单片机是如何工作?

单片机是如何工作?
单片机是如何工作?

单片机是如何工作?很多小伙伴是不是都不知道单片机是如何工作的呢?不过没关系,现在就由小编为大家揭晓,希望对大家有所帮助。

单片机的工作过程就是一个不断“取指令-分析指令-执行指令”的过程。单片机的程序以一条一条指令的形式存放在程序存储器中,单片机开始工作后,就从程序存储器的特定位置开始取指令,然后由单片机内部的控制器对指令进行分析,根据指令要求,进行“取数、送数、算术运算、逻辑运算、跳转”等基本操作中的一种或几种,这些操作都在一个规定的周期中完成,执行完了以后,到下一个存储器单元中取指令,重复刚才的操作(当然,这些要执行的操作具体内容可能跟上一次不一样了),如此不断重复,直到断电为止。这里所说的“存储器特定位置”、“规定的周期”等与单片机的型号有关,下面以51系列单片机为例来说明。

在51系列单片机中有一个名为PC的寄存器(就是用来存数的一个容器),在单片机复位后,这个寄存器中的内容被置为0000H,单片机内部的控制器总是根据PC寄存器中的值去相应的程序存储器单元取指令,因此,开机后,将从0000H单元取第一条指令,分析执行,同时,PC值将作相应的调整,指向将要执行的下一条指令的位置,下一条指令的位置在哪里呢?

对于51单片机来说,一条指令可能占用一个字节、二个字节或三个字节,如果第一条指令是单字节指令,取完第一条指令以后,PC的值就会变为0001H,因此,第一条指令执行完毕以后,将从0001H单元中取出第二条指令来执行,以此类推。如果程序是顺序执行的,PC的值将始终不断增加,如果程序中有跳转指令,该指令将影响PC中的值,使PC中的值指向将要执行的下一条指令所在地址单元。

这种跳转既可能是正向的,例如由0000H跳转到0030H,也可能是反向的,即往回跳转,如由200H跳转到100H。正是由于指令可以影响到PC中的值,才使得程序可以实现“分支”、“循环”等各种功能。那么,执行一条指令的时间又是多少呢?对于51单片机来说,指令执行时间有三种可能,单周期、双周期和四周期,不管一条指令需要做多少工作,都必然在规定的时间内完成。

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