嵌入式第四十四篇——C51基础
嵌入式系统是以应用为中心,基于计算机技术的专用计算机系统。其硬件核心包括各类处理器:MCU(集成度高)、CPU(数据运算)、MPU(可跑Linux)、GPU(图像处理)、NPU(AI加速)等。存储器分为ROM(存程序)和RAM(存变量)。51单片机作为典型嵌入式平台,包含位运算(置位/清零)、LED控制(共阳极设计)和数码管显示(动态扫描利用视觉暂留效应)等基础功能模块。系统通过软硬件协同实现特定
嵌入式概念:以应用为中心;以计算机技术为基础,软硬件可裁剪的专用计算机系统
一、计算机硬件处理器
(1)MCU(Micro Ctroller Unit)微控制器
集成度高,将所有功能集成到一块芯片中(CPU、RAM、ROM、IO控制器、UART控制器、定时器、中断系统),成本低,简单控制
(2)CPU(Central Processing Unit)中央处理器
完成数据运算、指令处理,CPU性能越好,完成数据运算的时间就越快
(3)MPU(Micro Processing Unit)微处理器
集成度低,只有CPU模块,需要单独外接一些功能模块(存储、外设),成本高,复杂应用,可以跑Linux操作系统
(4)GPU(Graphics Processing Unit)图像处理单元
处理图形数据,图像渲染(GPU性能越好,图像处理质量越高)
(5)NPU(Neural Processing Unit)神经网络处理单元
AI推理、硬件加速、神经网络处理(华为 达芬奇NPU AI自动优化照片)
(6)FPU(Float Point Unit)浮点数单元
完成浮点数运算和处理(IEE754),集成在CPU内部
(7)SOC(System On Chip)片上系统
将多个功能芯片集成到一起
(8)ROM(Read-Only Memory)只读存储器
主要存放单片机程序和指令,单片机掉电数据不丢失
(9)RAM(片内RAM)(Random Access Memory)随机访问存储器
主要单片机程序运行过程的变量,掉电数据丢失;256byte
二、51单片机芯片内部资源

三、位运算
| 位运算符 | 含义 | 特性 | 应用场景 |
| | | 按位或 | 将对应位的bit进行比较,如果有一个为1,结果为1,如果都 为0,结果是0 |
指定位置1, 其余位不变 |
| & | 按位与 | 将对应位的bit进行比较,如果都为1,结果为1,如果有一个 bit为0,结果为0 |
指定位清0, 其余位不变 |
| ^ | 按位异或 | 将对应位的bit进行比较,如果两个bit相同,则结果为0,如 果两个bit不相同,则结果为1(相同为0,相异为1 |
电平翻转 |
| ~ | 按位取反 | 每一位的bit进行翻转 |
1. unsigned char t = 0x64;将bit0和bit7置1
t |= (1 << 0) | (1 << 7)
2. unsigned char t = 0xFF;将bit2和bit6清0
t &= ~(1 << 2);
t &= ~(1 << 6)
四、发光二极管
二极管为阳极和阴极;具有单向导通性
共阳极二极管:
将所有发光二极管的阳极连接到VCC,发光二级的阴极接到单片机的引脚,此时阳极输出高电平,给对应单片机引脚低电平,满足发光二极管的单向导通性,电流会从阳极流向阴极,LED被点亮
原理图:

五、数码管
1、51单片机上搭载了4位共阴极数码管,每一个数码管可以独立显示一个数值,但在同
一时刻只能有一个数码管被点亮
2、数码管显示:
先位选,再段选
将数码管对应的NPN三极管的基级(P10-P13)给定高电平,就可以去选中某一位数码管
给定对应段的引脚高电平,即可选中某一段
3、数码管动态显示:
数码管在同一时刻只能显示一位,但利用人的肉眼视觉暂留效应(余晖效应),在某一位数码管显示一个数值后,可以通过快速刷新延时,再去在其他位数码管显示数值
原理图

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