mcu接口模块电路设计
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MCU及常见MCU外围电路解读
在电子设计中使用单片机
输入处理
处理电路
输出驱动
电源
单片机
键盘显示
电子系统设计与实践
10
2019/2/27
MCU的架构
CISC （复杂指令集架构 ） Complex Instruction Set Computer 早期MCU采用 RISC （精简指令集架构） Reduced Instruction Set Computer 新开发的MCU Core绝大多数为RISC
CPU
RAM ROM
外设 外设 I/O
一个典型的计算机系统
电子系统设计与实践 4 2019/2/27
电子系统设计与实践
5
2019/2/27
电子系统设计与实践
6
2019/2/27
电子系统设计与实践
7பைடு நூலகம்
2019/2/27
电子系统设计与实践
8
2019/2/27
电子系统设计与实践
9
2019/2/27
–
电子系统设计与实践
19
2019/2/27
ARM微处理器的应用领域
– – – – – –
工业控制领域 无线通讯领域 网络应用 智能手机 消费类电子产品 成像和安全产品
电子系统设计与实践
20
2019/2/27
ARM体系结构的特点
体积小、低功耗、低成本、高性能。 – 支持 Thumb(16 位)/ARM(32 位)双指令集，能很好的兼 容8/16 位器件。 – 大量使用寄存器，指令执行速度更快。 – ARM处理器共有37个寄存器，分为若干个组（BANK）。 – 大多数数据操作都在寄存器中完成。 – ARM处理器有7种不同的处理器模式 – 寻址方式灵活简单，执行效率高。 – 指令长度固定。
单片机原理及应用系统设计
单片机原理及应用系统设计单片机原理及应用系统设计单片机（Microcontroller，简称MCU）是集成了微处理器、存储器、输入/输出接口及其他功能模块的一种集成电路芯片，其内部包含了CPU、RAM、ROM、定时器/计数器、串口、ADC/DAC、中断控制器等多个功能模块，可用于控制系统、数据采集、嵌入式系统、家用电器、汽车电子等许多领域中。
单片机的组成结构主要包括中央处理器（CPU）、存储器（ROM、RAM、EEPROM）、输入/输出接口（I/O）、时钟/定时器、中断/外部中断、串口通信、模拟输入/输出等模块。
其中，中央处理器是单片机的“心脏”，它执行单片机内部各种指令，进行逻辑运算、算术运算等操作；存储器用来存储程序和数据，ROM主要存储程序代码，RAM用来存储程序运行时所需的数据和临时变量；输入/输出接口是单片机和外部设备（如LED、LCD、继电器等）的链接带，通过输入输出接口可以实现单片机对外部设备的控制和监测；时钟/定时器用来产生精确定时信号，对于实时控制、时间测量、定时定量控制等应用非常重要；中断/外部中断是单片机的一种高效机制，在单片机运行过程中，如碰到紧急事件需要优先处理，可以启用中断机制，优先处理中断程序；串口通信用来实现单片机与另一台设备之间的通信功能，是单片机进行通信应用中较常用的接口；模拟输入/输出可实现单片机对外部采集信号的转换。
单片机的应用系统设计是单片机在应用领域中所体现出来的具体项目，包括了硬件和软件两个方面的内容。
硬件设计主要包括单片机的选型、外设的选择、电源设计、信号输入/输出设计等；软件设计则主要是对单片机进行编程，构造出相应的应用程序，实现对硬件系统的控制。
单片机在嵌入式系统中应用非常广泛，包括家用电器、工业自动化、汽车电子、医疗器械、安防监控等多个领域。
在家用电器中，单片机能够实现家电的自动控制、显示、调节等多种功能，如洗衣机控制、空调控制、电磁灶控制、电子钟表控制等；在工业自动化中，单片机的功能应用更为广泛，应用于生产线的控制、物流系统的管理、环保系统的监测、电子银行等多个领域；在汽车电子中，单片机的功能主要体现在行车电子控制系统、车载音响、泊车雷达系统等方面，具有多种控制、监测、显示、操作等功能；在医疗器械领域中，单片机主要应用于病人监测、给药控制、设备控制等多个方面，通过单片机系统的运行，实现对病情的掌控；在安防监控领域中，单片机系统具备事件监测、报警输出、视频监视等多种功能，使得安防系统可以实现更加精确、高效、智能的控制。
MCU及常见MCU外围电路
电子系统设计与实践
33
2020/3/21
NVIC 中的尾链
Cortex-M 处理器通过在 NVIC 硬 件中实现尾链技术简化了活动中断 和挂起的中断之间的转换
电子系统设计与实践
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2020/3/21
NVIC 对迟到的较高优先级中断的响应
如果在为上一个中断执行堆栈推送 期间较高优先级的中断迟到， NVIC 会立即提取新的矢量地址来 为挂起的中断提供服务
电子系统设计与实践
43
2020/3/21
Cortex-M核芯片
飞思卡尔 -- Freescale
➢ Kinetis L系列（M0+） ➢ Kinetis X系列、K系列（M4）
第三讲 MCU及常见MCU外围电路
盛庆华
电子系统设计与实践
1
2020/3/21
MCU MCU分类
电子系统设计与实践
2
2020/3/21
单片机（Microcontroller）
MCU ： Microcontroller Unit 微控制器
电子系统设计与实践
3
2020/3/21
MCU结构
外设 外设
电子系统设计与实践
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2020/3/21
MCU ARM Cortex-M 内核
电子系统设计与实践
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2020/3/21
ARM体系结构概述
– ARM，英文全称为Advanced RISC Machines。 – ARM首先是一个公司的名称 。 – 其次，ARM是对一类微处理器的通称。 – 宽泛地说，ARM是一种技术的名字，即采用ARM
➢ ST STM32 ➢ TI（Luminary Micro） 的LM3xxxx系列 ➢ NXP(Philips) LPC2xxx系列、LPC17xx系列 ➢ Samsung 44B0 （ARM7） ➢ Atmel AVR32系列 AT32xxx （AVR32内核） ➢ （ARM Cortex内核）Cortex-M3/Cortex-M4,有ST的STM32
单片机mcu一直有电,复位电路设计
单片机mcu一直有电,复位电路设计
复位电路是一种用来将单片机复位的电路，当单片机电源正常供电时，复位电路将保持在非激活状态。
当发生以下情况时，复位电路将激活并将单片机复位：
1. 电源上电：当电源首次接入或因电源故障导致电源恢复时，复位电路将激活；
2. 复位按钮按下：当复位按钮按下时，复位电路将激活；
3. 外部复位信号：在某些特殊应用中，可以通过外部触发信号来激活复位电路，将单片机复位。
下面是一种常见的复位电路设计：
1. 电源电压监测电路：通过一个电压比较器和一个电阻分压网络来监测电源电压。
当电源电压低于某个预设的阈值时，电压比较器将输出低电平，激活复位电路。
当电源电压恢复到正常范围时，电压比较器将输出高电平，复位电路将不再激活。
2. 复位按钮：一个简单的开关按钮，按下按钮时，通过连接到单片机的复位引脚，将单片机复位。
3. 外部复位信号：一些特殊应用中可能需要使用外部触发信号来激活复位电路，可以使用一个开关、一个触发器或其他逻辑电路来实现。
需要注意的是，复位电路设计需要考虑电源噪音、去抖动和电源稳定时间等因素，以确保单片机能够可靠地复位。
功率驱动接口电路设计
功率驱动器件与MCU/DSC的接口电路设计技巧由于MCU和DSC的成本大幅下降，目前多数马达控制设计中都使用MCU和数字信号控制器（DSC）来执行马达控制算法。
本文介绍了一些方法和技巧，可将MCU或DSC的逻辑层输入/输出口（I/O）与功率电子驱动电路接口，并讲述了如何正确地进行相关硬件及软件开发的方法。
在进行MCU或DSC的逻辑层输入/输出口（I/O）与功率电子驱动电路的接口设计时，除了性能和价格需要权衡考虑外，还有许多方面要折衷处理。
我们可根据以下问题来选择接口元件：1.本电路需要驱动何种马达？2.该马达采用何种算法进行控制？3.控制器外设可简化哪些接口要求？4.电气安全要求是什么？5.此设计是否用于产品开发？栅极驱动接口电路半桥输出电路结构可用于控制多种马达，包括有刷直流马达、无刷直流马达、交流感应式马达及永磁交流马达。
电源级电路需要一个栅极驱动接口电路，该电路至少应具备以下功能：1.将MCU的逻辑输出电平进行转换，在晶体管的栅极和源极间提供一个10-15V的电平。
2.在晶体管的开通和关断时提供足够大的驱动电流，以克服米勒电容的影响。
高端输出器件向来是栅极驱动接口电路的一个问题。
在电源输出级电路中，无论是高端或低端输出都应该采用N沟道器件。
在裸片尺寸和击穿电压固定的情况下，P沟道器件的导通电阻往往比N沟道器件高。
使用P沟道器件可简化栅极驱动电路，但会增加设计成本。
裸片尺寸越大成本越高，而且P沟道器件往往比同类的N沟道器件成本高。
由于低端器件的电位是相对于电路的接地点而言的，因此在电源级电路中产生一个用于低端器件的栅极电源电压十分容易。
栅极控制电压必须以源极电压为参考，在高端晶体管中它是满幅电压。
因此，电源级电路中的高端器件需要一个栅极电源，该电源基于源极电压上下浮动。
现在有许多便宜的IC可简化栅极驱动电路的设计。
但其中有些只是简单的大电流驱动电路，不具备高端器件所需的电平转换电路。
另一些则包括电平转换电路，可直接与逻辑及功率器件接口。
MCU及常见MCU外围电路
电子系统设计与实践
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2013/5/12
Cortex-M3
电子系统设计与实践
29
2013/5/12
Cortex-M4
电子系统设计与实践
30
2013/5/12
CMSIS
ARM Cortex 微控制器软件接口标准
(CMSIS) 是 Cortex-M 处理器系列的与 供应商无关的硬件抽象层。 使用 CMSIS，可以为接口外设、实时操作系 统和中间件实现一致且简单的软件接口， 从而简化软件的重用、缩短新微控制器 开发人员的学习过程，并缩短新产品的 上市时间。
电子系统设计与实践
15
2013/5/12
嵌入式处理器（常见）
ADI
ADSP-BF53x/56x （Blackfin 16bits） TI OMAP2、DM64x、达芬奇 （ARM+TI DSP） Intel Pentium-M C-M 、 Core-Duo （x86） Via C7 （x86） Altera NiosII （NiosII soft core） Xilinx PowerPC（硬核）/MicroBlaze 软核 Magiceyes MMSP2 MP25xx （Dual ARM9） ARM Cortex内核（Cortex-A8/Cortex-A9）
Cortex-M核芯片
意法半导体-- STM STM32 F0xx系列（M0 48MHZ） STM32 Lxxx系列(M3 32MHZ) STM32 F1xx系列(M3 72MHZ) STM32 F2xx系列(M3 120MHZ) STM32 F4xx系列(M4 168MHZ)
电子系统设计与实践
17
2013/5/12
MCU_嵌入式项目设计_电路说明书
嵌入式设计_单片机温度测控电路说明书
1.引言
本设计为配套单片机核心板使用,采用外置温度采集模块以及光强采集模块,采集后的数据接入单片机的接口进行处理.作为小型化的处理器,单片机一直是一个前景广泛的领域,随着各个高校开课以及社会需求的增大,单片机已经遍及我们的生活.
本电路为独立的数据采集模块,集温度,光强采集与一体,采用单电源供电,电源电压为3v~5.5v(5v为标准工作电压),同时有接口14个,其中13个位光强与单片机相连接口,1个温度
接口,以及电源接口(+ -极),
电路平面示意图元件示意图
如上图所示,左边为为放置元件示意图,
2.电路图
如上图所示,温度测量由芯片DS18B20完成,DS18B20的第二引脚直接输入到单片机的温度接收引脚上.而光强是由光敏电阻接收光照后电阻值得大幅减少引起的电压变化经由放大器(LM358)进行放大处理,这里采用单电源供电(5v电压),之后数据被ADC0809 AD/DA 转换芯片采样后输入到单片机接口上,由于ADC0809与单片机接口很多,所以设计一个13脚的排针底座以便连接数据信息,这可以从图中的CON13即箭头所指元件看出与单片机的接口各连接的是哪个口.
3.实物对照。
基于单片机的AD转换电路与程序设计
基于单片机的AD转换电路与程序设计单片机（MCU）是一种集成了处理器核心、内存、输入输出接口和各种外围设备控制器等功能的集成电路。
MCU通常用于嵌入式系统，广泛应用于各个领域，例如家电、工业控制、汽车电子等。
其中，AD转换是MCU中的一个重要模块，用于将模拟信号转换成数字信号。
在应用中，常常需要将外部的温度、湿度、压力或光照等模拟信号进行转换和处理。
AD转换电路一般由模拟输入端、引脚连接、采样保持电路、比较器、取样调节电路、数字输出端等部分组成。
模拟输入端负责接收外部的模拟量信号；引脚连接将模拟输入信号引到芯片的模拟输入端；采样保持电路负责将引脚输入的模拟信号进行采样和保持，保证AD转换的准确性；比较器用于将模拟信号与参考电压进行比较，判断信号的大小；取样调节电路用于调整模拟信号的边界；数字输出端将模拟信号转换成数字信号输出给MCU。
在程序设计方面，MCU通常使用C语言进行编程。
程序设计分为初始化和数据处理两个步骤。
初始化阶段主要包括设置IO口、初始化外设、设置模拟输入通道等工作。
数据处理阶段主要包括数据采样、数值转换、数据处理和输出等工作。
下面以一个简单的温度采集系统为例进行说明。
首先，在初始化阶段，需要设置IO口和外设，以及设置模拟输入通道。
具体步骤如下：1.设置IO口：根据具体需要配置MCU的引脚功能和工作模式。
2.初始化外设：根据需要初始化ADC模块，包括设置采样频率、参考电压等参数。
3.设置模拟输入通道：选择需要转换的模拟输入通道。
接下来，在数据处理阶段，需要进行数据采样、数值转换和数据处理。
具体步骤如下：1.数据采样：使用ADC模块进行模拟信号的采样，将采样结果保存到寄存器中。
2.数值转换：将采样结果转换成数字信号，可以使用如下公式进行转换：数字信号=（ADC采样结果/采样最大值）*参考电压3.数据处理：根据具体需求进行数据处理，例如计算平均值、最大值或最小值，也可以进行滤波或校正。
一种基于MCU的网络传输系统的设计与实现
２ ２２ 存储器模块 ．． 系 统 采 用 存 储 容 量 达 ６Ｋ 的 Ｅ Ｒ ４ Ｐ ＯＭ２Ｃ５２作 为 外 接 ７ １ 存 储 器 作 为 数 据 缓 冲 区 。 其 具 体 实 现 如 下 ：系 统 处 理 器 Ｐ ９ ８ 的 Ｐ 口 分 别 与 ７ Ｌ ３ ３的 输 入 引 脚 １． ８Ｃ５ ０ ４ Ｓ７ ０Ｉ ７相 连 ，
行 、 口数 据 的 收 发 、 据 的 存 储 以及 一 些 算 法 等 。 串 数
算机 ， 简称 单片机 ， 是将 计算机 的 Ｃ Ｕ、 Ａ Ｒ Ｐ Ｒ Ｍ、 ＯＭ、 定时器 和多种 Ｉ ／ Ｏ接 口集成在 一片芯片上 ， 形成芯 片级 的计算机 。
系 统选取 Ｐ ９ ５ ８ Ｃ ８作为处理器 。该 芯片是 ５ １内核， ｌ ｈ Ｆａ ｓ 空 间最 多可 以是 ３ Ｋ 最高 可以工作 在 ３ ＭＨ ， ＡＭ 可扩 ２ Ｂ， ３ ｚＲ 展 到 ６ Ｋ字节 ，全双 工增 强型 ＵＡ Ｔ，具有 ４个 中断优 先 ４ Ｒ 级， ６个 中断源 ， ４个 ８位 Ｉ 口， ／ Ｏ 另外带两个 ＤＰ Ｒｏ这些功 Ｔ 能有利 于提高系统 的效率及传输速 度 。
维普资讯
络化成 为当今 电子行业 的热门话题 。把 ＭＣ Ｕ与 Ｉｔｍｅ 互 ｎｅ ｔ 联， 具有 巨大 的市场 要求。 目前 ， 对于将 ＭＣ 和 Ｉｔｒｅ 互联 的方法还 比较少见 。 Ｕ ｎｅｎ ｔ 本文主要研 究 了一种 基于 ＭＣ 的 Ｔ ＰＩ 议栈 ，提 出了 Ｕ Ｃ／ Ｐ协 低端 ＭＣ Ｕ实现 网络化 的一种 新方法 ， 具有 成本低 、 硬件少 、 占用 面积小 、 输速度快 、 传 使用 方便 等优点 。最后 ， 在此 基础 上， 设计并 实现 了基于 ＭＣ 的网络传 输系统 。 Ｕ
迅 猛 ， 是 从 市 场 销 售 来 看 ， 位 ＭＣ 的 出 货 量 占到 了 ５％ 但 ８ Ｕ ５
行 、 口数 据 的 收 发 、 据 的 存 储 以及 一 些 算 法 等 。 串 数
算机 ， 简称 单片机 ， 是将 计算机 的 Ｃ Ｕ、 Ａ Ｒ Ｐ Ｒ Ｍ、 ＯＭ、 定时器 和多种 Ｉ ／ Ｏ接 口集成在 一片芯片上 ， 形成芯 片级 的计算机 。
系 统选取 Ｐ ９ ５ ８ Ｃ ８作为处理器 。该 芯片是 ５ １内核， ｌ ｈ Ｆａ ｓ 空 间最 多可 以是 ３ Ｋ 最高 可以工作 在 ３ ＭＨ ， ＡＭ 可扩 ２ Ｂ， ３ ｚＲ 展 到 ６ Ｋ字节 ，全双 工增 强型 ＵＡ Ｔ，具有 ４个 中断优 先 ４ Ｒ 级， ６个 中断源 ， ４个 ８位 Ｉ 口， ／ Ｏ 另外带两个 ＤＰ Ｒｏ这些功 Ｔ 能有利 于提高系统 的效率及传输速 度 。
维普资讯
络化成 为当今 电子行业 的热门话题 。把 ＭＣ Ｕ与 Ｉｔｍｅ 互 ｎｅ ｔ 联， 具有 巨大 的市场 要求。 目前 ， 对于将 ＭＣ 和 Ｉｔｒｅ 互联 的方法还 比较少见 。 Ｕ ｎｅｎ ｔ 本文主要研 究 了一种 基于 ＭＣ 的 Ｔ ＰＩ 议栈 ，提 出了 Ｕ Ｃ／ Ｐ协 低端 ＭＣ Ｕ实现 网络化 的一种 新方法 ， 具有 成本低 、 硬件少 、 占用 面积小 、 输速度快 、 传 使用 方便 等优点 。最后 ， 在此 基础 上， 设计并 实现 了基于 ＭＣ 的网络传 输系统 。 Ｕ
迅 猛 ， 是 从 市 场 销 售 来 看 ， 位 ＭＣ 的 出 货 量 占到 了 ５％ 但 ８ Ｕ ５
双mcu方案pcb
双MCU方案PCB设计文档简介本文档旨在详细描述双MCU方案PCB设计的要求和步骤。
双MCU方案是指在一个电路板上使用两个单独的MCU（Microcontroller Unit，微控制器单元），各自负责不同的任务，但彼此之间可以通过通信接口进行数据交互。
设计要求1. 功能分配在进行双MCU方案的PCB设计之前，应首先明确每个MCU所需要完成的功能。
将整个系统的功能按照优先级进行划分，然后确定每个MCU需要负责的功能模块。
2. 通信接口双MCU之间需要建立可靠的通信接口，以便进行数据交互。
常见的通信接口包括SPI（Serial Peripheral Interface，串行外设接口）、I2C（Inter-Integrated Circuit，串行总线接口）、UART（Universal Asynchronous Receiver Transmitter，通用异步收发传输器）等。
根据不同的应用场景和需求，选择合适的通信接口。
3. PCB布局合理的PCB布局对于双MCU方案的设计至关重要。
应遵循以下原则：•将两个MCU尽可能分开，减少干扰和相互影响。
•尽量减少MCU与传感器、外设等的距离，缩短信号传输路径，提高系统性能。
•注意信号和电源线的走线，尽量避免交叉和干扰。
•保留足够的空间供后续扩展和维修。
4. 电源管理双MCU方案通常需要两个独立的电源供电，每个MCU都需要稳定的电压和电流。
在PCB设计中，需要合理划分电源区域，并采取合适的电源管理电路来满足需求。
可以考虑使用稳压芯片、电源滤波电容等来提供稳定的电源。
5. 硬件连接双MCU方案中，不同的MCU可能需要连接到不同的外设和传感器，因此需要充分考虑硬件连接的需求。
根据外设的接口类型和数量，选择合适的连接器、插座和引脚分配。
6. 热管理在PCB设计中需要考虑热管理的问题。
由于双MCU方案可能会产生较多的热量，因此应合理设计散热装置，如散热片、风扇等，以确保系统稳定运行。