微控制器与数字信号处理器(DSP)

数字信号处理器(或“DSP”)是一种微处理器,它针对要求苛刻的计算任务进行了优化,例如数字滤波,实时信号的数学分析和数据压缩。高度复杂的微控制器可以用作数字信号处理器的替代品,但如果其内部电路的很大一部分用于控制,监视和与周围系统通信,它仍然被认为是微控制器。

微控制器的元素

微控制器由中央处理单元(CPU),非易失性存储器,易失性存储器,外围设备和支持电路组成。

中央处理器

CPU执行算术运算,管理数据流,并根据程序员创建的指令序列生成控制信号。设计人员看不到CPU功能所需的极其复杂的电路。实际上,由于集成开发环境和C语言等高级语言,编写微控制器代码通常是一项相当简单的任务。

记忆

非易失性存储器用于存储微控制器的程序 - 即机器语言指令列表,它们告诉CPU确切的操作。您通常会看到“Flash”(指特定形式的非易失性数据存储)而不是“非易失性存储器”。

易失性存储器(即RAM)用于临时数据存储。当微控制器断电时,该数据将丢失。内部寄存器也提供临时数据存储,但我们不认为它们是一个单独的功能块,因为它们集成在CPU中。

外设

我们使用“外围设备”一词来描述有助于微控制器与外部系统交互的硬件模块。以下要点确定了各种外围设备并提供了示例。

数据转换器:模数转换器,数模转换器,参考电压发生器

时钟产生: 内部振荡器,晶体驱动电路,锁相环

定时:通用定时器,实时时钟,外部事件计数器,脉冲调制

模拟信号处理: 运算放大器,模拟比较器

输入/输出:通用数字输入和输出电路,并行存储器接口

串行通信: UART,SPI,I2C,USB

微控制器的定义以及设计应用解析

支持电路

微控制器包含各种功能块,这些功能块不能归类为外设,因为它们的主要目的不是控制,监视或与外部组件通信。尽管如此,它们非常重要 - 它们支持设备的内部操作,简化实现并改进开发过程。

调试电路允许设计人员在执行指令时仔细监控微控制器。这是一种跟踪错误和优化固件性能的重要且有时不可或缺的方法。

中断是微控制器功能的一个非常有价值的方面。中断由外部或内部基于硬件的事件生成,它们使处理器通过执行特定的指令组立即响应这些事件。

微控制器的定义以及设计应用解析