单片机

本视频将介绍Microchip SAML系列 MCU 的主要特性及相关工具。

SAML系列极低功耗的32位单片机

• 业界领先的工作和休眠模式电流
- 35uA/MHz工作模式；70 CoreMarkTM/mA
• 智能低功耗外设
- 事件系统
- USB
- 电容触摸
- SERCOM
- 安全模块
- 定时器/计时器
- 可编辑逻辑
- DAC和运放（SAML21）
- 段式LCD和防篡改（SAML22）
• 业界领先的RAM保持状态功耗

矩阵键盘是单片机外部设备中所使用的排布类似于矩阵的键盘组。矩阵式结构的键盘显然比直接法要复杂一些，识别也要复杂一些，列线通过电阻接正电源，并将行线所接的单片机的I/O口作为输出端，而列线所接的I/O口则作为输入。矩阵键盘的优点是节约单片机IO口，例如普通键盘8个IO口只能用作8个按键，而矩阵键盘能作16个按键。

本文以51单片机为载体介绍一种4*4矩阵键盘实现16个按键操作的原理、电路和软件设计要点。

1、矩阵键盘的一般电路

随着微电子技术和计算机技术的发展，原来以强电和电器为主、功能简单的电气设备发展成为强、弱电结合，具有数字化特点、功能完善的新型微电子设备。在很多场合，已经出现了越来越多的单片机产品代替传统的电气控制产品。属于存储程序控制的单片机，其控制功能通过软件指令来实现，其硬件配置也可变、易变。因此，一旦生产过程有所变动，就不必重新设计线路连线安装，有利于产品的更新换代和订单式生产。

单片机的特点：

(1)受集成度限制，片内存储器容量较小，一般内ROM：8KB以下；
(2)内RAM：256KB以内。
(3)可靠性高
(4)易扩展
(5)控制功能强
(6)易于开发

ARM的特点：

(1) 自带廉价的程序存储器(FLASH)和非易失的数据存储器(EEPROM)。这些存储器可多次电擦写，使程序开发实验更加方便，工作更可靠。

(2) 高速度，低功耗。在和M51单片机外接相同晶振条件下，AVR单片机的工作速度是M51单片机的30-40倍；并且增加了休眠功能及CMOS技术，使其功耗远低于M51单片机。

(3) 工业级产品。具有大电流输出可直接驱动SSR和继电器，有看门狗定时器，防止程序走飞，从而提高了产品的抗干扰能力。

(4) 超功能精简指令，具有32个通用工作寄存器，相当于M51单片机中32个累加器！从而克服了单一累加器工作的瓶颈效应。

(5) 程序下载方便。AVR单片机即可并行下载也可串行下载，无需昂贵的编程器。此外，还可以在线下载！也就是说可以直接在电路板上进行程序修改和烧录。

对于新手来说，在单片机的电路设计中可能不会很注意电路设计中电磁干扰对设计本身的输入输出的影响，但是对于一个电子工程师来说其中的厉害关系就不言而喻了，它不仅关系了单片机在控制在中的能力和准确度，还关系到企业在行业中的竞争。

对电磁干扰的设计我们主要从硬件和软件方面进行设计处理，下面就是从单片机的PCB设计到软件处理方面来介绍对电磁兼容性的处理。

一、影响EMC的因数

1.电压

电源电压越高，意味着电压振幅越大，发射就更多，而低电源电压影响敏感度。

2.频率

高频产生更多的发射，周期性信号产生更多的发射。在高频单片机系统中，当器件开关时产生电流尖峰信号;在模拟系统中，当负载电流变化时产生电流尖峰信号。

3.接地

在所有EMC题目中，主要题目是不适当的接地引起的。有三种信号接地方法：单点、多点和混合。在频率低于1MHz时，可采用单点接地方法，但不适宜高频;在高频应用中，最好采用多点接地。混合接地是低频用单点接地，而高频用多点接地的方法。地线布局是关键，高频数字电路和低电平模拟电路的接地电路尽不能混合。

4.PCB设计

可使用同一款单片机实现纯模拟控制的同步降压型电源和升压型电源。从而实现输出稳压。两种方案拥有一个共同的优点，即不占用任何处理器资源，这样内核就可以全力满足更为复杂的固件的需求。同时，模拟回路能够更快速地响应负载阶跃和输入电压变化，这对于不少应用而言是非常有用的。

本文讨论的单片机为 Microchip 旗下的 PIC16F753。无论是降压还是升压转换器其所需的外设集是相同的：互补输出发生器、比较器、运算放大器、9 位模数转换器、固定参考电压、斜率补偿模块，以及捕捉和比较 PWM 模块。上述外设应通过固件实现内部连接，以减少所需的外部引脚数。

电路图

降压转换器的输入电压范围为 8 至 16V DC，输出端为 5V DC、2A 和 10W。代码大小105 个字，RAM 容量 0 字节，可用代码大小 1943 字，可用 RAM 容量 128 字节。2A条件下测定的效率为 94%。

单片机一般都有内部ROM/EEPROM/FLASH供用户存放程序。为了防止未经授权访问或拷贝单片机的机内程序，大部分单片机都带有加密锁定位或者加密字节，以保护片内程序。如果在编程时加密锁定位被使能（锁定），就无法用普通编程器直接读取单片机内的程序，这就是所谓拷贝保护或者说锁定功能。

事实上，这样的保护措施很脆弱，很容易被破解。单片机攻击者借助专用设备或者自制设备，利用单片机芯片设计上的漏洞或软件缺陷，通过多种技术手段，就可以从芯片中提取关键信息，获取单片机内程序。

作者： Mary Tamar Tan、Microchip Technology Inc.

简介

闪存程序存储器（Program Flash Memory，PFM）是可存储可执行代码的非易失性存储器。除指令外，它还
可用于数据存储。8位PIC®单片机的PFM大小最高可扩展至128 K字，具体取决于所选器件。

应用程序（如自举程序）需要PFM分区才能在自举程序和应用程序代码之间提供隔离。为了满足此要求，一些PIC MCU提供了具有固定大小和地址范围的专用引导块。但是，固定的引导块大小会浪费未使用的存储器。为了增加引导块大小分配的灵活性，多个PIC MCU提供了存储器访问分区（Memory Access Partition，MAP）。PFM最多可分为三个块，即应用程序块，引导块和存储区闪存（Storage Area Flash，SAF）块。

作者： Mary Tamar Tan，Microchip Technology Inc.

简介
大多数8位PIC®单片机具有一个或多个片上通用异步收发器（Universal Asynchronous Receiver Transmitter，
UART）。但是在没有UART硬件可用的情况下，或者需要额外的串行通信接口的情况下，位拆裂将是最佳选
择。位拆裂是一种用于通过软件（而非专用硬件外设）创建串行I/O通信接口的技术。数据发送和接收几乎完
全由软件控制。其中包括采样、电平检测、定时、同步、缓冲区控制、驱动程序状态切换和错误检测。

本应用笔记重点介绍8 位PIC 单片机上实现的位拆裂UART驱动程序，还讨论了计算、性能和精度因素、限制以及固件详细信息。应当注意的是，驱动程序中使用了几个硬件外设、Timer0和电平变化中断引脚，以便获得更精确的时序并缩短处理时间。本应用笔记演示了如何使用MPLAB®代码配置器（MPLAB® Code Configurator，MCC）配置这些外设。按照本文档中介绍的详细步骤，用户应该能够在短短几分钟内设置位拆裂UART驱动程序。

LIN （局域互联网）是一种低成本串行通信协议，常见于汽车网络中。它通常用于汽车的机电节点，但也非常适合工业应用。对 LIN 通信不熟悉的用户经常受 LIN 协议复杂晦涩的高层开销所困扰（如LDF、NCF文件等）。而事实上，它的目标却是通过极为基本的 LIN 消息传输来简单而快速地评估 LIN MCU 和 LIN PHY 硬件。为了协助进行快速原型开发，建立了配套的 MCC LIN 代码发生器。当您的 LIN 应用准备投入生产的时候，Microchip 的 LIN 设计和第三方合作伙伴提供可定制且经过生产验证的 LIN 协议栈和支持。

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