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自动化专业英语教程,教学课件,July 28, 2007,P3U4A Fundamentals of Single-chip Microcomputer 第三部分第四单元课文A 单片机基础,A 单片机基础1.课文内容简介：主要介绍单片机原理与控制技术中单片机的只读存储器（ROM）、读/写存储器（RAM）、中央处理单元（CPU）、并行输入/输出、定时器/计数器设备、定时元件等内容。 2.温习单片机控制技术中有关硬件结构的内容。 3. 生词与短语,P3U4A Fundamentals of Single-chip Microcomputer 第三部分第四单元课文A 单片机基础,culmination n. 顶点，极点split adj. 分离的philosophy n. 原理，原则incorporation n. 合并，结合volatile adj. 易变的commit v. 保证emulation n. 竞争albeit conj. 虽然custom adj. 定制的variant adj. 不同的，替换的piggy-back adj. 背负式的,P3U4A Fundamentals of Single-chip Microcomputer 第三部分第四单元课文A 单片机基础,erasable adj. 可擦除的socket n. 插座thermostat n. 恒温器protocol n. 协议consuming adj. 控制的baud n. 波特elapse v. 经过evaluation n. 估计preset adj. 事先调整的preloadable adj. 预载的decrement n. 减少量,P3U4A Fundamentals of Single-chip Microcomputer 第三部分第四单元课文A 单片机基础,4. 难句翻译1 The single-chip microcomputer is the culmination of both the development of the digital computer and the integrated circuit, arguably the two most significant inventions of the 20th century. 单片机是数字计算机和集成电路发展中的一个顶峰，而这二者可以说是20世纪的两项最有意义的发明。2 on-chip ROM 译为“片内ROM”。5. 参考译文A 单片机基础,P3U4A Fundamentals of Single-chip Microcomputer 第三部分第四单元课文A 单片机基础,单片机是本世纪两大引起争论的重大发明创新即数字计算机与集成电路发展的顶点。 单片机有这样两种结构类型。一些使用了哈佛结构的分离的程 序/数据存储器，另一些被通用计算机和微处理器广泛采用的是普林斯顿结构，遵循在程序存储器与数据存储器之间没有逻辑区别的原理。 概括地讲，单片机的特征是将计算机的所有部件都合并到一个单一的装置上。,图3-5A-1 哈佛类,图3-5A-2 传统的普林斯顿计算机,P3U4A Fundamentals of Single-chip Microcomputer 第三部分第四单元课文A 单片机基础,图 3-5A-3 微计算机的主要特征,P3U4A Fundamentals of Single-chip Microcomputer 第三部分第四单元课文A 单片机基础,只读存储器（ROM）: ROM通常用于永久的、不易变的应用程序的存储。许多微计算机和微控制器要有大量应用场合，因此这些设备的生产要求在制造过程中，程序存储器中的内容要保证长久不变。显然，由于在生产后不能产生变化，因此这意味着要有一个ROM代码开发的严格的方法。这一开发过程不仅包括利用其硬件仿真能力的复杂开发系统的仿真，还包括强大的软件工具的应用。 一些生产商提供了包括带用户可编程存储器范围内设备的附加ROM可选项。其中最简单的设备是在微处理器模式下运算，把一些输入/输出线用作地址和数据总线来访问外部存储器。虽然带有限定I/O和改进的外部电路，但这种类型的设备能够像单片机派生的功能那样工作。这些无ROM设备的应用在生产电路中通常是偶数，其容量不能调整、定制的单片ROM的开发成本；但与传统的基于电路的微处理器相比，在I/O和其他芯片上仍有很大的节省。,P3U4A Fundamentals of Single-chip Microcomputer 第三部分第四单元课文A 单片机基础,ROM设备的更精确的替代可通过不同形式的带有背页式EPROM（可擦写编程ROM）插座或由EPROM取代ROM的设备而获得。这些设备本质上比相等的ROM设备要昂贵，但确实提供了完全等效的电路。带EPROM的设备时少量的应用场合具很大诱惑，它们可提供单片设备的优点，单片I/O，等等，以及灵活的用户编程的方便性。 读/写存储器（RAM）:RAM是用于程序执行过程中对对工作变量和数据的存储。存储器的大小随设备的类型而变，但它与处理器有相同的特征宽度（4，8，16位等）。特殊功能寄存器，例如栈指针或定时寄存器通常合并到RAM区。在哈佛类型的微计算机中，RAM和寄存器常常没有实际分离，因此在一个微处理器系统情况下，没有必要把RAM和处理器寄存器区分开。 中央处理单元（CPU）:CPU更象任何一种微处理器。微计算机和微控制器的许多应用包括BCD码的处理（例如，数据显示），因此，普遍发现CPU能很好地处理这一类型的数据。由于许多控制器的应用包括开或关单个输出线或读取单个线，因此对测试、设定和复位存储器或I/O的独立的位，它们通常也是很好的设备。这些线很容易与双套设备来接口，例如：开关，恒温器，固态继电器，阀，电动机，等等。,P3U4A Fundamentals of Single-chip Microcomputer 第三部分第四单元课文A 单片机基础,并行输入/输出:具有终端设备的串行通信通用的方法是用少量的线进行连接。这种通信业可开发用于连接特殊功能的芯片或将几个微计算机连在一起。公用异步和同步通信系统要求协议能提供成帧（开始和停止）信息。这可由硬件设施或U(S)ART（通用（同步）异步接收/发送器）来使处理器从低电平、占时、细目中解脱出来。仅需选择一个波特率和其他可能的选项（停止位的数目，奇偶检验，等等）以及装载（或读取）串行发送器（或接收器）的缓冲区。相应格式的串行化再由硬件电路来完成。 定时器/计数器设备:单片机的许多应用技术要求有精确估计所经过的时间。这可经仔细评定程序每一分支的执行时间来确定，但这很快会变为全部无效，除了最简单的程序。较合人意的方法是，用定时电路来精确独立计算精确的时间增量，经过一段预定时间后，产生一个中断。这种类型的定时器通常被安排去预载所要求的计数值。然后，定时器减小这一数值，当计数器减小为0时，产生一中断或设置一个标志。较好的定时器有自动再加载初始计数值的能力。这使程序员从再加载计数器和存取定时器再启动前所经过的时间的责任中解脱出来。,P3U4A Fundamentals of Single-chip Microcomputer 第三部分第四单元课文A 单片机基础,如果需要连续精确的定时中断，否则，这是必要的（例如，在一个时钟内）。有时与定时器相关的是事件计数器。这一设备通常有一特殊输入针，它可直接驱动计数器。 定时元件:大多数微计算机的时钟电路只需要简单的定时元件。若要达到最大性能，必须用一个晶体来保证达到最大时钟频率，而不是超过。许多时钟电路也把电阻和电容用作低成本定时元件或由外部源来驱动。如果微计算机的外部需要同步的话，这后一种方案是很有用的。,P3U4B Understanding DSP and Its Uses 第三部分第四单元课文B 了 解数字信号处理器和它的用途,B 了解数字信号处理器和它的用途1.课文内容简介：这是一篇关于数字信号处理器的综述型文章，主要介绍数字信号处理器和单片机之间的异同、数字信号处理器的功能、起源、应用领域等内容。 2.温习DSP控制技术中绪论的内容。 3. 生词与短语,P3U4B Understanding DSP and Its Uses 第三部分第四单元课文B 了 解数字信号处理器和它的用途,mundane adj. 平凡的entry n. 入口audio adj. 音频的harness v. 利用graphic equalizer 图像均衡器consecutive adj. 连续的instruction set 指令集monolithic adj. 单片的 address generators 地址发生器duplex adj. 全双工的temperature drift 温度漂移channel n. 信道,P3U4B Understanding DSP and Its Uses 第三部分第四单元课文B 了 解数字信号处理器和它的用途,convolution n. 卷积Hilbert transforms n. 希尔伯特变换fast Fourier transforms 快速傅里叶变换pattern recognition 模式识别homomorphic processing 同态处理phase-locked loops 锁相环 data encryption 数字加密Cellular telephones 蜂窝电话anti-alias filter 抗混叠滤波器attenuation n. 衰减,P3U4B Understanding DSP and Its Uses 第三部分第四单元课文B 了 解数字信号处理器和它的用途,4. 难句翻译1 Today, there is in fact a blurring between the roles of microprocessor and digital signal processor. 当前，微处理器和数字信号处理器两者的任务界限已经变得模糊了。2 We are now in the world of computing and software where manipulation of binary numbers is bread and butter stuff. 我们现在生活在计算机和软件的世界中，在这个世界中，二进制数字的处理就好比是面包和黄油，不可缺少。3 The exacting tolerances demanded of filters in speech processing systems simply could not be maintained over time with analog techniques, subject as they are to temperature drift, component tolerances, and aging. 在语音处理系统里使用模拟技术，滤波器对误差的苛刻要求就得不到保证，这主要由于模拟技术存在温度漂移、元件误差和老化等问题。,P3U4B Understanding DSP and Its Uses 第三部分第四单元课文B 了 解数字信号处理器和它的用途,4 In the process of generating these symbols, special altering is performed to shape the modulated signal, so that as much data can be packed into the limited bandwidth of the telephone channel as possible. 在生成这些符号的过程中，用专门的滤波器完成已调信号的整形，以便让尽可能多的数据能够压缩进带宽有限的电话信道。5. 参考译文B 了解数字信号处理器和它的用途数字信号处理器（名词） 数字信号处理器是一种超高速单片计算机,它已被优化以用于一些现实信号如语音、视 频、音乐等等的实时检测、处理和产生。它通常在一块单芯片或一块集成电路的一部分中实现,大小大约是0.5-4cm2 ,价格在3-300美元之间,在每台移动电话、MP3播放器和大多数汽车上都有它。,P3U4B Understanding DSP and Its Uses 第三部分第四单元课文B 了 解数字信号处理器和它的用途,与之比较,微处理器(我们可能都比较熟悉的术语)是一个传统意义上能力很差的计算机,它在后台执行任务,常常控制其他设备一例如键盘入口、中央供热、洗衣机的旋转等等。说到这里,一块奔腾3芯片与其说是一个DSP 不如将其归类到微处理器系列去,然而它以超过1GHz 的速度运行,这不能说能力很差。 当前,微处理器和数字信号处理器两者的任务界限已经变得模糊了-也许协同工作会更好.现在很多所谓的数字信号处理器有微处理器的功能,而许多所谓的微处理器在工作时又有数字信号处理器的功能。要按应用来分辨DSP与微处理器可能不是最好的方法。实际上,它们两者主要的不同存在于它们的内部芯片结构。DSP 器件对高速、高精确度的乘法进行了特殊的优化。,P3U4B Understanding DSP and Its Uses 第三部分第四单元课文B 了 解数字信号处理器和它的用途,数字信号处理（动词） 数字信号处理就是处理真实世界生成的信号或者处理即将输出到真实世界的信号,这些信号用数字表示。也就是说 ,DSP的完整应用有两部分:从真实世界信号(模拟语音、音乐、视频、引擎速度、地震)到数字信号处理器所能处理的数字值的转变,即模/数变换过程。从DSP所产生的数字值到现实信号的模拟值的数/模变化。这个过程如图3-5B-1所示。,图3-5B-1 数字信号处理系统,P3U4B Understanding DSP and Its Uses 第三部分第四单元课文B 了 解数字信号处理器和它的用途,对数字信号处理而言,最根本的是,任何真实世界的信号如音乐信号,都能精确地由它的周期采样值表示(Nyquist对这个规律总结了一个公式)。这些采样样本能够转变成数字形式(例如在这个采样点表示音乐的音量),这些数字能用二进制的形式表示。我们现在生活在计算机和软件的世界中,在这个世界中,二进制数字的处理就好比是面包和黄油,不可缺少。 如果我们用同一个量对所有数值进行缩放,然后把它们转变成电压样值去驱动耳机或者 扬声器,就实现了一个DSP的音量控制。从另一方面来说,如果用不同的量来缩放这些样值,这就实现了一个简单的音频FX处理器。 对数字信号处理而言,这些只是非常简单的任务,甚至还没开始利用它的处理能力。一个更具挑战性的例子是图解均衡器。它按照频率来改变音乐源各个分量的音量.应用一个图解均衡器需要使用滤波器变换来把信号分离到各个频带,分别标度每一个滤波段,然后把每一段加起来后送到输出端。 数字滤波对一个DSP来说轻而易举,但是实际上涉及到相当多的计算。例如,保存连续的样值,并对每一个值进行单独缩放,然后求和来完成即使是最简单的滤波器功能。为执行任务,数字信号处理器和它的指令集被优化过(这是DSP与微处理器的不同之处), 在大部分DSP器件上,仅仅使用三行代码就能真 正地实现这个功能。,P3U4B Understanding DSP and Its Uses 第三部分第四单元课文B 了 解数字信号处理器和它的用途,数字信号处理器简史 在20世纪60年代，DSP硬件使用分立元件，因为价格高和体积大，它的应用仅仅可能是为非常特殊的要求作验证(或者庞大的预算研究程序)。在70年代,出现了一些 DSP子系统的单片集成电路,主要用于数字乘法器和地址发生器(见第3章),并且使用位片微处理器可以实现DSP系统。DSP技术开发的突破出现在1979 年,当时Intel发明了2920,这是一片40针DIP封装完整的信号处理器件,带有片内程序EPROM、数据RAM、A/D和D/A 转换器, 并且它的结构和指令集非常强大,足以应用于一个全双工的1200bps的调制解调器。紧接着,1982年德 州仪器公司在市场投放了TMS32010 。 从Intel2920开始，一共出现了五代通用信号处理器件,第六代也已被发布。最新一代数字信号处理器件的处理能力是早期2920器件处理能力的100000倍，所有这一切只用了20年的时间。 今天,所有主要的半导体器件厂家都已经发布了或者正在开发DSP产品。这反映了从20世纪80年代后期到现在21世纪,他们对DSP器件需求量出现巨大增长充满信心。这与20世纪70 年代微处理器取得伟大成功的历史意义是相同的。,P3U4B Understanding DSP and Its Uses 第三部分第四单元课文B 了 解数字信号处理器和它的用途,在开始进行信号的数字化处理中,语音分析曾是DSP发展的驱动力。在语音处理系统里,使用模拟技术,滤波器对误差的苛刻要求就得不到保证,这主要由于模拟技术存在温度漂移、元件误差和老化等问题。与之相比,数字处理运算只不过是对二进制数字进行乘、加、减等等,得到的结果完全可预测和可复制。再加上使用单个低功率器件,就能完成多重模拟处理的任务,这是DSP成为几十亿美元产业的原因。DSP用在哪里 表3-4B-1列出目前DSP的许多应用,P3U4B Understanding DSP and Its Uses 第三部分第四单元课文B 了 解数字信号处理器和它的用途,表3-4B-1 DSP的一些典型应用,P3U4B Understanding DSP and Its Uses 第三部分第四单元课文B 了 解数字信号处理器和它的用途,表3-4B-1 DSP的一些典型应用,P3U4B Understanding DSP and Its Uses 第三部分第四单元课文B 了 解数字信号处理器和它的用途,表3-4B-1 DSP的一些典型应用,P3U4B Understanding DSP and Its Uses 第三部分第四单元课文B 了 解数字信号处理器和它的用途,表3-4B-1 DSP的一些典型应用,P3U4B Understanding DSP and Its Uses 第三部分第四单元课文B 了 解数字信号处理器和它的用途,PC 调制解调器例子 为了简短回答怎样使用DSP这个问题,我们先来看看用于PC的调制解调器。图 3-4B-2概括了传输模拟信号的电话电缆、实时信号处理的DSP和非实时信号输入、显示和存储的计算机之间的差别。,Digital DSP Analog DSP Digital,图 3-4B-2 PC 调制解调系统,P3U4B Understanding DSP and Its Uses 第三部分第四单元课文B 了 解数字信号处理器和它的用途,在这个例子中,首先我们看调制解调器的调制(发送)部分,要用 DSP 处理的数据已经是数字形式的,如一个E-mail文件、一个编码的数据文件等等。DSP的任务是把信息的二进制形式转换成适合在电话线中进行传输的形式。不像电脑与打印机之间的连线,电话线不能直接传递二进制数据1和0,至少因为电话线的抗干扰部分是交流耦合的(DC电源通过同一对线加到电话上)。DSP将数据组转换成符号。这些符号是一个载波信号的离散的幅度和相位值,该信号的频率在1800Hz处。在生成这些符号的过程中,用专门的滤波器完成已调信号的整形,以便让尽可能多的数据能够压缩进带宽有限的电话信道。已滤波的符号波形的数字样本通过一个数模转换器和一个抗混叠滤波器(见第4章)进入电话线。,P3U4B Understanding DSP and Its Uses 第三部分第四单元课文B 了 解数字信号处理器和它的用途,在电话线的接收端,模数转换是DSP部分的入口，在这里,波形被进一步滤波,以去掉电话线里的噪声。在这个阶段, 通常要执行均衡操作,以补偿电话线里的信号衰减和延时。均衡采用自适应滤波器的形式,它按照链路的响应来调整它的特性值。要是没有DSP技术，这个功能就不可能实现。 下一个任务是把符号转换成数据比特组,在把数据传回PC数据总线前,需要进行检错和纠错。 一片只要3美元的DSP就能完成所有的调制解调过程。实际上,最新的DSP器件能在单片中同时实现128路调制解调。这些超级DSP芯片广泛应用于电话交换机和Internet 服务商(ISP)的调制解调器库中。,
