单片机(Microcontroller)是一种内置微型计算机体系结构的单芯片微型计算机系统,通常包括片上中央处理器(CPU)、存储器和输入/输出(I/O)的数字和模拟外设。单片机具有相当的计算能力,能够作为不同应用的控制器,例如家电、工业控制器、智能车等等。单片机的基本结构如下图所示:
单片机的工作原理基于微处理器的基本架构。CPU是单片机的心脏,执行所有的指令并控制整个芯片的操作。单片机的指令集是封装在ROM(只读存储器)中的,这些指令将从程序存储器中读取并被解释执行。单片机还包括多个模块,如定时器和计数器、中断控制器、模拟输入/输出和数字输入/输出,这些模块的功能可以扩展单片机的性能。
单片机在各种应用领域都有着广泛的使用,例如:
单片机的编程语言通常是汇编语言和C/C++语言。使用汇编语言编写程序可以最大限度地控制单片机的性能,但是编写汇编语言程序需要更高的技能水平。而使用C/C++语言编写程序则简单易学,易于理解和维护,但是执行效率不如汇编语言程序。开发单片机程序还需要使用交叉编译器,将源代码转换成适合单片机的机器码。