微型打印机整机主要是指宽度小于84mm的打印机，包括POS打印机、税控打印机、ATM等设备。微型打印机也分为很多种类，其中微型热敏打印机主要由热敏打印头及其外围电路、主控制器（MCU）电路、电源供电、通讯接口电路以及人机交互五大部分组成。

本文提到的微型打印机控制系统以爱普特32位微控制器（MCU）APT32F1023E8M6为核心，芯片引脚图如下所示：

随着工业自动化的快速发展，相应的主控芯片成为趋之若鹜的一大市场，高性能的爱普特32位微控制器APT32F1023E8M6能适用于绝大部分应用。

APT32F1023E8M6在微型打印机中的主要功能：

1、APT32F1023E8M6 MCU通过控制步进电机，来实现走纸；
2、APT32F1023E8M6 MCU通过输入的数据是1或0决定发热元件是否发热，从而在热敏纸上产生要打印的点行；
3、APT32F1023E8M6 MCU通过ADC检测热敏电阻值来判断是否过热保护；
4、APT32F1023E8M6 MCU通过检测缺纸光耦输出来判断是否有纸。

爱普特APT32F1023E8M6采用高性能的C-Sky 32位CPU内核，最高工作频率为48MHz，高速嵌入式内存（Flash最高可达64K字节，SRAM可达4K字节），并广泛集成增强型外设和I/O口。提供标准的通信接口（I2C、SPI、UART），一个12位1MSPS转换速度的ADC，2个通用16位定时器。

APT32F1023E8M6微控制器工作在-40℃至85℃温度范围，1.8V至5.5V电源电压。这些特点使得APT32F1023E8M6 32位微控制器可广泛适用于不同的产品应用中，如监测设备、A/V接收机和数字电视、PC外设、打印机、可编程控制器等。

如今，微控制器的功能日渐强大，已经从早期的单片机转向基于SoC结构的MCU体系。在这个转变过程中，内核成为了决定一颗MCU的性能和应用场景的关键。比如我们常说MCU的位数就是根据内核来确定的，不同的内核代表了不同的MCU性能。例如，早期的8051就是8位单片机的典型内核，现在主流的Arm Cortex M系列则代表了32位MCU最常见的内核；Cortex M0+则是低功耗低成本MCU的标签；Cortex M7内核的MCU作为高性能微控制器的代表甚至可以进行部分视频处理应用，而PowerPC架构的内核则常见于汽车动力总成部分的MCU应用场景。

如何配置强大的CPU内核？

内核是一颗MCU中的主处理单元（也可以说是MCU的CPU），内核基本决定了一颗MCU半数以上的技术指标，因此对CPU内核进行配置就成为应用MCU的最关键步骤。今天我们就以东芝的TLCS-870/C1内核作为示例，带大家共同学习一下CPU整体配置的基本知识。

首先我们来认识一下微控制器的各个基本功能，如下图所示，CPU具有用于存放微控制器中各种数据和程序的存储电路以及用于执行计算的运算电路。其中各个部分功能如下。

PSW（程序状态字）：用于保存操作结果和指令执行结果状态的寄存器，由各种标志组成。

通用寄存器：用于储存数据的存储电路，根据存储电路的位置，通用寄存器分别称为W、A、B、C、D、E、H、L等。储存计算结果的地方称为累加器。在TLCS-870/C1中，W、A、B、C、D、E、H、L、IX和IY这十个寄存器具有累加器功能。

程序计数器（PC）：用于储存存储器地址以读取指令的存储电路。

ALU（算术逻辑单元）：用于执行计算的运算电路。

指令寄存器：用于暂时存储读取指令的存储电路。

指令解码器：对存储在指令寄存器中的指令进行解密，并将其发送到控制单元。

中断控制电路：用来控制中断功能。

在这些功能中，程序计数器（PC）是管理下一步要执行指令存储地址的寄存器。每次执行一条指令时，程序计数器指定的地址将进行＋n处理（1字指令为＋1，2字指令为＋2）。当在中断指令等情况下，PC将存储跳转目标地址。CPU从PC读取下一条要执行指令所在的地址，并依次执行。例如，如果PC中存储了0x8020（地址），则意味着CPU正在执行地址为0x8019的指令。如果从PC读取了地址0x8020，则CPU下一步要执行指令的地址0x8021将储存在PC中。这个过程可以参考图2所示的流程示意。

而通用寄存器可用于各种用途，例如累加器和数据处理。TLCS-870/C1有八个8位寄存器：W、A、B、C、D、E、H和L。这八个寄存器也可以作为16位寄存器成对使用：WA、BC、DE和HL。这些组合只适用于相邻的寄存器，例如，B和E、H和E等不能组合。此外，TLCS-870/C1还有两个16位通用寄存器IX和IY。这些寄存器主要作为访问存储器时的索引寄存器。

在CPU执行指令后，会有一个标志指示存储器的内容以及计算结果的状态。PSW（程序状态字）的作用就是收集这些标志。下图是A寄存器（00111110）和B寄存器（11100000）相加的例子。计算结果（100011110）本应储存在A寄存器中。但是，由于A寄存器只能储存8位，所以将进位标设置为“1”，并将进位标志保留为发生进位的信息。因此，在A寄存器中，存储不包括最高有效位1的（00011110）作为计算结果。例如，如果计算结果是（100000000），则在进位标志中设置1，（00000000）储存在A寄存器中，所以在零标志中设置1。

今天我们跟大家一起了解了微控制器的CPU部分功能单元和基本指令执行的知识，下一节我们将带大家一起认识另一个CPU配置的关键环节“中断处理”。请大家持续关注哦～

无处不在的嵌入式技术已经应用到信息社会的方方面面，其中，嵌入式微控制器因其体积小、可靠性高、功能强、灵活方便等特点，在这个万物互联的时代扮演着越来越重要的角色。嵌入式技术的标志就是用某种语言（如Ada、C/C++、Modula-2等）在嵌入式软硬件开发环境中进行开发。区别于传统的通用计算架构，嵌入式运行的是固化的软件，用术语表示就是固件（firmware），终端用户很难或者不可能改变固件。

微控制器就是最能体现嵌入式系统将软件和硬件紧密结合在一起的典型应用，它充分发挥了软件和硬件的各自优势，开发者不仅需要将软件的程序执行在特定的硬件和相关辅助电路上呈现出实际效果，还需要通过调节、变换软件指令，实现对有限的硬件资源进行最大化的利用，并采用相同的硬件结构满足不同用户的特定需求。可以说，如果把嵌入式系统的任务比作一个人，那么软件就是我们的意识和思维，硬件就是我们的躯体和四肢，软件和硬件是组成整个嵌入式系统不可或缺的两个部分。

我们在前面的芝识课堂中介绍了微控制器的硬件电路基础及其历史和五个要素，今天我们带大家一起走进微控制器的核心控制部分，即控制微控制器运作的软件和实际进行任务执行的硬件。如前面分析可知，在一个典型的嵌入式微控制器为核心的系统中，软件和硬件的作用是相辅相成密不可分的，要实现完整的产品系统，需要将硬件（即设备本身）与运行其功能的软件（程序）相结合，才能实现涉及的目标。

我们可以通过具体的应用案例来分析微控制器软硬件的配合分工。在一个典型的电饭煲应用中，嵌入式微控制器作为核心硬件，通过输出不同的信号，指挥着整个系统硬件执行不同的功能，在软件方面，通过编写程序，并将程序嵌入到微控制器中，对电饭煲进行控制。比如通过输出10000110代表显示煮饭的时间，输出00010001代表开始煮饭的过程，10001000代表煮饭时间结束关掉加热，而用10101010显示煮饭的实际米量等……针对不同功能的电饭煲，开发者可以通过更改程序，轻松地进行功能的增减，而无需改动电饭煲的硬件设计，从而让整个硬件方案变得更为普适。

那么微控制器的操作机制是怎么样的呢？我们可以从下图中看到，程序操作微控制器时，CPU读取写入存储器中的程序，并根据指令工作，具体的流程如下：

1. CPU从指定的存储器地址读取指令；
2. 其指令在CPU中被解密；
3. 它按照指令工作。（在右侧下面的示例中，执行“数据输出到输出端口”）
这样，如果完成一个任务，就从存储器中的下一个地址读取下一条指令，然后，微控制器重复1到3的操作。

现在我们知道微控制器是通过预先编写的程序来进行信号输出，从而指挥系统实现不同的功能。那么，控制硬件的程序又是如何编写的呢？在下期的芝识课堂中，我们将给大家详细介绍微控制器的编程语言，敬请期待哦！