第二章汽車電腦板控制系統基本原理

第一節單片機的工作原理

1.中央處理器（CPU）

CPU是單片機的核心部件，主要包括運算器和控制器兩個部件。運算器是單片機執行算術運算和邏輯運算的主要部件。

控制器是單片機的指揮控制中心，其本身不具有運算功能。控制器負責從存儲器中讀取指令或數據，并對指令進行分析，根據指令的具體要求向單片機的各個部件發出控制信號，協調單片機各個部分的工作。

CPU主要完成：（1）算數運算、邏輯運算、保存少量數據；（2）對指令譯碼、完成規定的操作；（3）能和外設、內存之間交換數據；（4）提供控制信號和時序；（5）響應中斷請求。

2.存儲器

存儲器是計算機存放程序或數據的器件，存儲器是由大量寄存器組成，其中每一個寄存器就稱為一個存儲單元。存儲器分為程序（只讀）存儲器ROM和數據（隨機訪問）存儲器RAM。

（1）程序存儲器ROM，又稱只讀存儲器，即在使用時只能讀出而不能寫入數據，斷電后ROM的信息不會丟失，一般用來存放一些固定程序及數據表格。

（2）數據存儲器RAM，又稱隨機讀寫存儲器，它不僅能讀取存放在存儲單元中的數據，還能隨時寫入新的數據，斷電后RAM的信息全部丟失，通常用于存放經常要改變的程序或中間計算結果等。

3.I/O接口

一般指CPU與輸入/輸出設備的連接口，是CPU與外設之間交換數據的通道和橋梁，用于匹配傳輸速度、信號形式和電平。一般單片機有1～2個串聯通信接口，多個并行接口。傳感器為CPU提供數據，執行器執行CPU的命令。

4.特殊功能部件

通常單片機有1～3個定時/計數器。

單片機結構如圖2-1所示。

圖2-1 單片機結構圖

只有將各種正確的程序“灌入”（存入）單片機，它才能有效地工作。單片機所以能自動地進行運算和控制，正是由于人把實現計算和控制的步驟一步步地用命令的形式，即一條條指令（Instruction）預先存入到存儲器中，單片機在CPU的控制下，將指令一條條地取出來，并加以翻譯和執行。