单片机的外设

痛定思痛。 2022-05-15 15:08 1044阅读 0赞

# 一.外设有哪些？ #

单片机的外设可分为两类：1.内部外设;  2.外设；

1.     单片机内部的外设一般包括：串口控制模块，SPI模块，I2C模块，A/D模块，PWM模块，CAN模块，EEPROM，比较器模块，等等，它们都集成在单片机内部，有相对应的内部控制寄存器，可通过单片机指令直接控制。

2.　 外设指的是单片机外部的外围功能模块，比如键盘控制芯片，液晶，A/D转换芯片，等等。外设可通过单片机的I/O，SPI，I2C等总线控制。

3.也可称之为片内外设与片外外设

片内、外设是两个概念，片内指做成芯片的集成电路内部，简称片内；外设是外部设备的简称，是指集成电路芯片外部的设备。集成电路芯片与外部设备的连接一般需要专门的接口电路和总线的连接（包括控制总线路、[地址总线][Link 1]和数据总线等）。  
  
由于大规模集成电路的技术发展得很快，现在许多芯片在制造时已经能够将部分接口电路和总线集成到芯片内部。对于这部分电路与传统的接口电路和总线是有区别的，为了加于区别可以称之为片内外设，其含义是在集成电路芯片内部集成的用于与外部设备连接的接口电路和总线。  
  
因此，简单的说，“片内外设”是芯片内部用于与外部设备连接的接口电路和总线。

51单片机的外设实验：

实验1：外部中断0的实验

实验步骤：将一根杜邦线的一端接到P3^2口上，另一端接电源或者地

实验程序：

\#include

sbit led = P1^0;

void mian（void）

\{ while（1）\{

if（IE0）\{

led = 0;

else\{

led = 1;

实验结果：当杜邦线另一端接电源时，led灭；当接地时，led就亮

结论：无论配置与否，51单片机的外部中断这个外设都在工作着，不可能禁止

实验2：定时器0的实验

实验程序：

\#include

sbit led = P1^0;

void main（void）

TR0 =1;

while（1）\{

if（TF0 == 1）\{

led = 0;

实验结果：观察到led被点亮

结论：51单片机CPU控制定时/计数器0就靠的是TR0，当TR0为1时，工作；为0时，停止。

当溢出时，就置TF0为1；反之，就为0。

外设就是CPU之外的一种设备，它帮助CPU充分实现它的功能。

# **二.单片机的外设功能：** #

正如过去连载的“单片机入门”系列中所介绍的那样，对电子产品进行控制的单片机是由CPU、内存及外设功能等部分组成的（图1）。CPU根据指令（程序），执行运算、数据的读写以及进行条件判断等，而内存则用来保存该程序（记忆）。

外设功能是指为了使单片机便于使用的各种功能。例如，CPU为了与外部的传感器及开关等进行信号交换，就需要“输入/输出端口（I/O端口）”这种外设功能。

而且，将模拟输入信号转换为数字值的“A/D转换器”以及反过来将数字值转换为模拟输出信号的“D/A转换器”则是单片机对各种信号进行处理时不可或缺的外设功能。

另外，还有为了正确测量时间所用的“定时器”以及提供日期和时计的“实时时钟（RTC）”，用于进行与时间相关的处理，此外还有将并行信号（parallel signal）和串行信号（serial signal）进行互相交换的“UART（Universal Asynchronous Receiver Transmitter，通用异步收发器）”等，以便进行通信。

[![单片机外设有哪些,外设功能是什么?][2755780-1G116112Z2D5.jpg]][2755780-1G116112Z2D5.jpg]

# **三.了解数字信号的输入/输出端口---“GPIO”** #

在“输入/输出端口（I/O端口）”中，数字信号的输入/输出端口即“GPIO（General Purpose Input/Output）”也被称为“通用I/O端口”，是一种用于数字信号输入/输出的非常方便的端口。用于将数字输出的传感器值和开关的ON/OFF值传送到单片机的输入端及通过LED来显示单片机的运算结果，以及输出用于驱动电机运行的信号等等。

GPIO被称为通用端口是其引脚既可以用于输入也可以用于输出。在早期的单片机中，引脚都被固定用于输入或输出，但是现在很多单片机中都可以自由地将其设定为输入或输出端口。假设GPIO端子有8个引脚，则可以将4个引脚用于输入，另4个引脚用于输出，也可以将1个引脚用于输入，剩下的7个引脚用于输出。

在GPIO中，为了使CPU和外部设备之间进行数据交换，要相互执行通过程序处理的数字值（0或1）与信号（电压的LOW电平或HIGH电平）的转换。下面是作为RX63N单片机的GPIO端口基础的寄存器（※1）的作用（图2）。

（※1）寄存器（Register）：存在于单片机的CPU和外设功能内部中的记忆回路。用于运算和保持CPU的执行状态。由于是作为CPU及外设功能的内部回路，所以在对内存进行写入和读取时速度很快，但容量却非常小，既有可以用于各种用途的寄存器（通用寄存器），又有用于某些限定的功能和用途的特殊寄存器。

[![单片机外设有哪些,外设功能是什么?][2755780-1G11611291R58.jpg]][2755780-1G11611291R58.jpg]

1.端口方向寄存器（PDR）

决定引脚方向的寄存器，也称为“方向寄存器”。

2.端口输入数据寄存器（PIDR）

输入时反映所使用的引脚状态的寄存器。从引脚输入LOW电平或者HIGH电平时会将之转换为0或1的值并读取该转换结果。随着引脚的变化数值也将发生变化。所以不会保持读取时的值。

3.端口输出数据寄存器（PODR）

此寄存器保存用作输出引脚的输出数据。将0或1的值转换为LOW电平或HIGH电平信号并从引脚输出。由于可以与内存一样保持改写前的值，所以在改写前来自引脚的输出电压也将保持不变。

[Link 1]: http://www.baidu.com/s?wd=%E5%9C%B0%E5%9D%80%E6%80%BB%E7%BA%BF&hl_tag=textlink&tn=SE_hldp01350_v6v6zkg6
[2755780-1G116112Z2D5.jpg]: /images/20220503/06f19034e89d496ea53cbea0d5b69cbd.png
[2755780-1G11611291R58.jpg]: /images/20220503/6136cebe0f34495180a7318e4caf03fa.png