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单片机是如何控制硬件的呢?

作者: 宇凡微 发布日期: 2023-02-10 浏览次数:

        大家都知道,单片机可以通过控制硬件实现产品的各项功能。那么,单片机是如何控制硬件的呢?

        单片机控制硬件,首先要使用代码编写相关程序,其实程序的本身就是一个高低电平的组合,它通过在CPU上执行模拟各种决策过程,在这个过程中,计算机就相当于是一堆开关,控制着每个过程的进行和停止。

        通过指令向某些地址写出数据,访问特定地址是通过各种寻址机制/指令完成的,归根结底也可以说是通过开关切换,改变了电路拓扑。相当于开启/关闭了对应地址上的某个开关,这个开关可以是类似CPU内部那样的一组三极管,也可以是通向另外一个继电器的信号线。

单片机控制硬件

        就像人们开车一样,神经发出的微不足道的电脉冲通过肌肉放大,影响发动机/变速箱的运行,涉及数百甚至数千马力的能量洪流,然后汽车开走。

        软件也是工作中的实体,软件的本质是电流信号。用电压代表不同的信息,用这些电流信号控制逻辑电路的通断,用逻辑电路的通断控制硬件的工作。

        讲到这里,又回到了之前软件是一个开关信号的作用,开关要工作,必须保证硬件是加电的,没有接通电源的硬件是无法用软件来控制的,就好像没有插上电源的台灯,再怎么按开关都是不会亮的。任何软件在运行前都要有一个将其转化为电流信号的实体化过程,你写在纸上的软件代码是永远也不能控制硬件的。

        早期电脑用人工接线输入程序,相当于用人体的力量将软件代码实体化为电信号;现在我们用的软盘、硬盘是通过磁头将程序代码转化为电信号,光盘需要通过光头将程序代码转化为电信号等等。

        比如CPU从存储器或高速缓冲存储器中取出指令,放入指令寄存器,并对指令译码。它把指令分解成一系列的微操作,然后发出各种控制命令,执行微操作系列,从而完成一条指令的执行。

        利用你输入的能量改变输出的结果,形成多米诺骨牌一样的效应,最后输出了结果,就比如你按手机音量键,给单片机一个信号,就是用硬件控制了硬件,屏幕显示音量变化,通过你按键开始的,或者你触摸屏幕,用语音控制,总之就是人为的输入一个能量,在硬件上形成了一个信号,才能驱动信号,而软件只是一种显现出来的状态而已,你用键盘输入的汇编,C,Java,都是人为输入了硬件的信号,才有你以为的软件控制硬件,但是启始的信号都来自人为的输入。

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编辑: 单片机工程师

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