第二讲 系统框架结构 第二讲系统框架结构 1. 硬件结构设计 1.1 硬件系统的组成部分 按照功能部件分类，单片机应用系统一般由五个基本部分组成： （1）控制主机是整个系统得核心，它由单片机(MCU—microcontroller unit)和数据存储器RAM，程序存储器ROM组成新型单片机尽可能地将RAM和ROM集成到MCU芯片内部，以简化系统提高系统抗干扰能力比如我们现在常用的MCS51系列单片机AT89C51、52、55分别自带256字节的RAM和4K，8K，20K的程序存储器，不用进行扩展一般就足够用了 （2）输入接口主要包括开关量接口和模拟量接口两类，有时候为连接特殊的输入信号，比如频率信号、脉冲宽度信号、相位差信号等，需要连接一些特殊的接口，如中断输入接口，计数器接口，移位寄存器接口等 （3）输出接口也包括开关量接口和模拟量接口两类，有时也需要输出一些特殊信号比如音频输出，PWM所输出等这些特殊信号有时可以用开关量或模拟量接口通过软件编程来实现，有时需要设计专门硬件电路。
（4）用户界面是控制系统不可缺少的部分在大型计算机控制系统中，常用的用户界面包括CRT、键盘、鼠标、触摸屏等这些界面信息量大，操作灵活，但占用的软硬件资源比较多，不适合像温控器这样小型系统应用小型系统常用数码管LED、微型液晶显示器LCD、发光二极管指示灯、按钮、开关等简单的用户界面设备这些设备通常只需要开销几个I/O口和较短的驱动软件 有些应用系统没有用户界面比如箱内安装式或网络节点式的温控器这些设备通常带有一个可插入的通用编程器（相当于外接用户界面），或者是通过网络接口与普通的PC机相连，利用PC机的CRT和键盘、鼠标作为用户界面，这种模式已经成为下一代产品的主流模式 （5）网络通讯接口并不是系统必不可少的组成部分，但带有网络接口的设备会给使用者带来很大的方便最常见的通讯接口是RS232串行通讯接口这种接口的性能不是最好的，但几乎世界所有公司的产品都支持RS232通讯标准，它的通用性最强，应用得也就最广泛更高级的产品带有RS484、RS488或CAN总线等新型通讯接口，这些接口实现的通讯距离更长，速度更快，可靠性更高，而且便于实现多机网络通讯，代表着未来的发展方向。
1.2 需求分析 硬件设计的首要工作是根据需求确定需要的接口类型、数目 （1）总线选择 任何微机系统中都是通过总线来将各种元件集成到一起总线就是一组公用的信号线所有的芯片都以同样的方式连接在这一组信号线上，同过总线控制逻辑来完成对不同芯片的数据存取总线可以大大减少微处理器的引脚和系统结构 总线有两种基本类型，并行总线和串行总线在并行总线结构中，总线的每个组件都有自己的信号路径可能有16 条地址线、8 条数据线、一条时钟线和各种其它控制信号通过总线发送的地址或数据值会通过所有并行线路同时传送 第二讲系统框架结构 1. 硬件结构设计 1.1 硬件系统的组成部分 按照功能部件分类，单片机应用系统一般由五个基本部分组成： （1）控制主机是整个系统得核心，它由单片机(MCU—microcontroller unit)和数据存储器RAM，程序存储器ROM组成新型单片机尽可能地将RAM和ROM集成到MCU芯片内部，以简化系统提高系统抗干扰能力比如我们现在常用的MCS51系列单片机AT89C51、52、55分别自带256字节的RAM和4K，8K，20K的程序存储器，不用进行扩展一般就足够用了。
（2）输入接口主要包括开关量接口和模拟量接口两类，有时候为连接特殊的输入信号，比如频率信号、脉冲宽度信号、相位差信号等，需要连接一些特殊的接口，如中断输入接口，计数器接口，移位寄存器接口等 （3）输出接口也包括开关量接口和模拟量接口两类，有时也需要输出一些特殊信号比如音频输出，PWM所输出等这些特殊信号有时可以用开关量或模拟量接口通过软件编程来实现，有时需要设计专门硬件电路 （4）用户界面是控制系统不可缺少的部分在大型计算机控制系统中，常用的用户界面包括CRT、键盘、鼠标、触摸屏等这些界面信息量大，操作灵活，但占用的软硬件资源比较多，不适合像温控器这样小型系统应用小型系统常用数码管LED、微型液晶显示器LCD、发光二极管指示灯、按钮、开关等简单的用户界面设备这些设备通常只需要开销几个I/O口和较短的驱动软件 有些应用系统没有用户界面比如箱内安装式或网络节点式的温控器这些设备通常带有一个可插入的通用编程器（相当于外接用户界面），或者是通过网络接口与普通的PC机相连，利用PC机的CRT和键盘、鼠标作为用户界面，这种模式已经成为下一代产品的主流模式 （5）网络通讯接口并不是系统必不可少的组成部分，但带有网络接口的设备会给使用者带来很大的方便。
最常见的通讯接口是RS232串行通讯接口这种接口的性能不是最好的，但几乎世界所有公司的产品都支持RS232通讯标准，它的通用性最强，应用得也就最广泛更高级的产品带有RS484、RS488或CAN总线等新型通讯接口，这些接口实现的通讯距离更长，速度更快，可靠性更高，而且便于实现多机网络通讯，代表着未来的发展方向 1.2 需求分析 硬件设计的首要工作是根据需求确定需要的接口类型、数目 （1）总线选择 任何微机系统中都是通过总线来将各种元件集成到一起总线就是一组公用的信号线所有的芯片都以同样的方式连接在这一组信号线上，同过总线控制逻辑来完成对不同芯片的数据存取总线可以大大减少微处理器的引脚和系统结构 总线有两种基本类型，并行总线和串行总线在并行总线结构中，总线的每个组件都有自己的信号路径可能有16 条地址线、8 条数据线、一条时钟线和各种其它控制信号通过总线发送的地址或数据值会通过所有并行线路同时传送。