1.5 單片機的工作過程

1．單片機的工作過程

單片機的工作過程實質上是執行用戶編制程序的過程，一般程序的機器碼都已固化到存儲器中，因此開機復位后，就可以執行指令。執行指令又是取指令和執行指令的周而復始的過程。

假設指令MOV A,#08H機器碼74H、08H已存在0000H開始的單元中，表示把08H這個值送入A累加器。下面我們來說明單片機的工作過程。

接通電源開機后，PC=0000H，取指令過程如下：

1）PC中的0000H送到片內的地址寄存器。

2）PC的內容自動加1變為0001H指向下一個指令字節。

3）地址寄存器中的內容0000H通過地址總線送到存儲器，經存儲器中的地址譯碼選中0000H單元。

4）CPU通過控制總線發出讀命令。

5）被選中單元的內容74H送到內部數據總線上，該內容通過內部數據總線送到單片機內部的指令寄存器。到此取指令過程結束，進入執行指令過程。

執行指令的過程：

1）指令寄存器中的內容經指令譯碼器譯碼后，說明這條指令是取數命令，即把一個立即數送入A中。

2）PC的內容為0001H送地址寄存器，譯碼后選中0001H單元，同時PC的內容自動加1變為0002H。

3）CPU同樣通過控制總線發出讀命令。

4）0001H單元的內容08H讀出經內部數據總線送至A，至此本指令執行結束。PC=0002H，機器又進入下一條指令的取指令過程。一直重復上述過程直到程序中的所有指令執行完畢，這就是單片機的基本工作過程。

2．ECU的工作原理

ECU（Electronic Control Unit）為“電子控制單元”縮寫，俗稱汽車電腦。其基本構成如圖1-16所示。ECU的主要工作是按照特定的程序對輸入信號進行處理，并形成相應的控制指令，向執行器輸出驅動信號。由圖可知，它由輸入信號處理電路、輸出信號電路和微機系統構成。ECU的主要工作過程由微處理器進行，而微處理器是通過讀取系統指令進行工作的。在存儲器的特定區段中存儲著指令和數據，其中存放著處理器下一指令所在地址的寄存器稱為程序計數器，用于臨時存放從存儲器中讀出指令的寄存器稱為指令寄存器。

微處理器工作是根據程序計數器中的地址將指令讀入指令寄存器中，然后對指令進行翻譯，而程序計數器則存儲下一條指令所在的地址。微處理器在獲得執行該指令所必需的信息以后，將執行該指令所定義的過程，指令定義的過程主要包括對數據進行存儲、運算、邏輯判斷和函數轉換等。當一條指令執行結束以后，微處理器將重復進行確定指令存儲器地址、讀取指令、解譯指令和執行指令這一循環過程，執行下一條指令，直到程序中的全部指令執行完畢。為了改善程序的結構，程序中往往會包含一些子程序，每個子程序用于實現一個特定的功能，主程序需要調用子程序時，將有一條指令使程序計數器設置為子程序第一條程序所在的地址，然后微處理器將運行該子程序，當子程序運行結束時，子程序的最后一條指令又使微處理器返回到當初離開主程序的位置。

微處理器的另一個重要工作是對來自輸入、輸出和反饋電路的優先信號做出反應，當這些優先信號輸入微處理器時，微處理器將停止正在進行的工作，轉向運行處理這些優先信號的子程序，這一過程稱為中斷服務，這些需要優先處理的信號稱為中斷信號。中斷服務功能可以使微處理器不必對控制系統進行連續監測，又可以在進行其他控制過程中按照需要對中斷信號進行處理，使處理這些信號的時效性得到保證。例如，發動機點火過于提前導致爆燃發生時，由爆燃傳感器反饋的爆燃信號將使微處理器中斷正在進行的工作，而轉向運行延遲點火正時的子程序，使爆燃燃燒得到抑制。