单片机原理的教学需要大量的实践，把原理教学和实践演练独立成册，可以更好地讲解单片机系统原理及应用。原理篇定名为《单片机入门与开发》，实践篇定名为《单片机应用开发与实践》。本教程在写法上讲究循序渐进、深入浅出、通俗易懂、趣味性强，力求将枯燥乏味的学习过程变得轻松自如，引导读者享受到学习单片机的乐趣，在学习和实践中更多地体会成功。
　　通过本书的学习和实践，读者可以掌握富士通8FX系列单片机内部配置的、功能比较复杂的各种硬件资源，并掌握其开发应用技术；利用这些资源可以设计和研制智能性更强、功能更复杂的电子产品系统。

无

单片机及嵌入式系统开发的基础是单片机的理论与开发技术。编著者从单片机基本理论讲起，以开发实例为重点，学用并重，特别编写了单片机及嵌入式系统开发的成套教程，并以两册出版。
　　本教程的编写思路是把原理教学和实践演练独立成册，原理篇定名为《单片机入门与开发》，实践篇定名为《单片机应用开发与实践》。实践篇更注重单片机开发应用能力的培养，书中以大量开发实例为主体内容，充分调用单片机的内部资源，强化读者对单片机应用技术和开发技巧的认识，学以致用。
　　本教程在写法上讲究循序渐进、深入浅出、通俗易懂、趣味性强，力求将枯燥乏味的学习过程变得轻松自如，引导读者享受到学习单片机的乐趣，在学习和实践中更多地体会成功。
　　作者在本教程编排上，尽量使读者在学习单片机的过程中，以尽可能少的时间和精力来获取尽可能全面的单片机理论知识和实践开发技术。
　　本教程期望达到从入门到精通、从理论到技能的渐进式学习效果，避免传统方式的知识灌输，而是授人以渔。在传授单片机知识的同时，更注重教会开发方法和应用技巧，侧重强化将所学知识转化为实际工作能力。力图将有志于跻身单片机领域的读者培养成既懂单片机知识，又能掌握单片机及嵌入式系统产品开发技术的内行。
　　本教程以富士通的8 位单片机F2MC-8FX 系列为主介绍单片机的理论与实践。F2MC-8FX系列单片机是富士通为满足市场需求，最新推出的具备快速处理和低功耗特性的8 位单片机，主要应用于消费类电子、汽车电子及工业领域。F2MC-8FX 系列8 位单片机采用了0.35μm 低漏电工艺技术，掩膜产品可以在1.8V 和1μA 的低耗电工作模式（监视模式）下运行；同时其采用了流水线总线架构以提供双倍执行速度，最快处理速度达到了F2MC-8L 产品系列的5 倍左右。本产品系列在设计中确保了所有的指令（除了和除法有关的指令）都和传统的F2MC-8L系列兼容，开发都在Softune 中进行，因此，从F2MC-8L 系列向F2MC-8FX 系列移植程序非
常容易。
　　本册《单片机应用开发与实践》为实践篇。第1~3 章简要介绍了单片机的基本理论和开发语言，对于熟悉单片机开发的读者而言，可以跳过。第4~6 章以富士通8FX 系列单片机为例，介绍单片机的软硬件开发环境和调试方法。第7~10 章分别结合单片机的主要可用开发资源，以大量设计范例，详细介绍了8FX 系列单片机的应用开发。第11 章是结合单片机的应用开发实践介绍了颇具代表性的综合应用设计案例。
　　在本教程的编著过程中，得到了富士通电子元器件亚太集团资深总监陈锦新先生、高级经理王钰先生、高级经理曹淼女士、应用工程师陈培俊先生和张佳佳等的大力支持，除了提供最新资料和实验物品外，还将他们在长期实践中积累的经验体会和开发技巧无私地奉献出来供广大读者分享。电子科技大学张国俊教授、罗玉香副教授为本教程审稿并提出了诸多宝贵意见。本教程的最终成稿，是丛书编撰小组集体辛勤劳动的结晶。为本书编著工作付出心血的老师和研究生还有王靖、胡滨、阮爱武、翟亚红、李俊宏、王劲、谢晓东、廖永波、宁辉、伍希、汤岐、曹大勇、李辉、杨秀栋、辜科等，在此一并深表诚挚的谢意！
　　由于需要撰写的内容不仅量大而且新颖，加之编著者的水平有限，书中不妥之处在所难免，敬请广大读者不吝赐教。
　　编著者
　　2008 年3 月

单片机原理的教学需要大量的实践，把原理教学和实践演练独立成册，可以更好地讲解单片机系统原理及应用。原理篇定名为《单片机入门与开发》，实践篇定名为《单片机应用开发与实践》。本教程在写法上讲究循序渐进、深入浅出、通俗易懂、趣味性强，力求将枯燥乏味的学习过程变得轻松自如，引导读者享受到学习单片机的乐趣，在学习和实践中更多地体会成功。 通过本书的学习和实践，读者可以掌握富士通8FX系列单片机内部配置的、功能比较复杂的各种硬件资源，并掌握其开发应用技术；利用这些资源可以设计和研制智能性更强、功能更复杂的电子产品系统。

我欣慰地看到，由有着多年单片机教学经验的教授执笔，历时两千多个日日夜夜，在汲取了诸多单片机业界专家的宝贵知识及从业经验后，《单片机入门与开发》和《单片机应用开发与实践》两本教材终于问世了。
　　面对众多的单片机教材，富士通一贯坚持不盲从、厚积薄发的原则，精心推出8 位单片机系列的基础教材。需要指出的是，本套教材所依据的富士通8 位灵活微控制器提供了丰富的片上外设资源； 结合高性能CPU 内核， 应用广泛。丰富的产品系列可提供各种Flash/ROM/RAM 型号、通用基本资源和增强型专用资源以及强化功能。
　　新型代码兼容了F2MC-8FX 系列并提供改进的指令集，包括增强的乘法/除法指令。片上LIN 功能适合汽车应用，支持主控/从属运行以及LIN 同步中断探测。
　　双操作闪存通过同时执行程序代码和擦/写某一数据闪存区域，支持引导装入程序以及高成本效益的片上EEPROM 仿真。
　　所有8 位MCU 都由高品质的软件和硬件开发工具提供支持，这使富士通的产品不仅全面而且非常适合那些希望自己的产品从微控制器革命中获益的受众。
　　我们衷心希望这套教材能成为以先进产品为代表的主流教材，成为老师和学生教学相长的良师益友。
　　富士通微电子亚太集团 市场总监
　　郑国威
　　2008 年3 月

目　　录
序
前言
第1章　单片机基础 1
1.1　单片机的概念及特点 1
1.2　单片机的发展简史 1
1.3　单片机的发展趋势 2
1.4　单片机的分类 3
1.5　单片机的应用 3
1.6　主流单片机简介 4
第2章　单片机结构与原理 6
2.1　单片机的典型结构 6
2.1.1　CISC 6
2.1.2　RISC 6
2.2　8FX单片机的内部结构和原理 7
2.2.1　单片机的整体结构 8
2.2.2　CPU核 10
2.2.3　基本功能模块 12
2.2.4　外围功能模块 15
第3章　单片机开发语言 18
3.1　单片机开发语言概述 18
3.2　汇编语言 18
3.2.1　汇编语言的结构及特点 18
3.2.2　汇编寻址 18
3.2.3　汇编指令 22
3.3　单片机C语言 28
3.3.1　C语言的特点 28
3.3.2　C语言的程序结构 29
3.3.3　C语言的基本语法 31
3.3.4　C语言预处理器 35
3.3.5　C语言编译器 38
3.3.6　单片机C语言的特殊之处 40
第4章　单片机软件开发工具 42
4.1　常用单片机软件开发工具简介 42
4.2　Softune V3集成开发工具包 42
4.2.1　Softune V3概述 43
4.2.2　C Checker 44
4.2.3　C Analyzer 45
4.3　软件开发工具应用 46
4.3.1　创建新的工程 47
4.3.2　建立工作空间 48
4.3.3　项目配置 48
4.3.4　添加各种代码文件 49
4.3.5　编译 50
第5章　单片机硬件开发平台 51
5.1　概述 51
5.2　8FX开发套件简介 51
5.2.1　BGM Adapter 51
5.2.2　MCU Board 52
5.2.3　转接板 53
5.3　8FX开发套件的应用 53
5.3.1　时钟的配置 53
5.3.2　电源的管理 54
5.3.3　芯片的选择 55
5.3.4　MCU的其他设置 56
第6章　单片机开发调试 57
6.1　系统文件的配置 57
6.1.1　Start8FX.asm文件配置 57
6.1.2　中断配置 59
6.2　开发环境设置 64
6.2.1　MCU配置 64
6.2.2　C Compiler配置 64
6.2.3　Linker配置 66
6.3　调试与仿真 67
6.3.1　软件仿真 69
6.3.2　硬件仿真 71
6.3.3　在线仿真 71
第7章　定时器/计数器应用设计 75
7.1　定时器/计数器概述 75
7.2　8/16位复合定时器 75
7.2.1　8/16位复合定时器原理及应用 75
7.2.2　8/16位复合定时器的寄存器配置 76
7.2.3　8/16位复合定时器应用设计范例 76
7.3　8/16位PPG 83
7.3.1　8/16位PPG原理及应用 83
7.3.2　8/16位PPG寄存器设置及I/O端口选择 83
7.3.3　8/16位PPG应用设计范例 84
7.4　16位PPG定时器 89
7.4.1　16位PPG定时器原理及应用 89
7.4.2　16位PPG定时器寄存器配置及I/O端口选择 90
7.4.3　16位PPG定时器应用设计范例 90
7.5　16位重载定时器 93
7.5.1　16位重载定时器原理及应用 93
7.5.2　16位重载定时器寄存器配置及I/O端口选择 94
7.5.3　16位重载定时器应用设计范例 94
第8章　通信总线应用设计 96
8.1　通信总线概述 96
8.2　UART/SIO总线 96
8.2.1　UART/SIO的结构及功能 96
8.2.2　UART/SIO的工作模式 97
8.2.3　UART/SIO的应用设计范例 99
8.3　LIN-UART总线 107
8.3.1　LIN-UART的结构及功能 107
8.3.2　LIN-UART的工作模式 108
8.3.3　LIN-UART的应用设计范例 109
8.4　I2C总线 120
8.4.1　I2C的结构及功能 120
8.4.2　I2C的工作模式 122
8.4.3　I2C的应用设计范例 123
第9章　单片机高性能应用 128
9.1　模拟输入A/D转换 128
9.1.1　模拟输入A/D转换寄存器及端口 128
9.1.2　模拟输入A/D转换应用设计范例 128
9.2　双操作Flash 132
9.2.1　双操作Flash各种操作流程 132
9.2.2　双操作Flash应用范例 135
9.3　低电压扫描复位电路 143
9.4　时钟管理 144
第10章　单片机输入输出应用设计 146
10.1　单片机常规接口概述 146
10.2　键盘输入应用设计 146
10.2.1　键盘的结构与原理 146
10.2.2　键盘的接口方式 147
10.2.3　键盘的应用范例 148
10.3　LED显示输出应用设计 152
10.3.1　LED显示器的结构与原理 152
10.3.2　LED显示器静态显示及应用范例 154
10.3.3　LED显示器动态显示及应用范例 155
10.4　LCD显示输出应用设计 161
10.4.1　LCD显示器的结构与原理 161
10.4.2　液晶显示模块的指令集 163
10.4.3　LCD的接口及编程 164
第11章　综合应用设计 168
11.1　基于单片机的电子密码锁设计 168
11.1.1　实例说明 168
11.1.2　设计解析 168
11.1.3　源程序说明 170
11.1.4　实例总结 177
11.2　基于DS18B20的数字温度计设计 178
11.2.1　实例说明 178
11.2.2　硬件电路设计 178
11.2.3　软件设计 185
11.2.4　源程序说明 186
11.2.5　实例总结 188
11.3　一位无符号数加减乘计算器 189
11.3.1　实例说明 189
11.3.2　设计流程解析 189
11.3.3　源程序说明 191
11.4　GPS定位测量系统 195
11.4.1　实例说明 195
11.4.2　GPS原理分析 196
11.4.3　硬件电路设计 200
11.4.4　程序设计 201
附录A　F2MC-8FX系列单片机I/O电路类型 205
附录B　F2MC-8FX系列单片机I/O映射表 207
附录C　F2MC-8FX系列单片机中断源列表 213
附录D　F2MC-8FX系列单片机指令表 214