論單片機(jī)的原理及接口技術(shù)

陳杰

【摘要】計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展浪潮推動(dòng)了微型計(jì)算機(jī)的研發(fā)進(jìn)程。單片機(jī)也隨之越來(lái)越多的滲入人們的日常生活，本文對(duì)單片機(jī)的基本運(yùn)作原理以及單片機(jī)通過(guò)SL8HHS芯片完成讀寫(xiě)的接口系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了探究，在此基礎(chǔ)上對(duì)單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行了分析。

【關(guān)鍵詞】單片機(jī)；運(yùn)作原理；接口技術(shù)；應(yīng)用領(lǐng)域

前言

新世紀(jì)，各領(lǐng)域的發(fā)展日新月異，單片機(jī)的應(yīng)用普及速度也在不斷加快。目前，在任何研究領(lǐng)域我們都有可能找到單片機(jī)的影子。因此掌握單片機(jī)的運(yùn)作原理，并進(jìn)一步對(duì)其研發(fā)技術(shù)進(jìn)行改善以便更好的將其投入應(yīng)用，必將進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)的科研事業(yè)的向前發(fā)展。

一、單片機(jī)的作用原理

單片機(jī)其實(shí)就是一種小型計(jì)算機(jī)，它將CPU、RAM、ROM以及幾種不同的I/O接口電路集合到同一塊芯片上來(lái)構(gòu)成相對(duì)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。盡管單片機(jī)將其大部分的運(yùn)作功能都集合在了芯片上，但仍然要配備一些必須的部件。單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用實(shí)際上源自于對(duì)芯片中的CPU的處理器。最開(kāi)始對(duì)單片機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，其設(shè)計(jì)思路是將CPU和大部分的外圍設(shè)備放入同一芯片中，進(jìn)而來(lái)縮小計(jì)算機(jī)的龐大系統(tǒng)，并使系統(tǒng)更容易集成。另外復(fù)雜的控制設(shè)備的研發(fā)，在初期也是應(yīng)用了與單片機(jī)相似的設(shè)計(jì)思路來(lái)完成的。單片機(jī)的主要特征就是能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)控制，并且可以在線操控，這種實(shí)時(shí)控制也可以說(shuō)是一種現(xiàn)場(chǎng)控制。要想提高單片機(jī)控制能力首先要提高其抗干擾的性能。單片機(jī)通常是利用程序來(lái)運(yùn)作的，這些程序一般都可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整或修改。由于不同的程序所具備的功能是不相同的，尤其是對(duì)于特殊的功能，程序的運(yùn)行往往還要配合使用一些設(shè)備。這就造成了工作完成耗時(shí)長(zhǎng)且投入大，而結(jié)果卻不一定能符合要求。單片機(jī)系統(tǒng)通過(guò)一塊小小的芯片將計(jì)算機(jī)的主要功能都集中起來(lái)，大大提高了單片機(jī)的工作效率以及智能化水平。

二、單片機(jī)的接口技術(shù)

隨著各種類型的控制器的逐漸投入應(yīng)用，智能化技術(shù)也不斷向前發(fā)展。目前大部分的輸入輸出設(shè)備已經(jīng)逐漸被新的設(shè)備所替代。具有容量較大、體積小便于攜帶且價(jià)格低廉等諸多優(yōu)勢(shì)的U盤(pán)越來(lái)越受到人們歡迎。甚至作為可移動(dòng)的存儲(chǔ)介質(zhì)，其功能已經(jīng)超越了軟盤(pán)。而在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用中，U盤(pán)已經(jīng)成為最常用的存儲(chǔ)介質(zhì)，能夠隨時(shí)實(shí)現(xiàn)與PC機(jī)連接，進(jìn)行讀寫(xiě)。U盤(pán)的接口技術(shù)通常是利用SL8HHS芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)的。SL8HHS芯片遵從USB協(xié)議。SL8HHS芯片具備兩個(gè)任務(wù)端口，它可以通過(guò)設(shè)置對(duì)USB主機(jī)進(jìn)行設(shè)置來(lái)滿足高低速的USB設(shè)備的運(yùn)作。通過(guò)利用SL8HHS我們可以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與不同USB進(jìn)行連接通訊。SL8HHS芯片與單片機(jī)、入機(jī)接口共同組成完整的控制系統(tǒng)。單片機(jī)的主要作用是對(duì)信息的采集過(guò)程進(jìn)行操控。USB控制器對(duì)U盤(pán)以及接口的數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行操控。RAM可以在數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸時(shí)用來(lái)作為一個(gè)緩沖區(qū)。整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵部分就是接口控制器。它將硬件、軟件以及固體等集合到一起，形成一個(gè)整體。

三、單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域

下面對(duì)單片機(jī)在儀表儀器、工業(yè)操控、醫(yī)用設(shè)施、家用電器以及網(wǎng)絡(luò)通信等幾大應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行探究。因?yàn)閱纹瑱C(jī)大部分具備體積較小、功能強(qiáng)大、可控性強(qiáng)、便于操作以及耗能低等優(yōu)點(diǎn)，在智儀器儀表的智能化研發(fā)中得到了良好的應(yīng)用。目前在對(duì)功率、濕度、速度等數(shù)值的測(cè)算中，常常將多種類型的傳感器與單片機(jī)進(jìn)行組合來(lái)提高儀表儀器的智能化與自動(dòng)化水平。使單片機(jī)在擁有更強(qiáng)大的功能的同時(shí)體積更小，更加便于使用。在工業(yè)操控方面，單片機(jī)也發(fā)揮著不可或缺的重要作用。因此單片機(jī)在工業(yè)操控領(lǐng)域的應(yīng)用趨勢(shì)仍處于上升階段。種類繁多的控制系統(tǒng)以及數(shù)值的采集系統(tǒng)都使工業(yè)操控更加便捷。例如工廠中對(duì)電梯的自動(dòng)化控制，警報(bào)系統(tǒng)的智能化控制以及工廠車(chē)間的流水線的智能管理等方面都要依靠單片機(jī)的功能來(lái)實(shí)現(xiàn)。目前，單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)越來(lái)越多的進(jìn)入到人們的日常生活中，在家用電器領(lǐng)域得到極大應(yīng)用。例如，我們生活中常見(jiàn)的冰箱、音響、電視等家用電器都將單片機(jī)的功能融入其中。另外，為了能夠在網(wǎng)絡(luò)以及通訊領(lǐng)域使單片機(jī)的功能更好地服務(wù)于計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸，單片機(jī)增加了通信接口來(lái)滿足需求，以便為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的通信提供條件。事實(shí)上，目前我們所接觸的現(xiàn)代化的通訊設(shè)備大部分都已經(jīng)將單片機(jī)的智能化控制功能應(yīng)用其中。單片機(jī)還在醫(yī)用設(shè)施的研發(fā)中受到廣泛應(yīng)用。例如醫(yī)院中常用的呼吸機(jī)、超聲波診斷設(shè)備以及為病人提供的呼叫系統(tǒng)等。單片機(jī)的應(yīng)用范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出我們的預(yù)料之外，諸如金融、國(guó)防、科研、航空、醫(yī)療等領(lǐng)域都通過(guò)單片機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了技術(shù)進(jìn)步。

四、單片機(jī)在研發(fā)中存在的問(wèn)題

（一）提高單片機(jī)抗干擾性

通常情況下，對(duì)單片機(jī)收到干擾的問(wèn)題進(jìn)行解決的方式主要是切斷干擾的傳播路徑，以及消除干擾源兩種。但是，這兩種解決方式在實(shí)際實(shí)施的過(guò)程中非常有難度。因而，要想切實(shí)解決單片機(jī)受到干擾的問(wèn)題，就要從改善單片機(jī)的抗干擾性能方面入手。在研發(fā)過(guò)程中我們不僅要進(jìn)一步提升單片機(jī)的硬件系統(tǒng)的抗干擾性，還要充分利用軟件系統(tǒng)的占用資源少，功能設(shè)計(jì)靈活以及抗干擾能力較強(qiáng)同時(shí)方便操作使用的多重優(yōu)勢(shì)來(lái)提升單片機(jī)的整體抗干擾性能。在處理單片機(jī)的抗干擾問(wèn)題時(shí)最關(guān)鍵的部分是解決其復(fù)位問(wèn)題。對(duì)于單片機(jī)出現(xiàn)的程序跑飛的問(wèn)題，我們可以通過(guò)看門(mén)狗或者軟件陷阱來(lái)使其復(fù)位。在分析單片機(jī)復(fù)位的因素時(shí)，可以通過(guò)標(biāo)志寄存器來(lái)處理。除此之外，我們也可以通過(guò)在RAM中設(shè)置標(biāo)志來(lái)對(duì)復(fù)位出現(xiàn)的原因進(jìn)行判斷?；蛘呃眠@些標(biāo)志來(lái)連接到相對(duì)應(yīng)的程序當(dāng)中，來(lái)保證程序能夠繼續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。

（二）提升C語(yǔ)言的編程效率

在單片機(jī)的研發(fā)中，人們?cè)絹?lái)越傾向于使用C語(yǔ)言來(lái)進(jìn)行編程。而要想提升編程效率，就要對(duì)C語(yǔ)言編譯器的使用方法做到熟練掌握。進(jìn)而在編譯的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)效率的最大化。通常，在編譯前我們要對(duì)使用C語(yǔ)言進(jìn)行編譯的結(jié)果做一些實(shí)驗(yàn)來(lái)得出語(yǔ)句的行數(shù)，進(jìn)而來(lái)對(duì)編程的效率進(jìn)行大致了解。通過(guò)實(shí)驗(yàn)我們可以找到編譯效率最高的語(yǔ)句，并將其運(yùn)用到編譯中。不過(guò)由于編譯器的類型有很多種，因而其編譯的效率也大不相同。另外，作為高級(jí)語(yǔ)言，C語(yǔ)言的編譯系統(tǒng)在對(duì)比較特別的功能進(jìn)行操作時(shí)就會(huì)顯現(xiàn)出很大的區(qū)別。對(duì)于這些特性，我們必須要進(jìn)一步去了解才能在使用C語(yǔ)言的過(guò)程中盡量提高效率。

五、結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)單片機(jī)的運(yùn)作原理以及對(duì)USB的接口芯片實(shí)現(xiàn)讀寫(xiě)功能的作用原理進(jìn)行了介紹，分析USB的存儲(chǔ)功能操作便捷、實(shí)用性強(qiáng)、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。并對(duì)單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行了探究，以期在未來(lái)應(yīng)用前景中將接口技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展提高。

參考文獻(xiàn)

[1]陳浩.單片機(jī)原理的應(yīng)用與開(kāi)發(fā)技巧探究[J].赤峰學(xué)院學(xué)報(bào)，2011（3）：131-133

[2]彭江.單片機(jī)原理及接口技術(shù)的開(kāi)發(fā)[J].軟件導(dǎo)刊，2011（10）：101-102