单片机的基本功能

对于大多数MCU来说，以下功能是最常见和最基本的。不同单片机的描述方法可能不同，但本质是一样的。

1. Timer : Timer的种类虽然很多，但可以分为两大类。第一种是具有固定时间间隔的Timer，也就是说它的定时是由系统设定的，不能由用户程序控制。系统仅提供几种不同类型的定时器。给用户程序一个固定的时间间隔，如32Hz、16Hz、8Hz等。由于这种定时器在4位MCU 中比较常见，可以用来实现时钟、定时等相关功能。

另一种是可编程定时器。这种定时器的计时可以由用户程序控制。控制方式包括时钟源的选择、预分频数的选择、预置数的设置等。大多数MCU同时具备这三种，也有的可能具备其中一种或两种。这种Timer应用非常灵活，实际使用也是千变万化的。最常见的应用之一是使用它来实现PWM输出。

由于可以自由选择时钟源，因此此类Timer一般与Event Counter结合使用。

2. IO口：任何MCU都有一定数量的IO口。没有IO口，MCU将失去与外界通信的通道。根据IO口的可配置情况，可分为以下几种：

纯输入或纯输出：这种类型的IO口由MCU硬件设计决定，只能输入或输出，不能通过软件实时设置。

3.直接读写IO口：例如MCS-51的IO口就 属于这种IO口。执行读IO端口命令时，为输入端口；当执行写 IO 端口命令时，它自动成为一个输出端口。

程序编程设置输入输出方向：该类IO口的输入或输出由程序根据实际需要设置，应用更灵活，可实现一些总线级应用，如12C总线、各种LCD、LED Driver控制总线等。

使用IO口的时候一定要牢记这一点：对于输入口，必须有一个清电平信号，保证不能悬空（这个可以通过加上拉或下拉电阻来实现） ; 而对于输出端口，输出状态电平必须考虑到其外部连接，应保证Standby或静态时没有source current或sink current。

外部中断：外部中断是大多数MCU 的基本功能。它们通常用于实时信号生成、数据采样和状态检测。上升沿、下降沿、电平触发都是中断方式。在大多数情况下，外部中断是通过输入端口处理的。如果是IO口，只有设置为输入口时才会启用中断功能；如果设置为输出端口，外部中断功能会自动关闭（ATMEL的ATiny系列有一些例外，输出端口也可以触发中断功能）。外部中断的应用如下：

外触发信号检测：一种是基于实时性要求，如可控硅控制、突发信号检测等，另一种是基于省电。

信号频率测量：为确保不丢失信号，外部中断是最佳选择。

解码数据：为了降低遥控应用领域的设计成本，经常需要使用软件对各种编码数据进行解码，例如曼彻斯特编码和PWM 编码。

按键检测和系统唤醒：为了使MCU 进入休眠状态，必须通过外部中断将其唤醒。最基本的形式是一个按钮，而层次的变化是由按钮的动作引起的。

4 、通信接口：MCU提供的通信接口一般有SPI接口、UART。I2C 接口等，描述如下：

SPI接口：这类接口是大多数MCU提供的最基本的通信方式。它的数据传输由一个同步时钟控制。信号包括SDI（串行数据输入）、SDO（串行数据输出）、SCLK（串行时钟）和Ready信号；在某些情况下，可能没有 Ready 信号；这类接口可以工作在Master模式或者Slave模式，通俗的说就是看谁提供时钟信号，提供时钟的一方是Master，对方是Slaver。

UART：属于最基本的异步传输接口。它的信号线只有两条Rx和Tx线。基本数据格式为：Start Bit + Data Bit(7-bits/8-bits) + Parity Bit(Even, Odd or None) + Stop Bit(1~2Bit)。一位数据所占用的时间称为波特率。

对于大多数单片机，数据位长度、数据校验方式（奇校验、偶校验或无校验）、停止位长度和波特率都可以通过程序编程灵活设置。当然。这类接口最常见的方式是与PC的串口通信。

I2C接口：I2C是飞利浦开发的数据传输协议。它还使用两个信号来实现：SDAT（串行数据输入和输出）和SCLK（串行时钟）。最大的好处是可以在这条总线上挂接多个设备，并且可以通过地址来识别和访问它们；I2C总线最大的优点之一就是通过IO口使用软件实现非常方便，其传输的数据速率完全由SCLK控制。为了控制，它可以快也可以慢，不像 UART 接口，它有严格的速率要求。

5 、看门狗：看门狗是大部分单片机的基本配置，只能让程序复位不能关闭（有些是在程序烧录时设置的，比如Microchip PIC 系列单片机），而有些单片机是由一个特定的方法，无论它是否打开。比如三星的KS57系列，只要程序访问Watchdog寄存器，就会自动开启，不能再次关闭。一般来说，看门狗的复位时间可以通过程序来设置。Watchdog最基本的应用是为MCU因意外故障而死机提供自恢复能力。