外圍功能電路控制
本連載講解作為嵌入式系統開發技術人員所必需具備的單片機的基礎知識。
在《單片機入門（1）～（3）》中，我們一起學習了單片機的硬件和編程語言以及開發環境等。
本期讓我們一起來學習單片機的外圍功能電路控制的基礎知識吧。
(SFR) Special Function Registers
單片機中有象箱子功能一樣的地方，我們稱為寄存器，用來暫存數據。寄存器的種類有程序計數器、通用寄存器、以及SFR（特殊功能寄存器）等。
SFR主要用來設定外圍功能電路（計數器或串行端口、通用I/O等）的工作方式，確認其工作狀況，并對其進行控制的。也就是說SFR并非僅僅只是用來保存數據的“箱子”。通過改變保存在“箱子”里的數據，不僅可以改變外圍功能電路的動作方式，而且“箱子”里的數據也將隨著外圍功能電路的工作狀況而改變。
控制外圍功能電路的基礎知識
下面以通用I/O為例來說明單片機對外圍功能電路的控制。通用I/O具有以下功能：
- 輸出功能：可以輸出高電平電壓或低電平電壓
- 輸入功能：可以讀出輸入到引腳的電壓電平
首先來看輸出功能的控制。圖1中的引腳A是一個通用I/O。
如果向引腳A的寄存器（SFR）
- 寫入0，則引腳A的輸出電壓將為低電平（0V）。
- 寫入1，則引腳A的輸出電壓將為高電平（5V）。
圖1：通用I/O的輸出功能
如果將圖1的引腳A連接一個LED，就可以構成一個控制LED的電路（見圖2）。此時，向寄存器（SFR）寫入0則LED亮燈，輸入1則LED熄滅。雖然這是一種很簡單的動作，但卻反映了單片機對各種外圍功能電路進行控制的基本原理。利用這種功能，就可以完成象電機的ON/OFF一樣的開關作用（由于通常的單片機上不能流過驅動電機運行的大電流，所以還需另行準備用FET或晶體管作成的電機驅動電路）。另外，如果使用多個通用I/O端口，就可以完成更加復雜的控制。
圖2：通用I/O的LED控制電路
接下來看輸入功能（圖3）。
- 如果向引腳A輸入低電平電壓（0V），就會從寄存器（SFR）讀出0。
- 如果向引腳A輸入高電平電壓（5V），就會從寄存器（SFR）讀出1。
即，讀取寄存器（SFR）的值，就可以判斷外部電壓是低電平電壓還是高電平電壓。
圖3：通用I/O的輸入功能
圖４：通用IO輸入功能構成的開關電路
使用通用I/O的輸入功能構成圖４所示的電路，單片機就可以判斷出開關（S）的狀態。
- 當開關（S）斷開時，電源電壓通過上拉電阻（R），連接到引腳A（相當于輸入高電平電壓），寄存器（SFR）將的值變為1。
- 當開關（S）關閉時，引腳A被連接到低電平電壓，寄存器（SFR）的值變為0。
單片機通過讀取引腳A的寄存器（SFR）的值，是“1”還是“0”，可以判斷外部開關（S）是斷開還是關閉狀態。
圖４：通用IO輸入功能構成的開關電路
單片機上搭載了各種功能的SFR。通過程序來更改或讀出這些功能寄存器的值，就可獲知單片機外圍電路的信息，而對外圍電路進行控制。所以可以說，SFR就象是單片機的五官或者手腳。
以上就是單片機控制外部外圍功能的基礎知識。下期是本系列的最后一期，我們將說明關于中斷的內容。敬請期待。
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