA                                  USB口下载线

         ByteBlasterII            支持Altera公司的CPLD/FPGA                                  并口下载线

         ARM-Jtag                   可以实现ISP功能，支持所有的ARM7、ARM9 并口下载线

1. 单片机开发中的相关名词介绍

VCC 提供电路电压，接入电路电压

VDD 提供芯片电压，接入芯片电压

VSS 公共连接的意思，表示接地电压(GND)

VIH 表示输入高电平

VIL 表示输入低电平

一般VCC > VDD

电阻：根据欧姆定律在电路中，电阻的大小等于电压/电流的大小。电阻的表示单位是欧姆，用符号Ω表示       1 KΩ = 1000 Ω

电阻一般有色环电阻和贴片电阻两种，色环电阻分为四色环(精度比较低)和五色环两种，最后一位表示误差范围，倒数第二位表示指数；贴片电阻一般误差范围是5%，如下图所示。

 

常用的电阻有色环电阻和贴片电阻两种。

 

电容：由于静电力，在给定的电位差下使得靠的很近的两块导体之间可以存储电荷，一般来说电荷在电场中受力而移动，当导体之间有了介质阻碍了电荷的移动而使得电荷累计在导体上造成电荷累积存储。电容在电路中的作用是隔直流通交流，但是对电流有一定的阻抗，单位用法拉（F）表示，一般用uF和pF表示。

         1F(法拉) = 10³mF(毫法) = 10⁶uF(微法) = 10⁹nF(纳法) = 10¹²pF(皮法)

电容的耐压值：电容两端的电压不能超过电容的耐压值，否则电容会被击穿损坏。一般电解电容的耐压分档为6.3V，10V，16V，25V，50V等。

常见的电容有瓷片电容(高频、容量小)，铝电容(低频、容量大)，钽电解电容(容量大、高频特性好、价格贵)。

 

注：铝电解电容如果接反了容易爆炸，在电容的表面炸出一个口子；钽电解电容接反容易烧毁。

电感：是利用了电磁效应，在磁芯上绕了导线制作成的，特性是通直流，阻交流。和电容相反。单位是亨利(H)，让用单位有毫亨(mH)、微亨(mH)。

         1H = 10³mH = 10⁶uH

常用电感有色码电感、贴片电感(纯黑色)。

 

 

二极管：二极管是由PN结构成，一边是P型，一边是N型。当流过的电压是正向的时候，PN结会变薄，可以表现出导体的特性；当流过的是反向电压的时候，PN会变厚，表现出绝缘体的特性。所以二极管具有单向导电的特性。具有正向的结压降(一般二极管的压降是0.7V)，肖特二极管是0.2V，发光二极管是1.8V-3.0V。

具有反向击穿电压，当电压超过了承载电压时，会被反向击穿，二极管报废，但像稳压二极管反向击穿之后会恢复过来。

既有结电容的特性，

 

1. 数字电路与模拟电路

模拟量：随着时间连续变化的电压或电流信号称为模拟量。把每个时间点的电压或电流的大小都记录下来，形成一个连续的线条。

数字量：在模拟量的基础之上增加判决门限，随时间离散变化的量称为模拟量。

 

数字电路的“0”与“1”，正电压下高位定义为1，地位定义为0；负电压下高位定义为0，地位定义为1。

TTL电平：电压+5V表示1，电压0V表示0

LVTTL：+3.3V表示1，电压0V表示0

RS232：-15V表示1，电压+15V表示0

LVDS：2根线上电压差的正负表示1和0

1. 数字芯片

TTL和CMOS电路：常用数字芯片有74和CD系列。右下角是GND(VSS)左上角是VCC(最后一脚)。数字芯片一般是从左下角开始为第一脚，逆时针旋转，左上角为最后一脚。