知乎上问具体专业问题果然不是好选择。前面的回答不能说是错的,至少也是不准确的。
不知道题主学过数字电路没有,学过就比较好理解了。
我们写的软件经过这几个步骤 高级语言–>汇编语言—>机器语言。机器语言是二进制的,每一种指令操作都有对应的二进制编码,比如我们执行 ADD R1,R2 指令, ADD有一个唯一的二进制编码假设为编码1 ,R1 R2是CPU寄存器地址也有唯一的编码设为编码2 编码3.这些编码的具体格式和数值是根据指令格式和具体cpu架构确定的。比如arm的指令字长就固定为32位,特定的位代表着条件码操作码等。arm的指令可参考《arm 体系结构与编程》杜春雷编
我们的程序就是以这种二进制编码格式存储在cpu的存储器里。
有了这几个唯一编码之后呢?cpu就开始译码操作,进行一些数字电路的组合运算,假设编码1是 0x10(只是假设,实际各个指令集编号不同),当译码电路发现指令的操作码是0x10时就知道是进行加法运算,此时会输出一个有效信号选通加法器;同时也对编码2和编码3进行译码,选通对应的寄存器(哪一个是源寄存器哪一个是目标寄存器是由指令集格式规定的),然后就将寄存器输出的数据通过CPU内部的数据线送入加法器进行加法运算,运算的结果送入目标寄存器。这就运行了一个加法运算。
直接回答题主的问题,当你在程序中对IO管脚的寄存器写0时,单片机将通过类似上述的步骤对指令进行译码,然后将0这个数据写入到IO管脚寄存器中。寄存器的数值如何送到对应的IO管脚?一般是通过D 触发器(如图):
在单片机内部IO寄存器的数据口连接到D触发器的D管脚(实际上还有其他电路,用来增大驱动能力等),D管脚下面有小三角的管脚是时钟信号管脚,当时钟信号上升沿来临时,D触发器D端口的数据将输出到Q端口,Q端口是连接着外部的管脚的。所以只要IO寄存器不改变,Q管脚将一直保持着高电平或者低电平,即你程序表现出来的写0就使管脚输出低电平。
更多CPU指令操作内容可浏览我的一个回答
http://www.zhihu.com/question/20388579/answer/14985333
总结一下:你的程序编写完后通过编译器将变成一堆二进制的机器编码—–>单片机对这些编码进行译码,知道你要对哪一个寄存器进行什么样的操作—–>对应的寄存器被写入正确的值,如果是IO管脚的话将根据时钟将寄存器的值输出到外部IO管脚。所以实际上单片机也就是一堆数字电路的组合,只不过我们人为的规定什么样的编码要进行什么样的操作而已。
— 完 —
本文作者:知乎用户(登录查看详情)
【知乎日报】
你都看到这啦,快来点我嘛 Σ(▼□▼メ)
此问题还有 23 个回答,查看全部。
延伸阅读:
小米 2 代的硬件配置真的有 1.5GHZ,四核 CPU 吗?
小米手机二代与一代最大的区别会是硬件方面吗?