在上一節(jié)的芝識課堂中，我們帶大家簡單回顧了微控制器發(fā)展的歷史，同時介紹了微控制器的發(fā)展還必須滿足五個基本要素，下面我們就來繼續(xù)跟大家介紹這五個要素都分別是什么。

1. CPU（計算、控制）

微控制器五要素中的第一個，也是最關鍵的一個是負責計算和控制的CPU。它被稱為“微控制器的中心”或“微控制器的大腦”。一般來講，CPU是由C（Central／中央）、P（Processing／處理）和U（Unit／單元）三個字母組合而成。由于需要處理中心數(shù)據(jù)，因此，CPU又被稱為中央處理器，可以說它是一個處理器最核心的部分。

2. 存儲器

微控制器的關鍵作用之一就是對數(shù)據(jù)進行處理，只要有數(shù)據(jù)的地方就要有存儲數(shù)據(jù)的單元。因此，微控制器五要素中的第二個，就是負責存儲的存儲器。存儲器最直接的操作有兩個：即記憶和讀取存儲的數(shù)據(jù)和指令。通常，“記憶”或“讀取”操作都是由CPU的信號來選擇的。在微控制器的技術術語中，我們把“記憶”的操作稱為“寫入”，因為這個過程中CPU要向存儲器發(fā)出“寫入”的指令。而“讀取”操作之所以被稱為“讀取”，是因為它的動作是從存儲器中讀取數(shù)據(jù)。

在微控制器的存儲單元中通常分為代碼區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)，代碼區(qū)是放置程序的地方，用于存放微控制器自身需要執(zhí)行的程序，數(shù)據(jù)區(qū)是放置數(shù)據(jù)的地方，存放各種需要處理和處理后的數(shù)據(jù)。微控制器中存儲器有兩種類型：可以讀取和寫入數(shù)據(jù)的RAM（隨機存取存儲器），和只能讀取數(shù)據(jù)的ROM（只讀存儲器）。根據(jù)用途的不同，RAM和ROM有多種類型。通常，RAM在關閉電源會丟失存儲的數(shù)據(jù)，但ROM不會在關閉電源后丟失數(shù)據(jù)。

3/4. 輸入和輸出端口

五個要素中的第三和第四分別是輸入和輸出（I/O）。I/O是外部設備與微控制器之間進行數(shù)據(jù)和信號交換的通道。在微控制器設計中需要有專用于外部設備的外圍電路，它們執(zhí)行數(shù)據(jù)的輸入、輸出和通信。輸入和輸出對應的基本操作包括CPU的讀和寫，輸入／輸出稱為端口，其地址稱為端口地址。根據(jù)與外部設備的數(shù)據(jù)和信號交換功能不同，需要分為輸入端口和輸出端口。

5. 總線

CPU、存儲器和I/O功能構成了一個微控制器的基本內部功能單元，但只有通過布線將CPU、存儲器和I/O連接起來，使信號可以在各個單元流通，才能實現(xiàn)微控制器的控制，因此，微控制器的第五個要素就是總線。下圖是一個微控制器信號流的示例。微控制器的各項功能都由多條信號線連接，這些信號線被稱為總線。

在微控制器內部的總線類型有三種：數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線。每條總線上的通信都是在另一條總線的配合下進行的。

數(shù)據(jù)總線是用于CPU 與存儲器、I/O之間交換數(shù)據(jù)的信號線，并處理存儲在指定位置的數(shù)據(jù)。交換的數(shù)據(jù)包括用于計算的數(shù)值、計算結果、外部設備的輸入信號和輸出到外部設備的信號。

地址總線是用于指定存儲器和I/O位置的信號線。在CPU交換數(shù)據(jù)時，需要指定數(shù)據(jù)的發(fā)送目的地或數(shù)據(jù)的存儲目的地。因此，地址總線便用來指定此位置。

控制總線是用于指定讀取或寫入地址總線位置的信號線。當控制總線發(fā)出寫入指令時，地址總線上指定的存儲器和I/O接收數(shù)據(jù)總線上發(fā)送的數(shù)據(jù)。當控制總線發(fā)出“讀取”指令時，數(shù)據(jù)被輸出到數(shù)據(jù)總線。

如今，微控制器的應用幾乎無處不在，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，它不僅功能強大，且類型也非常多樣化。通過今天的介紹，你是不是對微控制器又有了更透徹的理解？在后續(xù)的芝識課堂中，我們還將跟大家分享更多微控制器相關的知識，大家敬請期待吧。

審核編輯 黃宇