單片機又稱單片微控制器，它不是完成某一個邏輯功能的芯片，而是把一個計算機系統(tǒng)集成到一個芯片上。相當于一個微型的計算機，和計算機相比，單片機只缺少了I/O設(shè)備。概括的講：一塊芯片就成了一臺計算機。它的體積小、質(zhì)量輕、價格便宜、為學習、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。同時，學習使用單片機是了解計算機原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。
單片機是一種數(shù)字集成芯片，數(shù)字電路中只有兩種電平：高電平和低電平。為了讓大家在剛起步的時候?qū)﹄娖教匦杂幸粋€清晰的認識,我們暫且定義單片機輸出與輸入為TTL電平,其中高電平為+5V,低電平為0V。計算機的串口為RS-232C申平，其中高電平為-12V,低電平為+12V。這里要強調(diào)的是，RS-232C電平為負邏輯電平，大家千萬不要認為上面是我寫錯To因此當計算機與單片機之間要通信時，需要加電平轉(zhuǎn)換芯片，我們在TX-1C單片機實驗板上所加的電平轉(zhuǎn)換芯片是MAX232(實驗板左下角)。初學者在學習時先掌握上面這點就夠了，若有興趣請大家再看下面的知識點——常用邏輯電平。
知識點：常用邏輯電平
常用的邏輯電平有TTL、CMOS、LVTTL、ECL、PECL、GTL、RS?232、RS-422、RS-485、LVDS等.其中TTL和CMOS的邏輯電平按典型電壓可分為四類：5V系列(5V TTL和5V CMOS).3.3V系列，2.5V系列和L8V系列。
5V TTL和5V CMOS是通用的邏輯電平。3.3V及以下的邏輯電平被稱為低電壓邏輯電平，常用的為LVTTL電平。低電壓邏輯電平還有Z5V和L8V兩種。ECL/PECL和LVDS是差分輸入/輸出。RS-422/485和RS-232是串口的接口標準，RS-422/485是差分輸入/輸出，RS-232是單端輸入/輸出。
TTL電平信號用的最多，這是因為，數(shù)據(jù)表示通常采用二進制，+5V等價于邏輯1,0V等價于邏輯0,這被稱為TTL(晶體管-晶體管邏輯電平)信號系統(tǒng)，這是計算機處理器控制的設(shè)備內(nèi)部各部分之間通信的標準技術(shù)。
TTL電平信號對于計算機處理器控制的設(shè)備內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳輸是很理想的，首先計算機處理器控制的設(shè)備內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳輸對于電源的要求不高，熱損耗也較低，另外TTL電平信號直接與集成電路連接而不需要價格昂貴的線路驅(qū)動器以及接收器電路;再者，計算機處理器控制的設(shè)備內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳輸是在高速下進行的，而TTL接口的操作恰能滿足這一要求。TTL型通信大多數(shù)情況下是采用并行數(shù)據(jù)傳輸方式，而并行數(shù)據(jù)傳輸對于超過10英尺的距離就不適合了。這是由于可靠性和成本兩方面的原因。因為在并行接口中存在著偏相和不對稱問題，這些問題對可靠性均有影響;另外，對于并行數(shù)據(jù)傳輸)電纜以及連接器的費用比起串行通信方式來也要高一些CMOS電平Vcc可達12V,CMOS電路輸出高電平約為0.9Vcc，而輸出低電平約為O.IVcc。CMOS電路中不使用的輸入端不能懸空，否則會造成邏輯混亂。另外，CMOS集成電路電源電壓可以在較大范圍內(nèi)變化，因而對電源的要求不像TTL集成電路那樣嚴格。
TTL電路和CMOS電路的邏輯電平關(guān)系如下:
①VOH——邏輯電平1的輸出電壓。
②VOL——邏輯電平0的輸出電壓。
③VIH——邏輯電平1的輸入電壓。
④VIL——邏輯電平0的輸入電壓。
TTL電平臨界值:
①VOHmin=2.4V,VOLmax=0.4V o
②VIHmin=2.0V,VILmax=0.8Vo
CMOS電平臨界值(設(shè)電源電壓為+5V):
①VOHmin=4.99V,VOLmax=0.01Vo
②VIHmin=3.5V,VILmax=L5Vo
TTL和CMOS的邏輯電平轉(zhuǎn)換：
CMOS電平能驅(qū)動TTL電平，但TTL電平不能驅(qū)動CMOS電平，需加上拉電阻。常用邏輯芯片的特點如下：
通常情況下，單片機、DSP、FPGA之間引腳能否直接相連要參考以下方法進行判斷：一般來說，同電壓的是可以相連的，不過最好還是好好查看芯片技術(shù)手冊上的VIL、VIH、VOL、VOH的值，看是否能夠匹配。有些情況在一般應(yīng)用中沒有問題，但是參數(shù)上就是有點不夠匹配，在某些情況下可能就不夠穩(wěn)定，或者不同批次的器件就不能運行。
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