代码是如何控制硬件的？
比如说在单片机中，你写 0，它输出低电平。
按时间排序
软件本来就在那里，不过是程序员把它找了出来。
说再多也太抽象，直接看图。从高级语言网下到晶体管开关都有直接的映射关系，于是代码就这样控制硬件了。详细说一下，高级语言可以通过编译器转换成汇编语言。汇编语言就是硬件的指令，可以直接转换成。而这些010101就是电路中的低电平和高电平。这些电平控制开关的打开关断，于是各种组合就产生了复杂的逻辑电路。
C或者汇编语言经过编译器翻译后对应的是指令或机器码。指令对于硬件来讲就是就是一定格式的0和1;不同功能的指令就是01的顺序不同。0和1 在硬件内部对应的高/低电平；用电平来控制电平就容易理解了； 当然内部的逻辑还是比较复杂的。宏观上来讲，程序就是对硬件所下命令集合；硬件执行不同的01组合，实际上是用电平控制电平实现运算和控制。说的还是多了.
如果你想研究单片机，这个想法是对的。想了解全这个原理你至少得看三本书 模电基础 数电基础 计算机原理。现在我只给你回答这个问题，用逆向的方式。想要单片机输出低电平，连接引脚和地的mos管导通，连接mos栅极的触发器输出电平(就是在这里数字信号转化为模拟信号的)想要触发器工作就需要一个时钟信号一个电平信号，时钟信号由cpu时钟分频得到，电平信号由连接该io口的ram提供，ram连接到单片机的总线上(总线是连接cpu flash ram 外设的一串导线)总线上的信号就是cpu读取flash里的代码(在这里代码转化成了电平信号)然后送到ram的。逆向说的原因这样是从简单的模拟器件到逻辑门触发器ram 到复杂的cpu。中间有很多东西都没说，多说无益，但是不代表没有。爪机码字，累觉不爱
你让单片机做什么，前提是单片机内部的电路自己能做。剩下的就是你要用合适的语言告诉只懂二进制的数字电路了。过程即: 汇编——&二进制——&电路简单来讲，二进制——&电路，由单片机实现，汇编——&二进制，由单片机上的cos系统实现。举例说，单片机使用者输入add a,b时，cos就把指令和数据全部转换成二进制，并传递给芯片内部。芯片内部的数字电路都是按照二进制思想设计的，在得到二进制代码后，add对应的电路就会进行运算，并输出结果。回答完毕。
代码控制计算机io，对外有A/D和D/A等转换接口，即可控制相应的系统
我也来凑个热闹，我就从下往上说吧。加法是怎么做的？1+1=(1)0，0+1=1,0+0=0,1+0=1，所以先忽视掉进位，本位上的加法就是异或的结果。如果三个数据（加一个进位数据），那就是抑或两次。把这个电路扩展，就可以得到一个加法器（多少位不定）。加法器就会有两个输入，一个输出。让这个加法器只有在想让他动的时候动，那就用一位1/0（高低电平来控制）。输入的两个数据就可以先存在比如说：RS触发器里。这样的话，在想让两个数加在一起的时候，他们就会加在一起。我们控制的就是一个使动信号和两个输入数据。现在就有了一个加法器，还可以做出乘法，除法，输出，各种各样的电路，每个电路有一个自己的控制信号，以及需要输入的数量，位数要求。根据这些电路，给他符合要求的内容，他就可以完成对应的工作。然后你就可以输入一个数字，他就会对应一种操作（可以通过译码器实现），以及他需要的输入，就可以用这一块的功能。比如加法，你就会输入三个数字，假设都是8位的话XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX就有这么长。之后，就有了助记符（汇编语言，就是这个了），就可以ADD两个数了。之后助记符会直接被翻译成一串数字进行传输。（当然，处理器要做的内容还有很多，取地址，取下一条指令什么的）代码的话最后会经过各种操作，最后就是汇编语言啦，那之后就可以做该做的事情了。
这问题其实很神奇，应该问的是硬件上为什么能运行代码。而不是代码为什么控制硬件。简单说，所有的代码都对应到cpu指令，而cpu指令对应于电路中的各种电平和晶体管的状态变化。形式和实质，形而上还是形而下，在软件里都有很真实的体现。
这个想必作者应该不是这个it行业的吧，用代码控制硬件是基本上所有家电要运作所需要的步骤。主要是各种类型的单片机去驱动硬件。单片机是一个相当于微型计算机，一个小型cpu用来存储数据。然后，通过用c或者汇编语言编程，最后烧录进单片机里头，驱动硬件设备。 最后达到你想要的硬件效果。大二自学单片机，如有不妥，请多多包含。希望对你有帮助。
貌似回复的人都没有做过硬件啊。站在EDA（可编程的硬件芯片）的角度来说，只要给我足够的芯片空间，所有的软件代码都可以通过硬件方式来实现。这里说的芯片空间不是内存，而是芯片内部的逻辑门数量。举一个例子，mp3解码是软件算法，但是市面上的mp3播放器都是硬件芯片直接解码的。就是软件代码的硬件话，如果有耐心，不考虑稳定性和规模问题，整个操作系统都可以用硬件实现。当然现在的硬件系统为了方便设计，也都是用软件语言来描述的，放到FPGA之类的芯片里做功能测试，没问题了再画图流片。可以查一下一种叫NIOS的系统，很有意思，用软件代码描述硬件结构，创建一个CPU只要点点鼠标添加模块就行，然后在内部生成总线等等。我提这个系统的目的就是：有兴趣有时间的朋友可以买套开发板试试看。体验一下所有的软件代码都可以用硬件直接实现，而现在硬件又是用软件代码描述的。【回归主题】，代码是如何控制硬件的，其他回答已经解释到汇编代码这一层了，那么你可以想象，内存地址中，有部分区域是直接和外部硬件电平同步的，这部分内存是高电平，对应引脚就变成高电平。大家回过头来想想操作系统里面的内存映射和XP系统的3G空间限制，剩下的1个G有部分就是分给各种硬件设备了。前面的说明对于专业做硬件的可能不是很严谨，但相对容易理解吧。就是部分内存空间和外部硬件是捆绑对应的。再扩展讲网卡芯片的控制，就是有一部分内存空间是映射到网卡上的，需要向指定IP发送一段数据，只要按照一个序列朝内存中映射到网卡芯片的地址空间写入数据就可以，剩下的网卡芯片会把数据转换成网络信号发送出去，并且完成校验等工作。（实际情况很复杂，简化略过很多细节）
我来努力写一个让外行人也能看懂的答案。但前提是你得知道啥是多米诺骨牌。首先，硬件是由各种“门”组成，“门”是个术语，不懂没关系，可以把一个“门”看成是一个多米诺骨牌，它被推倒后能把下一张骨牌推倒。看过多米诺骨牌视频的都知道，骨牌的巧妙摆放再配合各种机关的话，在推倒后是可以实现许多种功能的，比如演奏音乐，控制灯光甚至开动汽车啦等等。假设在一个大房间里，已经摆放了这样一堆堆的多米诺骨牌，每一堆骨牌被推倒后，都能实现出特定的功能，但人是不能进来这个房间的，这些骨牌只能靠房间里的一个机械手来推倒。然后，在房间外面，摆放着有限的几块骨牌，人可以按照不同的排列组合推倒这些骨牌，然后房间里面就会有个机械手按照人的想法来推倒不同的骨牌，实现各种功能。但是，有时候，人想实现的功能太复杂了，光靠控制机械手推倒骨牌的话，要推倒成千上万块骨牌，太累，那么一种思路是：在房间里事先摆放更多，更复杂的骨牌，这叫增加硬件，但这样很不灵活，只能解决部分问题。另一种思路是：人每次都临时控制机械手在房间里摆放新的骨牌，然后这些骨牌被推倒后，就可以一次性触发更多的骨牌被推倒。但实际上房间里并没有新的骨牌，房间里已经摆放了一大堆专用的骨牌，然后机械手只是重新修改了这些骨牌摆放的位置而已。这个房间，就是一台电脑，那些已经摆放好的骨牌，就是硬件，按照你的意愿推倒一张骨牌，造成连锁反应，实现你想要的功能，叫做控制，通过机械手重新摆放的骨牌，就是软件。那一堆控制机械手的多米诺骨牌，就是你的鼠标键盘。
要理解代码如何执行的，需要两方面的知识:1.数字电路基础，在这门课程里面你将会学习最重要的3块知识，组合逻辑电路，时序逻辑电路，SRAM存储器结构。2.计算机组成原理，在这门课程里面你将会学习到CPU的组成(包括各种寄存器，译码器，ALU）。组合逻辑电路是最基本的门电路，如下图(不必理解这个图，只是为了回答不会太抽象而引入的)，特点是给定输入马上产生输出，比如最简单的与门，同时输入高电平，会立即输出高电平。如果撤去输入的信号，则输出也立马消失。组合逻辑的这种无时延的特性，适用于作为控制结构，比如机器人手臂的控制。时序逻辑电路是在组合逻辑电路的基础上，引入反馈，即将输出信号接入到输入信号中，这样做的结果就是当电路中输入信号消失后，电路的输出状态还能保持一段时间。最基本的时序逻辑电路叫做触发器，如下图所示(不必理解这个图，只是为了回答不会太抽象而引入的)，通常会利用时序逻辑电路的延迟输出特性，来锁存数据，也就是所谓的寄存器。SRAM存储器，是最简单，最快速，同时成本也最高的存储器。基本上SRAM存储器就是由单个1bit的寄存器排列起来形成的大容量结构。在早期的电脑中，内存就是SRAM，CPU直接从里面读取所需要的指令和数据。CPU的组成，CPU是一个在统一时钟脉冲下，时序电路和组合逻辑电路组成的，复杂的数字电路系统。CPU中的ALU(逻辑运算单元)是一个典型的组合逻辑电路，ALU两端的输入是寄存器，寄存器和译码器是典型的时序逻辑电路。时钟脉冲的波形如下图所示(不必理解这个图，只是为了回答不会太抽象而引入的)，简而言之就是一个按照固定时间输出高低电平的装置:ALU如下图所示:理解了上述知识，下面以51单片机亮灯的例子来讲解软件控制硬件的流程，假定51的输出端口P0.0 ~ P0.7。代码要做的事情是完成2+3的运算，并且通过P0口亮灯来显示二进制5.写入软件二进制代码到SRAM -& CPU加电后，在第一个高电平会自动从SRAM的零地址处读取第一条指令，这是一条ADD操作，用组合逻辑电路进行进行译码工作，CPU立即理解了这条指令是要进行加操作，随后会设置一个标志寄存器，指示在接下来的2个高电平处分别取接下来的2个操作数2和3，同时指示ALU做好ADD计算的准备 -& 第二个高电平到来后CPU译码器按照标志寄存器的指示，读取第一个操作数2，并存入寄存器B -& 第三个高电平到来后CPU译码器接着按照标志寄存器的指示，读取第二个操作数3，并存入寄存器ACC -& 第四个高电平到来后ALU执行ADD运算，并将结果存入P0寄存器，P0寄存器被设置后，发光二极管立即按照高低电平的不同或明或暗，显示出5的二进制。在这里一个2+3的操作被硬生生的分成了4个时钟周期，可能大家会觉得这个太繁琐了，为何不能一次性搞定呢？首先CPU的位数有限，一次只能读取8位的代码，而刚才的2+3这个指令存储在SRAM中必然不止8位，因此CPU至少要分2次读取。为啥不能在第二次读取后立即进行ALU运算，而是需要单独给一个时钟周期让ALU进行运算呢？这个就涉及到组合逻辑电路的延迟问题，延迟是指组合逻辑电路从开始输入，到产生稳定的输出，需要一个极短的时间t，如果时钟脉冲低于这个时间t，那么就会造成组合逻辑电路输出到寄存器中的值是错误的，比如本来要输出1,但因为在电路输出还没到1的时候，就让寄存器锁定了数据，因此寄存器实际存储的是0.要做到第二次读取后就进行ALU运算，要求将译码器的输出作为ALU的输入进行运算，假设译码器输出延迟为n，ALU的输出延迟为m，则n+m加起来可能超过一个时钟周期，这样子会造成CPU内部的输出不稳定。由此联系到CPU的超频，为何CPU不能任意时钟频率进行超频，实际上也是因为内部组合逻辑电路的速度是有限的，当时钟频率越高，留给组合逻辑电路达到稳定态的时间越短，等到超出某一频率的时候，CPU内部的工作就将是不可预测的。
我也写一个，从历史发展角度吧，最终的驱动力大概是：人类的懒惰。硬件上有针脚，这个针脚只接受高低电平，有一部分针脚是用于控制的，有一部分针脚是代表业务数据的。最开始，控制硬件直接给针脚高低电平；后来由于人类比较懒，所以把高低电平用0和1来代替了，这样我就不用直接去考虑哪些电平是控制位，哪些是数据位，只要给他们一个排序就好，这样一串的数字就能代表我们打算传入哪个控制信息和业务信息；后来还是由于人类比较懒，这些的数字太晦涩难记了，我为啥不用某些人类可以理解的语言例如ADD来代表加法这种特定的控制信息呢，于是就有了汇编；后来还是由于人类比较懒，各个厂商在硬件方面的竞争导致自己使用自己的方言来表述，没有统一的标准，于是那些懒人就考虑使用一个高级点的工具来翻译成各个厂商的方言，于是就有了C；还是因为懒，有了C，有了编译器，有了分时系统，人们还是不满足，因为他们发现GUI这个好东西更加贴近和迎合个人市场，可能需要更加贴近个人的工具来帮助人们进行开发工作，于是就有了C++/JAVA/C#；所以你现在看到的代码可能由于懒惰的人类为了以上各种原因，必须在以下几个工具的相互合作下才能与硬件打交道：解释器、编译器、汇编器、连接器、加载器、虚拟内存、总线、IO。
基本原理1 把要控制的硬件映射到内存地址.2 存取该内存地址
很简单，软件生来就是用来控制硬件的！代码不能直接控制硬件，因为代码≠软件，但是通过编译器和解释器代码也同样可以做到这一点。从本质讲，软件并不真是软的，它也对应着物理世界的变化。来看看两个基本硬件：硬盘和键盘。软件在硬盘中不过表现为一组磁粒子的状态而已，也就是说它实际上也是以硬的方式存储的，而键盘就更加直观了，无非是一百多个开关而已。硬盘中的信息和键盘的指令以高低不同或正负的电流传送到CPU和内存中，其实质都是在发送开关信号。另一个例子，早期计算机使用纸带作为输入，软件可以人工刻写在纸带上再送入读取纸带的机器，这个机器再把信息传送给计算机。有孔的地方表示0，没有孔的地方表示1，也可以反过来。至于题目中提到的0，它并不直接和数学中0对应，而是一个记法，一个规定。把0定义为开关关，1定义为开关开，仅此而已。也就是说问题的补充描述是颠倒了因果，不是因为写了0才输出低电平，而是低电平的定义本来就是0。不过这个说法并不严谨，实际上把高电平定义为0也是完全没有问题的！
首先，机器硬件一般都有一套指令集，比如“指令线路是0x05的时候，输出数据变为0x88”。最简单的指令集可以直接把针对不同命令的不同输出做成一张查找表，翻译成逻辑电路，就像Y=AB+BC这样，或者搞一块RAM，让输入成为地址，输出成为对应地址存的数据。这样就实现了“向机器输入一个命令，它会做出对应的动作”的功能。那么软件代码里的函数又是如何变成机器指令的呢？简单地来说，每一行软件代码在编译的时候，都通过编译器最终生成了若干条硬件指令，比如read()是把文件读取到内存，printf()是输出到控制台（其实最终是显示器上图像的改变），发声类API使得声卡发出特定声音，等等等等。同样的，你所说的单片机的电平改变也属于硬件上的一种动作。在你编写了软件代码之后，你的代码会被编译器编译成机器硬件的指令，而当编译器遇到“让电平变为0”的代码后，自动就翻译成了对应线路电平拉低的机器指令。
代码-&操作系统（驱动）-&CPU-&总线-&device controller-&device关键在于驱动和HAL
代码是如何drive硬件的，当然是有driver啦。连接代码和硬件的，不管叫做驱动（driver），还是叫做接口（interface），抑或叫做开发包（development kit），都是起到让代码控制硬件的作用。想像坐在汽车里打一下方向，通过一系列机构的作用轮子转向了你想要的方向，你是如何控制汽车的？再回头看你通过一句代码使单片机某个端口输出了高电平，也是一个道理，中间有一系列复杂的“机构”在起作用。这些机构是什么？1、编译器：把高级语言变成机器语言。2、指令集：cpu根据指令集规则按照机器语言做动作。3、外围设备：根据cpu的指令实现具体功能的模块，比如一个端口是推挽输出还是上拉输出，这些事情都是外围设备具体实现的。除了单片机，有时还可以通过代码控制连接在pc上的硬件，这都是由驱动程序实现的。比如你要往硬盘里存一个文档，应用程序会把你的行为翻译给windows（这通过windows的sdk或api）windows又把行为告诉硬盘（通过硬盘驱动程序）硬盘又告诉磁臂磁头如何运作达到目标，就是这样一个过程。以上。
刚考完计算机组成原理对单片机也略懂一二所以在这里给大家展示一下我对题主疑惑的解答首先，题主说写0就会输出低电平那么我们就用代码展示一下怎么会显示低电平我把题主的意思先用单片机C语言写出来可以在keil中运行的#include “reg52.h”
sbit p1.0 = P1^0
void main()
好了，题主说在单片机控制里，写0就会输出低电平，是这样的。
先看什么是单片机：如图1题主说的输出低电平就是在其中的一个引脚上输出低电平我想看不懂代码的人也能够看到代码第七行里，p1.0这个变量被赋予了0值那么咱们深入的看一下给他赋0值单片机内部发生了什么变化
首先给大家展示一下单片机一个引脚内部到底是什么东东如图2左边的大家就不用看了右边给大家解释一下，最右边的就是引脚了虽然引脚是一个，但是大家可以看到右边是有两个装置的，上边的装置是用来保持内部输出到引脚的电平不会被外部的信号所干扰。下边的装置会把从外部收集来的信号临时存储起来，这里存的不是0就是1。怎么判断？大于某一电压就是1，小于某一电压就是0。这两个装置互不干扰。第七行的代码就是将某一引脚输出低电平并用上边的保持元件将其维持到低电平。那么，就有人想问了，为什么写成这样单片机就会认识呢？还会奇怪为什么单片机认识的语言和程序员认识的语言一样呢？这里就牵扯到了计算机组成原理了。我就简单的介绍一下：首先，我写的这段代码会在一个软件里运行，这个软件会编译我的代码形成枯燥难懂但是70年代时会被人认为高大上的汇编语言，类似这样的（除绿色字部分，解释用的）：如图3这还不够，形成这样的语言会让计算机中的低等编译器认识，低等编译器会将代码翻译成如下图所示的东东如图4注意，这是16进制的数，具体怎么转化为二进制我就不详细展开了。为什么要编译成图3的语言再编译呢？说白了我感觉就是跟水厂一样，水厂把我制作的水放到一个通用的大水管里然后通到不同单片机的家里，单片机按照自己家的情况把水引到厨房等地。（就是这样吧 - -）那么，我们就可以让单片机或者叫做计算机来执行这段代码了。对不起，现在才进入到计算机组成原理（对不起计组老师）现如今，大家所用到的计算机都是冯诺依曼型计算机。什么是冯诺依曼型计算机？书上解释说：采取存储程序的方式让控制器从存储器中读取二进制并解释然后让运算器去计算数值。
我来再解释一下，首先让我们了解运算器是什么东东如图5最下面的就是运算器，运算器能够进行加减乘除逻辑运算，控制器会从存储器中读取数据放到上图运算器上边的框框里，一个框框放一个数据。怎么放？看到左右的两条道道了吗？数据会在控制器的控制下被放到这些框框里，当然控制器会控制最下面的运算器做出各种运算然后放回到上边的框框里那么数据是怎么回去的呢？废话，当然是怎么来就怎么滚了，通过左右两条道道啊亲让我们来解释一下最开始楼主说的输出低电平，上边的框框有一些是不能随便放数据的，这些框框用来引出引脚，即有些框框里的数据连接着引脚啊亲讲到这里，我想我已经比较清楚的解释了0是怎么控制低电平的了。
如果哪些地方没讲明白，大家可以交流一下，我会再详细讲讲我理解的一些内容。这是我第一次在知乎上答题，有什么冒犯的希望大家见谅啊。
无论是硬件、软件、还是生物体， 都有它自身的规律，
你自己的身体肌肉会自由活动，这也是一种代码， 也是“用代码控制硬件”的一个例子，几千万年前形成的东西尚且有如此的功能， 那么20世纪的新发明，能够用代码控制硬件， 毫不出奇， 不过是运用了自然界的规律罢了！
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你可能喜欢基于单片机的自动量程切换电压测量系统设计
10:03:47&&&来源:eechina &&
在电子系统设计调试过程中，电压测量往往是一个测控或测量系统中不可缺的项目。对于电压测量，若其在一个小动态范围内变化，则无论电平高低，要做到精确测量并不困难。但当被测量在宽动态范围内变化时，例如从mV级甚至&V级到V级，做到测量误差均匀的控制在一定范围之内，常用的方式是切换量程，即指定测量范围，例如常用的数字电压表等仪器。然而在许多情况下为了保证测量的实时性，测量时不可能变换测量通道的量程，因此要在整个电压变化范围内做到精确测量就凸显出其重要性。本文基于MCU&AT89C51控制，实现了一种自动量程切换的电压测试系统。
1 电压测量原理及系统组成
为了对不同量级的电压信号进行测量，对输入信号进行放大时就不能采用相同的增益倍数。系统要求能根据不同信号幅值，自动选择相适应的增益倍数。在本方案中采用单片机判断输入电平的量级，通过通道选择开关，控制前级放大器的增益系数，使其输出符合后级ADC的输入电平要求。再通过MCU对采样结果计算分析，将得到的结果显示在LED显示器上，可以通过按键控制测量的起始状态，默认状态下为一直处于测量状态。为消除信道在不同温度、湿度等状态下对测量的影响，增加了基准电压自校准功能，其测量系统框图如图1所示。
2 系统硬件电路
2．1 前级程控放大电路
由于输入信号最小为&V级，对于前级放大器的要求很高，需要有合适的温度系数、噪声系数等。目前一些方案中多数采用斩波放大器。本文采用ADI公司的具有超低失调、超低漂移和偏置电流特性的宽带自稳零放大器AD8628，可提供自稳零或斩波稳定放大器才具有的特性优势，将低成本与高精度、低噪声特性融于一体。AD8628的失调电压仅为1&V，失调电压漂移小于0．005&V／℃，噪声仅为0．5&V峰峰值，因而适合不容许存在误差源的应用。其在工作温度范围内的漂移接近零，对位置和压力传感器、医疗设备以及应变计放大器应用极为有利，可以利用AD8628提供的轨到轨输入和输出摆幅能力，以降低输入偏置复杂度，并使信噪比达到最大。具体电路如图2所示。
该部分中，实现增益控制主要依靠通道选择，本方案中采用四通道选择器ADG804，该器件导通电阻小于0．8 &O，单电源供电，封装小，温度适应性强，通过地址线A0和A1选择导通路。单片机I／O口送数至ADG804的地址输入端，选择不同的反馈电阻值RF，通过式(1)得到不同的放大增益系数G，进而确定事先定义的不同档位的切换。
G=Vo／Vi=Rf／Ri (1)
2．2 ADC变换电路
选择使用AD775作为本方案中的A／D变换器。AD775是一款CMOS、低功耗、8位、20 MSPS采样模数转换器(ADC)，内置采样功能和片内基准电压偏置电阻，可提供完整8位ADC解决方案。它采用流水线式或乒乓两步式FLASH架构，可提供最高35 MHz的采样速率，同时保持极低的功耗(60 mW)。该器件融合了出色的微分非线性(DNL)、高采样速率、低差分增益与相位误差、极低功耗以及+5 V单电源工作等特性，其参考电阻可采用多种配置方式进行连接，以处理不同的输入范围。与传统的FLASH型转换器相比，低输入电容提供易于驱动的输入负载。图3给出ADC的外围电路以及和MCU数据传输的连接关系。
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编辑：什么鱼
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