单片机程序里面，经常听说底层，中间层，应用层，什么意思？ 51单片机也需要这么分层吗？

一般当程序比较大、功能比较繁多，需要进行结构化程序设计的时候，才会进行分层。分层的好处是可以将应用与硬件剥离，当硬件发生变更（移植，设计更改）时只需改动底层以及少量中间层；当需求发生变更时只需改动上层以及少量中间层。

底层一般是直接访问硬件的接口，以串口而言如寄存器 *** 作函数；中间层一般是在底层与上层之间进行数据及信息的转换，以串口而言如封包/拆包/消息产生/消息响应；上层一般面向应用，在很少考虑硬件实现的前提下以通用的方式实现所需的功能，以串口而言如printf。

分这么多层是为了不同程度的开发人员可以同期工作的原因。比如说，底层就雇佣一个特别熟悉芯片和硬件的人做，中间层大概要找比较熟悉应用的人来把硬件功能来做扩展，应用层就随便抓一把人来开发了。

这样，多个项目可以公用一个硬件层，有两到三组中间层的支持工程师，然后每个项目各有一组应用工程师就好了。51也可以这样做，这和效率无关，层做得好，执行效率不会影响很大，开发效率提高很多。

扩展资料：

单片机的应用：

1，通用专用：

这是按单片机适用范围来区分的。例如，80C51是通用型单片机，它不是为某种专用途设计的；专用型单片机是针对一类产品甚至某一个产品设计生产的，例如为了满足电子体温计的要求，在片内集成ADC接口等功能的温度测量控制电路。

2，线型应用：

这是按单片机是否提供并行总线来区分的。总线型单片机普遍设置有并行地址总线、数据总线、控制总线，这些引脚用以扩展并行外围器件都可通过串行口与单片机连接，另外，许多单片机已把所需要的外围器件及外设接口集成一片内，因此在许多情况下可以不要并行扩展总线，大大减省封装成本和芯片体积。

3，控制型应用：

这是按照单片机大致应用的领域进行区分的。一般而言，工控型寻址范围大，运算能力强；用于家电的单片机多为专用型，通常是小封装、低价格，外围器件和外设接口集成度高。 显然，上述分类并不是唯一的和严格的。例如，80C51类单片机既是通用型又是总线型，还可以作工控用。

单片机的内部结构

单片机是把微型计算机的主要组成部分CPU、存储器、输入／输出接口等集成在一块超大规模集成电路芯片上。

它是由CPU系统、程序存储器、数据存储器、各种I/O端口、基本功能单元(定时器/计数器等)组成。

1．CPU系统

CPU系统包括有CPU、时钟系统、复位、总线(BUS，即信号的公共通道)控制逻辑。

(1)CPU

单片机中的CPU与微型计算机中的CPU有所不同，它的特点是，面向控制、面向嵌入系统、面向单芯片化。

(2)时钟系统

时钟系统用于产生单片机工作所需的时钟信号。它必须满足CPU及单片机内各单元电路对时钟的要求。时钟振荡器的工作频率一般在1.2～12MHz。

(3)复位电路

复位电路应满足上电复位、信号控制复位的要求。

(4)总线控制逻辑

总线控制逻辑应满足CPU对内部总线和外部总线的控制要求。

2．程序存储器

程序存储器是一种只读存储器ROM(Read Only Memory)，用它来固化单片机的应用程序和一些表格常数。单片机生产厂家按单片机内部程序存储器的不同结构，形成单片机的不同结构类型，计有：

(1)Mask ROM型 (2)EPROM型 (3)ROM less型 (4)OTP ROM (5)Flash ROM(MTP ROM)型

前三种程序存储器的单片机是早期的产品，目前EPROM、ROM Less型已较少使用。

3．数据存储器RAM

RAM是一种可读写的存储器，也叫随机存储器。单片机内部的RAM除了作为工作寄存器、位标志和堆栈区以外的单元都可以作为数据缓冲器使用，存放输入的数据或运算的结果。

由于单片机主要是面向测控系统，所以单片机内部的数据存储器容量较小，通常不多于256字节，而且都使用静态随机存储器SRAM(Static Random Access Memory)。

4．各种I/O端口

I/O端口是计算机的输入、输出接口(T是输入，O是输出之意)。单片机中的I/O端口都是芯片的辅入/输出引脚。这些I/O端口，可分为以下几种类型：

(1)总线输入／输出端口

(2)用户I／O端口。由用户用于外部电路的输入／输出控制。

(3)单片机内部功能的输入／输出端口。例如，定时器／计数器的计数辅入、外部中断源辅入等。

为减少单片机引脚数量，一般I／O口都有复式功能。例如不使用外部总线时，总线端口可出让给用户做辅入／辅出端口用。

从I／O口的结构上还可以分为并行I／O口，即多位数据一起输出或输入，这种形式传送数据速度快但使用的引脚多。另—种I／O口称为串行I/O口，即传送数据是顺序输出或输入，这种形式可大大减少I/O口的引脚数，但传送数据较慢。

5.基本功能单元

基本功能单元是为满足单片机测控功能而设置的一些电路，是用来完善和扩大计算机功能的一些基本电路，如定时器／计数器，中断系统等。定时器/计数器在实际应用中作用非常大，如精确的定时，或者对外部事件进行计数等。

通用型：将可开发的资源（ROM、RAM、I/O、 EPROM）等全部提供给用户。

专用型：其硬件及指令是按照某种特定用途而设计，例如录音机机芯控制器、打印机控制器、电机控制器等。 根据总线或数据暂存器的宽度，单片机又分为1位、4位、8位、16位、32位甚至64位单片机。4位MCU大部份应用在计算器、车用仪表、车用防盗装置、呼叫器、无线电话、CD播放器、LCD驱动控制器、LCD游戏机、儿童玩具、磅秤、充电器、胎压计、温湿度计、遥控器及傻瓜相机等；8位MCU大部份应用在电表、马达控制器、电动玩具机、变频式冷气机、呼叫器、传真机、来电辨识器（CallerID）、电话录音机、CRT显示器、键盘及USB等；8位、16位单片机主要用于一般的控制领域，一般不使用 *** 作系统， 16位MCU大部份应用在行动电话、数字相机及摄录放影机等；32位MCU大部份应用在Modem、GPS、PDA、HPC、STB、Hub、Bridge、Router、工作站、ISDN电话、激光打印机与彩色传真机； 32位用于网络 *** 作、多媒体处理等复杂处理的场合，一般要使用嵌入式 *** 作系统。64位MCU大部份应用在高阶工作站、多媒体互动系统、高级电视游乐器（如SEGA的Dreamcast及Nintendo的GameBoy）及高级终端机等。

8位MCU工作频率在16~50MHz之间，强调简单效能、低成本应用，在目前MCU市场总值仍有一定地位，而不少MCU业者也持续为8bit MCU开发频率调节的节能设计，以因应绿色时代的产品开发需求。

16位MCU，则以16位运算、16/24位寻址能力及频率在24~100MHz为主流规格，部分16bit MCU额外提供32位加/减/乘/除的特殊指令。由于32bit MCU出现并持续降价及8bit MCU简单耐用又便宜的低价优势下，夹在中间的16bit MCU市场不断被挤压，成为出货比例中最低的产品。

32位MCU可说是MCU市场主流，单颗报价在1.5~4美元之间，工作频率大多在100~350MHz之间，执行效能更佳，应用类型也相当多元。但32位MCU会因为 *** 作数与内存长度的增加，相同功能的程序代码长度较8/16bit MCU增加30~40%，这导致内嵌OTP/FlashROM内存容量不能太小，而芯片对外脚位数量暴增，进一步局限32bit MCU的成本缩减能力。 下面以51单片机为例（MCS-51系列MCU是我国使用最多的单片机），根据其内部存储器的类型不同可以分为以下几个基本型：

1.无ROM型 ：8031

2.ROM型：8051

3.EPROM型：8751

4.EEPROM 型：8951

5.增强型：8032/8052/8752/8952/C8051F

MCU按其存储器类型可分为无片内ROM型和带片内ROM型两种。对于无片内ROM型的芯片，必须外接EPROM才能应用（典型芯片为8031）。带片内ROM型的芯片又分为片内EPROM型（典型芯片为87C51）、MASK片内掩模ROM型（典型芯片为8051）、片内FLASH型（典型芯片为89C51）等类型，一些公司还推出带有片内一次性可编程ROM（One Time Programming, OTP)的芯片（典型芯片为97C51)。MASKROM的MCU价格便宜，但程序在出厂时已经固化，适合程序固定不变的应用场合；FLASH ROM的MCU程序可以反复擦写，灵活性很强，但价格较高，适合对价格不敏感的应用场合或做开发用途；OTPROM的MCU价格介于前两者之间，同时又拥有一次性可编程能力，适合既要求一定灵活性，又要求低成本的应用场合，尤其是功能不断翻新、需要迅速量产的电子产品。

由于MCU强调是最大密集度与最小芯片面积，以有限的程序代码达成控制功能，因此当今MCU多半使用内建的MaskROM、OTP ROM、EEPROM或Flash内存来储存韧体码，MCU内建Flash内存容量从低阶4~64KB到最高阶512KB~2MB不等。 MCU根据指令结构又可分为CISC(Complex Instruction Set Computer,复杂指令集计算机)和RISC(Reduced Instruction Set Comuter,精简指令集计算机微控制器)

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