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微控制器有两种体系结构,微控制器中断技术介绍

2022-05-31
来源:互联网综合

  本文中,小编将对微控制器予以介绍,如果你想对微控制器的详细情况有所认识,或者想要增进对微控制器的了解程度,不妨请看以下内容哦。

  一、微控制器体系结构

  1.哈佛结构

  哈佛结构是一种将程序指令存储和数据存储分开的存储器结构。中央处理器首先到程序指令存储器中读取程序指令内容,解码后得到数据地址,再到相应的数据存储器中读取数据,并进行下一步的操作(通常是执行)。程序指令存储和数据存储分开,可以使指令和数据有不同的数据宽度,如Microchip公司的PIC16芯片的程序指令是14位宽度,而数据是8位宽度。

  哈佛结构的微处理器通常具有较高的执行效率。其程序指令和数据指令分开组织和存储的,执行时可以预先读取下一条指令。目前使用哈佛结构的中央处理器和微控制器有很多,除了上面提到的Microchip公司的PIC系列芯片,还有摩托罗拉公司的MC68系列、Zilog公司的Z8系列、ATMEL公司的AVR系列和安谋公司的ARM9、ARM10和ARM11,51单片机也属于哈佛结构。

  2.诺伊曼结构

  冯·诺伊曼结构也称普林斯顿结构,是一种将程序指令存储器和数据存储器合并在一起的存储器结构。程序指令存储地址和数据存储地址指向同一个存储器的不同物理位置,因此程序指令和数据的宽度相同,如英特尔公司的8086中央处理器的程序指令和数据都是16位宽。

  目前使用冯·诺伊曼结构的中央处理器和微控制器有很多。除了上面提到的英特尔公司的8086,英特尔公司的其他中央处理器、安谋公司的ARM7、MIPS公司的MIPS处理器也采用了冯·诺伊曼结构。

  二、微控制器中断技术

  中断是一项重要的计算机技术,这一技术在微控制器中得到了充分继承。其实,中断现象不仅在控制器中存在,就是在我们的日常生活中也同样存在,请看下例:

  你在看书~电话铃响了~你在书上做个记号,走到电话旁~你拿起电话和对方通话~门铃响了~你让打电话的对方稍等一下~你去开门,并在门旁与来访者交谈~谈话结束,关好门~回到电话机旁,拿起电话,继续通话~通话完毕,挂上电话~从作记号的地方起继续读书。

  这是一个很典型的中断现象。从看书到接电话,是一次中断过程,而从打电话到与门外来访者交谈,则是在中断过程中发生的又一次中断,即所谓中断嵌套。为什么会发生上述的中断现象呢?就是因为你在一个特定的时刻,面对着三项任务:看书、打电话和接待来访者。但一个人又不可能同时完成三项任务,因此你只好采用中断方法,穿插着去做。

  此种现象同样也可能出现在微控制器中,因为通常微控制器中只有一个CPU,但在运行程序过程中可能会出现诸如数据输入、数据输出或特殊情况处理等其他的事情要CPU去完成,对此,CPU也只能采用停下一个任务去处理另一任务的中断方法解决。

  中断技术在微控制器中得到了广泛的应用。中断技术能实现CPU与外部设备的并行工作,提高CPU的利用率以及数据的输入/输出效率;中断技术也能对微控制器运行过程中突然发生的故障做到及时发现并进行自动处理,例如:硬件故障、运算错误及程序故障等。

  在微控制器中,中断技术还广泛用于实时控制,所谓实时控制,就是要求微控制器能及时地响应被控对象提出的分析、计算和控制等请求,使被控对象保持在最佳工作状态或达到预定的控制效果。例如,DVD在正常播放过程中,微控制器在执行有关正常播放的程序(这里称为主程序),现要求快速向前搜索,此时微控制器在外部按键操作控制下中断原先播放程序,进入快速向前搜索程序。




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