单片机原理与嵌入式应用习题及复习习题及复习考试题型 一选择题(每题2分，共30分) 二、名词解释题(每题4分，共16分) 三、简答题（每题6分，共24分） 四、编程填空题.（10分） 五、设计题.（10分） 六、编程题.（10分）一、名词解释题 MCU COP 中断 中断向量 中断服务程序 SCI 通用I/O 键盘 波特率一、名词解释题 行扫描法 行线定义为输出，列线定义为输入并接上拉电阻，每次一根 行线输出为0，其它为1，检测列线的输入的电平中是否有低 电平，即逻辑值0，从而判断键盘的按键是否被按下。 LED位选线扫描法 SPI 是一种同步串行通信接口，发送数据不需要开始位和结束位 ，严格地在主机的时钟频率下以相同的时序模式在单线上按 照先高位后低位或者先低位后高位的一位一位地传送。用于 微处理器和外围扩展芯片之间的串行连接。 A/D 滤波 物理量回归 PWM 定时器：在确定时钟频率下，不断加1，得到规定的计数大小，所 经历的时间，用于MCU编程控制的模块。 上拉电阻：若MCU的某个输入引脚通过一个电阻接到电源上（ VCC）上，则这个电阻称为“上拉电阻”。二、总体知识 计算机是因科学家需要一个高速的计算工具而产生的 ，进而寄予更多的要求，比如通信、测控等，出现微 控制器（单片机）。 单片机（MCU）的基本含义 在一片芯片上集成了中央处理单元(CPU)、存储器 (RAM/ROM/EPROM/FLASH等)、定时器/计数器及多种输入输 出(I/O)接口的比较完整的数字处理系统 嵌入式系统概念 面向测控对象，嵌入到实际应用系统中，实现嵌入式应用的 计算机称为嵌入式计算机系统，简称嵌入式系统。MCU内部总线（控制总线、数据总线、地址总线）CPURAMFlash存储器A/D转换接口工作支撑模块定时器接口串行通信接口其他I/O模块一个典型的MCU内部框图 与嵌入式软件相关的术语 工作方式：主循环、中断、事件触发等 中断（软件中断、硬件中断、中断源、中断向量、中 断服务程序）：指中央处理器CPU正在处理某件事情的时候，外部 发生了某一事件，请求CPU迅速去处理，CPU暂时中断当前的工作，转入 处理所发生的事件，处理完后，再回到原来中断的地方，继续原来的工作 ，这样的过程称为中断。实现这种功能的部件称为中断系统，产生中断的 请求源称为中断源。由软件指令引起的一个程序的中断则称为软件中断；而由某一特定功能引脚或基于芯片设备产生的中断则称为硬件中断。 中断向量：响应特定中断而运行的一段程序所在的首地址 RTOS，uCOS-II（一种操作系统，运行于嵌入式系统上，在 可预测的时间间隔内，能对特定的事件做出反应） 用MCU设计系统时，选MCU要考虑的因素有哪些。 选择MCU时要考虑的因素有：处理性能、功耗、价格、封装 形式、软硬件开发工具、设计者的熟悉程度等。AW60基本知识 命名规则 如：MC9S08AW60、MC9S08GB60、 MC9RS08KA2 MC、PC 是否有FLASH 核是HC08、HCS08、RS08等 存储器的大小 存储器（RAM/FLASH，512B/32KB） RAM:0x00700x086F(2K) FLASH:0x087017FF(3984)， 0x1860FFFF(59296) 地址大小的计算，如8位：$00$FF 大小为256B16位：$0000$FFFF大小为64KB IO的种类：PTA、PTB、PTC、PTD、PTE、 PTF、PTG（7种） 大部分的口有引脚复用功能 C、G都是7个引脚，其余都为8个引脚。 控制类 RST（复位）和IRQ（唯一只接收中断的引脚）通用IO接口通用I/O：是基本的输入/输出，有时也称并行I/O。作为通用输入引脚 时，MCU内部程序可以读取该引脚，知道该引脚是“1”（高电平）或 “0”(低电平)，即开关量输入。作为通用输出引脚时，MCU内部程序向该引脚输出“1”（高电平）或“0”(低电平)，即开关量输出。 方向寄存器PTADD、PTBDD、 数据方向寄存器的一位：0定义输入，1定义输出 数据寄存器PTAD、PTBD、输出时：数据寄存器的一位：0输出低电平1输出高电平输入时：数据寄存器的一位：0代表外部输入低电平1代表外部输入高电平 上拉电阻允许寄存器PTAPE、在引脚被定义成输入时，可通过上拉电阻允许寄存器定义有无内部 上拉电阻： 0没有内部上拉电阻1有内部上拉电阻 08C中的位操作语句及对应的编译后的指令C语句编译后的汇编指令PTAD |=(18 波特率寄存器L字节=波特率寄存器的值举例的编程1、前面不同波特率的计算。 2、修改程序。 3、利用现有的函数编写主函数main()或者中断 服务程序。 比如：用SCIre1接收，用SCIsend1发送。书 本中用的是SCIreN、 SCIsendN，将其修改。 用函数，首先了解函数的功能，其次要注意 其参数的含义和返回值。 4、在设计中，SCI常常用于调试，将数据发送 至计算机显示，方便的、简单。键盘 键盘是若干个按键组成的开关矩阵，接 收用户的按键信息，是实现人-机交互的 输入设备。是一个常用的输入设备。 读入键值有：直读方式和扫描方式； 响应方式分为查询法、中断法 查询：可以用PTA或者其他端口用于和 键盘引脚相连（如图，见下一页） 中断：用D(7,3,2)、G(40)端口VDD MCU内部上拉电阻PTA0PTA1PTA2PTA3PTA7 PTA6 PTA5 PTA4列线 n1 n2 n3 n4行线m1 m2m3m41 2 3 A4 5 6 B7 8 9 C* 0 # D44键盘的扫描方法 将PTA口的8根数据线和键盘8根引脚相连，PTA 的4根定义为输出，4根定义为输入。最初4根 输出线和输入线的电平都为高。扫描时，其中 一根输出线为低电平，接着检测4根输入线的 电平是否有为低的。没有，则换一根输出线为 低电平，重新检测4根输入线的电平是否有为 低的。有，则将PTA的数据寄存器的值作为该 按下键的键值。若4根输出线分别为低电平， 都没有检测出输入线电平为低，则说明没有按 键被按下。LED和LCD 都是输出设备，用于显示数据。 因几个8段数码管共用数据线，采用位选线扫描 法让每个数码管有字符显示。 其原理：要让各个数据管（共阴极的）均显示需 要的数字，则必须逐个使相应位选信号为0，其 他位选信号为1，并将该位要显示的一位数字送 到数据线上。这种方法叫“位选线扫描法”。虽然 每个时刻只有一个数码管有效，但只要延时适当 ，由于人眼的“视觉暂留效应”(约100ms左右)， 看起来则是同时显示的。 4连排8段数码管和MCU的连接线8位数据线有12根 4位位选线 LCD和MCU的连接线8位数据线有11根3位控制线 注意LCD显示的数据是字符型数据，所以如果给的 数据是数值型的，则要转换，要进行转换。 方法:x=x+0 注意LED显示的数据是编码数据(数值型)，所以如 果给的数据是字符型的，则要转换，要进行转换。 方法: x=x-0LED和LCDCS3a b c d e fg dpCS2a b c d e fg dpCS1a b c d e fg dpCS0a b c d e fg dp4连排共阴极8段数码管内 部结构图 LCD(YM1602C)16 15 14 13 12 11 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01LCD_RW LCD_RSPTB7 PTB6 PTB5 PTB4 PTB3 PTB2 PTB1 PTB0 PTC2 PTC1 PTC0GP32LCD_D7 LCD_D6 LCD_D5 LCD_D4 LCD_D3 LCD_D2 LCD_D1 LCD_D0LCD_EGNDAW60与LCD的连接 SPI SPI(串行外设接口)是Freescale公司推出的一种 同步串行通讯接口，在主机的同步时钟频率控 制下以相同的时序模式在单线上按照先高位后 低位或先低位后高位一位一位地传送，没有“ 开始位”和“停止位”，主要用于MCU和外围扩 展芯片之间的串行连接，现已发展成为一种工 业标准。 全双工(或设置为半双工)。 主、从工作方式。 4钟工作时序可选 4种中断标志 A/D转换模块的功能是将电压之类的模拟信号转换为对 应的数字信号。实际应用中，这个电压信号可能由温度 、湿度、压力等实际物理量经过传感器和相应的变换电 路转化而来。经过A/D转换，MCU就可以处理这些物理 量。 B、D口引脚作为A/D转换引脚时，也叫作AD15 pin AD0 pin AW60内部有16路8位/10位A/D转换，没有D/A转换。 采样精度（指数字量变化一个最小量时模拟信号的变化量， 即我们通常所说的采样位数） 采样速率 完成一次A/D采样所要花费的时间 滤波（为了使采样的数据更准确，必须对采样的数据进行筛 选去掉误差较大的毛刺，有:中值滤波和均值滤波 ） 物理量回归（得到稳定的A/D采样值以后，还需要把A/D采样 值与实际物理量对应起来,知道采样数字所代表的实际物理值 ,才有实际意义. ） 模拟量转换定时接口 HCS08系列的单片机定时器的核心是一个工作 时处于不断加1的16位计数寄存器，在确定计 数频率下，不断加1，得到规定的计数大小， 所经历的时间，用于MCU编程控制的模块，称 为定时器/计数器。 功能有： 定时器溢出中断 每路通道的输入捕捉（捕捉输入脉冲的沿跳变，记 录沿跳变的时刻） 每路通道的输出比较（在规定的时刻输出所需电平 ） 脉宽调制波PWM （用于控制电机的转速）定时器举例 设fBUS2MHz=2000000Hz，希望产生t=500ms 的定时间隔，设T1MOD=n，分频因子为p，则 它们的关系为:t= n/(fBUS/p)， 另n=0xFFFF=65535， p=0.52000000/65535=15.26，即p最小15， 所以p最小选择p=16，比如取p=24=16，则 n=0.5(2000000/16)=62500=$F424，装入预 置寄存器，满足要求，若p取更大值也行， p=25=32，n=0.5(2000000/32)=31250 =$7A12 ， 或p=26=64，则n=0.5(2000000/64) =15625=$3D09。或p=27=128，则n=0.5(2000000/128) =7812.5。（有小数，计数不准确，则不采用 ）Flash存储器 特点 电可擦除、无需后备电源来保护数据 可在线编程 存储密度高、低功耗、成本较低 单一电源电压供电 AW60的FLASH区：？（见前面） 大小约60KB 两种编程模式：通过编程器来完成，Flash存储器 工作于这种情况，叫监控模式或写入器模式；在程 序运行过程中，有可能对Flash存储区的数据或程 序进行更新，Flash存储器工作于这种情况，叫用 户模式