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微控制器有兩種體系結構,微控制器中斷技術介紹

2022-05-31
來源:互聯網綜合

  本文中,小編將對微控制器予以介紹,如果你想對微控制器的詳細情況有所認識,或者想要增進對微控制器的了解程度,不妨請看以下內容哦。

  一、微控制器體系結構

  1.哈佛結構

  哈佛結構是一種將程序指令存儲和數據存儲分開的存儲器結構。中央處理器首先到程序指令存儲器中讀取程序指令內容,解碼后得到數據地址,再到相應的數據存儲器中讀取數據,并進行下一步的操作(通常是執行)。程序指令存儲和數據存儲分開,可以使指令和數據有不同的數據寬度,如Microchip公司的PIC16芯片的程序指令是14位寬度,而數據是8位寬度。

  哈佛結構的微處理器通常具有較高的執行效率。其程序指令和數據指令分開組織和存儲的,執行時可以預先讀取下一條指令。目前使用哈佛結構的中央處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,還有摩托羅拉公司的MC68系列、Zilog公司的Z8系列、ATMEL公司的AVR系列和安謀公司的ARM9、ARM10和ARM11,51單片機也屬于哈佛結構。

  2.諾伊曼結構

  馮·諾伊曼結構也稱普林斯頓結構,是一種將程序指令存儲器和數據存儲器合并在一起的存儲器結構。程序指令存儲地址和數據存儲地址指向同一個存儲器的不同物理位置,因此程序指令和數據的寬度相同,如英特爾公司的8086中央處理器的程序指令和數據都是16位寬。

  目前使用馮·諾伊曼結構的中央處理器和微控制器有很多。除了上面提到的英特爾公司的8086,英特爾公司的其他中央處理器、安謀公司的ARM7、MIPS公司的MIPS處理器也采用了馮·諾伊曼結構。

  二、微控制器中斷技術

  中斷是一項重要的計算機技術,這一技術在微控制器中得到了充分繼承。其實,中斷現象不僅在控制器中存在,就是在我們的日常生活中也同樣存在,請看下例:

  你在看書~電話鈴響了~你在書上做個記號,走到電話旁~你拿起電話和對方通話~門鈴響了~你讓打電話的對方稍等一下~你去開門,并在門旁與來訪者交談~談話結束,關好門~回到電話機旁,拿起電話,繼續通話~通話完畢,掛上電話~從作記號的地方起繼續讀書。

  這是一個很典型的中斷現象。從看書到接電話,是一次中斷過程,而從打電話到與門外來訪者交談,則是在中斷過程中發生的又一次中斷,即所謂中斷嵌套。為什么會發生上述的中斷現象呢?就是因為你在一個特定的時刻,面對著三項任務:看書、打電話和接待來訪者。但一個人又不可能同時完成三項任務,因此你只好采用中斷方法,穿插著去做。

  此種現象同樣也可能出現在微控制器中,因為通常微控制器中只有一個CPU,但在運行程序過程中可能會出現諸如數據輸入、數據輸出或特殊情況處理等其他的事情要CPU去完成,對此,CPU也只能采用停下一個任務去處理另一任務的中斷方法解決。

  中斷技術在微控制器中得到了廣泛的應用。中斷技術能實現CPU與外部設備的并行工作,提高CPU的利用率以及數據的輸入/輸出效率;中斷技術也能對微控制器運行過程中突然發生的故障做到及時發現并進行自動處理,例如:硬件故障、運算錯誤及程序故障等。

  在微控制器中,中斷技術還廣泛用于實時控制,所謂實時控制,就是要求微控制器能及時地響應被控對象提出的分析、計算和控制等請求,使被控對象保持在最佳工作狀態或達到預定的控制效果。例如,DVD在正常播放過程中,微控制器在執行有關正常播放的程序(這里稱為主程序),現要求快速向前搜索,此時微控制器在外部按鍵操作控制下中斷原先播放程序,進入快速向前搜索程序。




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