微處理器及微型計算機的發展概況 第一代微處理器是以Intel公司1971年推出的4004，4040為代表的四位微處理機。 第二代微處理機（1973年~1977年），典型代表有：Intel 公司的8080、8085；Motorola公司的M6800以及Zlog公司的Z80。 第三代微處理機 第三代微機是以16位機為代表，基本上是在第二代微機的基礎上發展起來的。其中Intel公司的8088。8086是在8085的基礎發展起來的；M68000是Motorola公司在M6800 的基礎發展起來的； 第四代微處理機 以Intel公司1984年10月推出的80386CPU和1989年4月推出的80486CPU為代表， 第五代微處理機的發展更加迅猛，1993年3月被命名為PENTIUM的微處理機面世，98年PENTIUM 2又被推向市場。
INTEL CPU 發展歷史Intel第一塊CPU 4004,4位主理器,主頻108kHz,運算速度0.06MIPs(Million Instructions Per Second, 每秒百萬條指令),集成晶體管2,300個,10微米制造工藝,最大尋址內存640 bytes,生產曰期1971年11月.
8085,8位主理器,主頻5M,運算速度0.37MIPs,集成晶體管6,500個,3微米制造工藝,最大尋址內存64KB,生產曰期1976年
8086,16位主理器,主頻4.77/8/10MHZ,運算速度0.75MIPs,集成晶體管29,000個,3微米制造工藝,最大尋址內存1MB,生產曰期1978年6月.
80486DX,DX2,DX4,32位主理器,主頻25/33/50/66/75/100MHZ,總線頻率33/50/66MHZ,運算速度20~60MIPs,集成晶體管1.2M個,1微米制造工藝,168針PGA,最大尋址內存4GB,緩存8/16/32/64KB,生產曰期1989年4月
Celeron一代, 主頻266/300MHZ(266/300MHz w/o L2 cache, Covington芯心 (Klamath based),300A/333/366/400/433/466/500/533MHz w/128kB L2 cache, Mendocino核心 (Deschutes-based), 總線頻率66MHz,0.25微米制造工藝,生產曰期1998年4月)
Pentium 4 (478針),至今分為三種核心:Willamette核心(主頻1.5G起,FSB400MHZ,0.18微米制造工藝),Northwood核心(主頻1.6G~3.0G,FSB533MHZ,0.13微米制造工藝, 二級緩存512K),Prescott核心(主頻2.8G起,FSB800MHZ,0.09微米制造工藝,1M二級緩存,13條全新指令集SSE3),生產曰期2001年7月.
更大的緩存、更高的頻率、 超級流水線、分支預測、亂序執行超線程技術
微型計算機組成結構單片機簡介單片機即單片機微型計算機，是將計算機主機(CPU、 內存和I/O接口)集成在一小塊硅片上的微型機。
三、計算機編程語言的發展概況 機器語言 機器語言就是0，1碼語言，是計算機唯一能理解并直接執行的語言。匯編語言 用一些助記符號代替用0，1碼描述的某種機器的指令系統，匯編語言就是在此基礎上完善起來的。高級語言 BASIC，PASCAL，C語言等等。用高級語言編寫的程序稱源程序，它們必須通過編譯或解釋，連接等步驟才能被計算機處理。 面向對象語言 C++，Java等編程語言是面向對象的語言。
1.3 微型計算機中信息的表示及運算基礎（一） 十進制ND有十個數碼：0～9，逢十進一。 例 1234.5=1×103 +2×102 +3×101 +4×100 +5×10-1加權展開式以10稱為基數，各位系數為0～9，10i為權。 一般表達式：ND= dn-1×10n-1+dn-2×10n-2 +…+D0×100 +d-1×10-1+…
（二） 二進制NB兩個數碼：0、1, 逢二進一。 例 1101.101=1×23+1×22+0×21+1×20+1×2-1+1×2-3 加權展開式以2為基數，各位系數為0、1， 2i為權。 一般表達式： NB = bn-1×2n-1 + bn-2×2n-2 +…+b0×20 +b-1×2-1+…
（三）十六進制NH十六個數碼0～9、A～F，逢十六進一。 例：DFC.8=13×162 +15×161 +12×160 +8×16-1 展開式以十六為基數，各位系數為0～9，A～F，16i為權。 一般表達式： NH= hn-1×16n-1+ hn-2×16n-2+…+ h0×160+ h-1×16-1+…
二、不同進位計數制之間的轉換
（二）二進制與十六進制數之間的轉換 24=16 ，四位二進制數對應一位十六進制數。舉例：（三）十進制數轉換成二、十六進制數整數、小數分別轉換 1.整數轉換法“除基取余”：十進制整數不斷除以轉換進制基數，直至商為0。每除一次取一個余數，從低位排向高位。舉例：
2. 小數轉換法“乘基取整”：用轉換進制的基數乘以小數部分，直至小數為0或達到轉換精度要求的位數。每乘一次取一次整數，從最高位排到最低位。舉例：
三、帶符號數的表示方法
機器數：機器中數的表示形式。真值： 機器數所代表的實際數值。舉例:一個8位機器數與它的真值對應關系如下： 真值： X1=+84=+1010100B X2=-84= -1010100B 機器數：[X1]機= 01010100 [X2]機= 11010100(二)原碼、反碼、補碼最高位為符號位，0表示 “+”，1表示“－”。 數值位與真值數值位相同。 例 8位原碼機器數： 真值： x1 = +1010100B x2 =－ 1010100B 機器數： [x1]原 = 01010100 [x2]原 = 11010100原碼表示簡單直觀,但0的表示不唯一，加減運算復雜。
正數的反碼與原碼表示相同。 負數反碼符號位為 1，數值位為原碼數值各位取反。 例 8位反碼機器數： x= +4： [x]原= 00000100 [x]反= 00000100 x= -4： [x]原= 10000100 [x]反= 111110113、補碼（Two’s Complement）正數的補碼表示與原碼相同。 負數補碼等于2n－abs（x）8位機器數表示的真值四、 二進制編碼例：求十進制數876的BCD碼 876= 1000 0111 0110 BCD 876= 36CH = 1101101100B 2、字符編碼 美國標準信息交換碼ASCII碼，用于計算 機與計算機、計算機與外設之間傳遞信息。
3、漢字編碼 “國家標準信息交換用漢字編碼”（GB2312-80標準），簡稱國標碼。 用兩個七位二進制數編碼表示一個漢字 例如“巧”字的代碼是39H、41H漢字內碼例如“巧”字的代碼是0B9H、0C1H1·4 運算基礎 一、二進制數的運算加法規則：“逢2進1” 減法規則：“借1當2” 乘法規則：“逢0出0，全1出1”二、二—十進制數的加、減運算 BCD數的運算規則 循十進制數的運算規則“逢10進1”。但計算機在進行這種運算時會出現潛在的錯誤。為了解決BCD數的運算問題，采取調整運算結果的措施：即“加六修正”和“減六修正”例：10001000(BCD)+01101001(BCD) =000101010111(BCD) 1 0 0 0 1 0 0 0 ＋ 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 ＋ 0 1 1 0 0 1 1 0 ……調整 1 0 1 0 1 0 1 1 1 進位
例： 10001000(BCD)－ 01101001(BCD)= 00011001(BCD)
1 0 0 0 1 0 0 0 － 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 1 － 0 1 1 0 ……調整 0 0 0 1 1 0 0 1 三、 帶符號二進制數的運算
1.5 幾個重要的數字邏輯電路編碼器譯碼器計數器微機自動工作的條件程序指令順序存放自動跟蹤指令執行1.6 微機基本結構微機結構各部分組成連接方式1、以CPU為中心的雙總線結構；2、以內存為中心的雙總線結構；3、單總線結構CPU結構管腳特點 1、多功能；2、分時復用內部結構 1、控制; 2、運算; 3、寄存器; 4、地址程序計數器堆棧定義 1、定義；2、管理；3、堆棧形式
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微機原理
接口
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2013-10-17
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注:1.這篇文章斷斷續續寫了很久,畫圖技術也不精,難免錯漏,大家湊合看.有問題可以留言.
2.論壇排版把我的代碼縮進全弄沒了,大家將代碼粘貼到arduino編譯器,然后按ctrl+T重新格式化代碼格式即可看的舒服.
一、什么是PWM
PWM 即Pulse Wavelength Modulation 脈寬調制波，通過調整輸出信號占空比，從而達到改 變輸出平均電壓的目的。相信Arduino 的PWM 大家都不陌生，在Arduino Duemilanove 2009 中，有6 個8 位精度PWM 引腳，分別是3, 5, 6, 9, 10, 11 腳。我們可以使用analogWrite()控 制PWM 腳輸出頻率大概在500Hz 的左右的PWM 調制波。分辨率8 位即2 的8 次方等于 256 級精度。但是有時候我們會覺得6 個PWM 引腳不夠用。比如我們做一個10 路燈調光， 就需要有10 個PWM 腳。Arduino Duemilanove 2009 有13 個數字輸出腳，如果它們都可以 PWM 的話，就能滿足條件了。于是本文介紹用軟件模擬PWM。
二、Arduino 軟件模擬PWM
Arduino PWM 調壓原理：PWM 有好幾種方法。而Arduino 因為電源和實現難度限制，一般 使用周期恒定，占空比變化的單極性PWM。
通過調整一個周期里面輸出腳高/低電平的時間比（即是占空比）去獲得給一個用電器不同 的平均功率。
如圖所示，假設PWM 波形周期1ms（即1kHz），分辨率1000 級。那么需要一個信號時間 精度1ms/1000=1us 的信號源，即1MHz。所以說，PWM 的實現難點在于需要使用很高頻的 信號源，才能獲得快速與高精度。下面先由一個簡單的PWM 程序開始：
const int PWMPin = 13;
int bright = 0;
void setup()
{
pinMode(PWMPin, OUTPUT);
}
void loop()
{
if((bright++) == 255) bright = 0;
for(int i = 0; i < 255; i++)
{
if(i < bright)
{
digitalWrite(PWMPin, HIGH);
delayMicroseconds(30);
}
else
{
digitalWrite(PWMPin, LOW);
delayMicroseconds(30);
}
}
}
這是一個軟件PWM 控制Arduino D13 引腳的例子。只需要一塊Arduino 即可測試此代碼。 程序解析：由for 循環可以看出，完成一個PWM 周期，共循環255 次。
假設bright=100 時候，在第0~100 次循環中，i 等于1 到99 均小于bright，于是輸出PWMPin 高電平；
然后第100 到255 次循環里面，i 等于100~255 大于bright，于是輸出PWMPin 低電平。無 論輸出高低電平都保持30us。
那么說，如果bright=100 的話，就有100 次循環是高電平，155 次循環是低電平。 如果忽略指令執行時間的話，這次的PWM 波形占空比為100/255，如果調整bright 的值， 就能改變接在D13 的LED 的亮度。
這里設置了每次for 循環之后，將bright 加一，并且當bright 加到255 時歸0。所以，我們 看到的最終效果就是LED 慢慢變亮，到頂之后然后突然暗回去重新變亮。 這是最基本的PWM 方法，也應該是大家想的比較多的想法。
然后介紹一個簡單一點的。思維風格完全不同。不過對于驅動一個LED 來說，效果與上面 的程序一樣。
const int PWMPin = 13;
int bright = 0;
void setup()
{
pinMode(PWMPin, OUTPUT);
}
void loop()
{
digitalWrite(PWMPin, HIGH);
delayMicroseconds(bright*30);
digitalWrite(PWMPin, LOW);
delayMicroseconds((255 - bright)*30);
if((bright++) == 255) bright = 0;
}
可以看出，這段代碼少了一個For 循環。它先輸出一個高電平，然后維持(bright*30)us。然 后輸出一個低電平，維持時間((255-bright)*30)us。這樣兩次高低就能完成一個PWM 周期。 分辨率也是255。
三、多引腳PWM
Arduino 本身已有PWM 引腳并且運行起來不占CPU 時間，所以軟件模擬一個引腳的PWM 完全沒有實用意義。我們軟件模擬的價值在于：他能將任意的數字IO 口變成PWM 引腳。
當一片Arduino 要同時控制多個PWM，并且沒有其他重任務的時候，就要用軟件PWM 了。
多引腳PWM 有一種下面的方式：
int brights[14] = {0}; //定義14個引腳的初始亮度，可以隨意設置
int StartPWMPin = 0, EndPWMPin = 13; //設置D0~D13為PWM 引腳
int PWMResolution = 255; //設置PWM 占空比分辨率
void setup()
{
//定義所有IO 端輸出
for(int i = StartPWMPin; i <= EndPWMPin; i++)
{
pinMode(i, OUTPUT);
//隨便定義個初始亮度,便于觀察
brights[ i ] = random(0, 255);
}
}
void loop()
{
//這for 循環是為14盞燈做漸亮的。每次Arduino loop()循環，
//brights 自增一次。直到brights=255時候，將brights 置零重新計數。
for(int i = StartPWMPin; i <= EndPWMPin; i++)
{
if((brights[i]++) == PWMResolution) brights[i] = 0;
}
for(int i = 0; i <= PWMResolution; i++) //i 是計數一個PWM 周期
{
for(int j = StartPWMPin; j <= EndPWMPin; j++) //每個PWM 周期均遍歷所有引腳
{
if(i < brights[j])\
所以我們要更改PWM 周期的話，我們將精度（代碼里面的變量：PWMResolution）降低就行，比如一般調整LED 亮度的話，我們用64 級精度就行。這樣速度就是2x32x64=4ms。就不會閃了。
標簽：
Arduino
PWM
軟件模擬
上傳時間：
2013-10-08
上傳用戶：dingdingcandy
注:1.這篇文章斷斷續續寫了很久,畫圖技術也不精,難免錯漏,大家湊合看.有問題可以留言.
2.論壇排版把我的代碼縮進全弄沒了,大家將代碼粘貼到arduino編譯器,然后按ctrl+T重新格式化代碼格式即可看的舒服.
一、什么是PWM
PWM 即Pulse Wavelength Modulation 脈寬調制波，通過調整輸出信號占空比，從而達到改 變輸出平均電壓的目的。相信Arduino 的PWM 大家都不陌生，在Arduino Duemilanove 2009 中，有6 個8 位精度PWM 引腳，分別是3, 5, 6, 9, 10, 11 腳。我們可以使用analogWrite()控 制PWM 腳輸出頻率大概在500Hz 的左右的PWM 調制波。分辨率8 位即2 的8 次方等于 256 級精度。但是有時候我們會覺得6 個PWM 引腳不夠用。比如我們做一個10 路燈調光， 就需要有10 個PWM 腳。Arduino Duemilanove 2009 有13 個數字輸出腳，如果它們都可以 PWM 的話，就能滿足條件了。于是本文介紹用軟件模擬PWM。
二、Arduino 軟件模擬PWM
Arduino PWM 調壓原理：PWM 有好幾種方法。而Arduino 因為電源和實現難度限制，一般 使用周期恒定，占空比變化的單極性PWM。
通過調整一個周期里面輸出腳高/低電平的時間比（即是占空比）去獲得給一個用電器不同 的平均功率。
如圖所示，假設PWM 波形周期1ms（即1kHz），分辨率1000 級。那么需要一個信號時間 精度1ms/1000=1us 的信號源，即1MHz。所以說，PWM 的實現難點在于需要使用很高頻的 信號源，才能獲得快速與高精度。下面先由一個簡單的PWM 程序開始：
const int PWMPin = 13;
int bright = 0;
void setup()
{
pinMode(PWMPin, OUTPUT);
}
void loop()
{
if((bright++) == 255) bright = 0;
for(int i = 0; i < 255; i++)
{
if(i < bright)
{
digitalWrite(PWMPin, HIGH);
delayMicroseconds(30);
}
else
{
digitalWrite(PWMPin, LOW);
delayMicroseconds(30);
}
}
}
這是一個軟件PWM 控制Arduino D13 引腳的例子。只需要一塊Arduino 即可測試此代碼。 程序解析：由for 循環可以看出，完成一個PWM 周期，共循環255 次。
假設bright=100 時候，在第0~100 次循環中，i 等于1 到99 均小于bright，于是輸出PWMPin 高電平；
然后第100 到255 次循環里面，i 等于100~255 大于bright，于是輸出PWMPin 低電平。無 論輸出高低電平都保持30us。
那么說，如果bright=100 的話，就有100 次循環是高電平，155 次循環是低電平。 如果忽略指令執行時間的話，這次的PWM 波形占空比為100/255，如果調整bright 的值， 就能改變接在D13 的LED 的亮度。
這里設置了每次for 循環之后，將bright 加一，并且當bright 加到255 時歸0。所以，我們 看到的最終效果就是LED 慢慢變亮，到頂之后然后突然暗回去重新變亮。 這是最基本的PWM 方法，也應該是大家想的比較多的想法。
然后介紹一個簡單一點的。思維風格完全不同。不過對于驅動一個LED 來說，效果與上面 的程序一樣。
const int PWMPin = 13;
int bright = 0;
void setup()
{
pinMode(PWMPin, OUTPUT);
}
void loop()
{
digitalWrite(PWMPin, HIGH);
delayMicroseconds(bright*30);
digitalWrite(PWMPin, LOW);
delayMicroseconds((255 - bright)*30);
if((bright++) == 255) bright = 0;
}
可以看出，這段代碼少了一個For 循環。它先輸出一個高電平，然后維持(bright*30)us。然 后輸出一個低電平，維持時間((255-bright)*30)us。這樣兩次高低就能完成一個PWM 周期。 分辨率也是255。
三、多引腳PWM
Arduino 本身已有PWM 引腳并且運行起來不占CPU 時間，所以軟件模擬一個引腳的PWM 完全沒有實用意義。我們軟件模擬的價值在于：他能將任意的數字IO 口變成PWM 引腳。
當一片Arduino 要同時控制多個PWM，并且沒有其他重任務的時候，就要用軟件PWM 了。
多引腳PWM 有一種下面的方式：
int brights[14] = {0}; //定義14個引腳的初始亮度，可以隨意設置
int StartPWMPin = 0, EndPWMPin = 13; //設置D0~D13為PWM 引腳
int PWMResolution = 255; //設置PWM 占空比分辨率
void setup()
{
//定義所有IO 端輸出
for(int i = StartPWMPin; i <= EndPWMPin; i++)
{
pinMode(i, OUTPUT);
//隨便定義個初始亮度,便于觀察
brights[ i ] = random(0, 255);
}
}
void loop()
{
//這for 循環是為14盞燈做漸亮的。每次Arduino loop()循環，
//brights 自增一次。直到brights=255時候，將brights 置零重新計數。
for(int i = StartPWMPin; i <= EndPWMPin; i++)
{
if((brights[i]++) == PWMResolution) brights[i] = 0;
}
for(int i = 0; i <= PWMResolution; i++) //i 是計數一個PWM 周期
{
for(int j = StartPWMPin; j <= EndPWMPin; j++) //每個PWM 周期均遍歷所有引腳
{
if(i < brights[j])\
所以我們要更改PWM 周期的話，我們將精度（代碼里面的變量：PWMResolution）降低就行，比如一般調整LED 亮度的話，我們用64 級精度就行。這樣速度就是2x32x64=4ms。就不會閃了。
標簽：
Arduino
PWM
軟件模擬
上傳時間：
2013-10-23
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