[课程与套件] 第二课时 机器人控制器 单片机运行原理(一)

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版主xavier.fan
2018-3-23 18:08:45 显示全部楼层

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本帖最后由 xavier.fan 于 2018-3-29 19:59 编辑

      在《RoboMaster机器人基础》的教材中,我们详细讲解了RM控制器的功能以及组成部分,但仍然有不少同学对元器件内部知识有极大的好奇心。那么我们就来讲讲主控板背后的故事。
      我们知道在主控板身上发挥最大作用的就是这个黑乎乎的单片机,可以传输信息,进行简单的逻辑运算,并且实时性高,控制机器按照规定运行:
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      我们说机器人能够感知外界并做出相应的反应,还需要一个大脑将它们失联起来,单片机就充当了这个大脑。
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      单片机与它们连接,通过各种通讯方式产生一个沟通的桥梁。从而获取传感器的数据,处理数据,最后控制动力装置运动。
      单片机也称微控制器(Micro Controller Unit,MCU)。顾名思义,就是单块芯片做成的微型计算机,我们需要事先将程序烧入单片机中(相当于设定好它的工作内容是什么),然后将它搭载在电路上工作。
单片机的组成部分
      单片机是单个芯片做成的“微型计算机”。麻雀虽小,五脏俱全。控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备,一应俱全。
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       在电脑里,运算器控制器被合成 CPU,单片机里也是如此,用于做数据计算。电脑的存储器包括硬盘和内存,在单片机里分别对应的是 ROM 和 RAM,用于储存数据。
       输入设备和输出设备是计算机和外界沟通的工具。电脑主机通过 USB 连接鼠标键盘,通过 HDMI 或 VGA 口连接显示屏(现在还有其他的方式,比如蓝牙来完成连接)。而单片机的输入输出设备是四周遍布的引脚,这些引脚可以与外界交流。
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       除了这些之外,单片机内有还有时钟电路、定时/计数器中断系统,它们和控制器一起保证着整个单片机的有序运行。
CPU:控制器、运算器与寄存器
          单片机是集成数字电路芯片,也就是靠数字电路来传输数据。数字电路主要处理二进制的数字信号,所有的数字、指令都是用 1 和 0 这样的二进制码存储的。每一个 1 或 0 称为一个位(bit)。
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          通常数字电路有阈值电压,超过阈值电压则被认为是高电平(数字 1),低于阈值电压则被认为是低电平(数字 0)。在电路受到轻微干扰的时候(比如说 5V 变成 4.9V),只要还在阈值电压之上就视为高电平,就保证了计算的稳定性。
     CPU 是由很多三极管(transistor)组成的。三极管是一个电子开关,可以通过左边那只手来控制右边电路的导通和截止。
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三极管通过一些特定的组合方式,形成了与、或、异或、非等等的门电路(logic gates)。不同的门电路代表对数字信号进行不同的处理。
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       这些门电路再通过一定的组合,形成了加、减、移位之类的基本模块(basicmodules)。正是这些模块在处理数字电路中的 0 和 1,对数据做加减法,有了加减法,就可以做乘除法,进一步就能进行各种复杂的数学运算。
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       运算器和控制器中还有一个叫做寄存器的东西,用于暂时存放控制信息和数据信息。这些与非门电路除了能构成运算电路外,还能构成锁存器电路,寄存器就是由锁存器电路实现的。





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下士pans0ul
2018-3-26 10:36:40 显示全部楼层
interesting!!!

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上等兵yangliuyonggood
2018-6-17 13:54:29 显示全部楼层
大佬牛逼,佩服佩服6666666

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下士Mr.xue
2018-7-18 23:57:19 显示全部楼层
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上等兵yzsszy
2018-10-18 16:01:40 显示全部楼层

这介绍通俗易懂,棒棒棒

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上等兵年少有为
2018-10-28 13:58:02 显示全部楼层
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