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技術專題
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(tǒng)中，單片機是構成電路的核心組件。有關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，無人機，無線電和游戲控制器。
單片機的歷史可以追溯到MOSFET技術的發(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。
在過去的幾十年中，英特爾，摩托羅拉，微芯和愛特梅爾等頗受歡迎的制造商進一步推動了創(chuàng)新。這些制造商開發(fā)的大多數(shù)單片機是具有專有體系結構的8位單片機。基于ARM的單片機是一個例外，其中ARM體系結構已授權給制造商。目前，ARM體系結構主導著32位單片機的市場。
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，而不僅僅是對二進制值執(zhí)行算術運算。單片機的真正價值在于其通過內置的通信和外圍設備與物理世界進行交互的能力。
從技術上講，單片機通過執(zhí)行存儲在其非易失性存儲器模塊中的程序指令來運行。單片機以前是基于ROM的，因此擦除程序數(shù)據(jù)非常困難，即使不是不可能。當閃存技術革新半導體技術時，單片機開始將程序指令存儲在內置閃存中。
大多數(shù)現(xiàn)代單片機將RISC（精簡指令集計算機）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(zhí)行周期更短。為了開發(fā)用于單片機的程序，嵌入式系統(tǒng)開發(fā)人員使用匯編程序或C編程語言。然后，使用編程工具將完成的程序加載到單片機。
上電后，單片機將開始執(zhí)行作為程序數(shù)據(jù)加載的指令。它充分利用RAM來存儲程序指示的運行時變量。如前所述，單片機被設計為與物理世界連接。以最簡單的形式，單片機將根據(jù)其編程的邏輯來感應輸入并驅動輸出。
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(shù)字值。然后通過向LCD發(fā)送正確的命令邏輯來顯示數(shù)字值。
為電子電路設計選擇單片機
請務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帶來非常痛苦的設計體驗。選擇單片機時需要考慮很多因素。
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簡單的定時器激活輸出，那么一個具有1kB閃存和一個I / O端口的簡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的內部功能。
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