项目1单片机嵌入式系统原理和应用(贾好来)单片机嵌入式系统简介

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1、1单片机嵌入式系统原理和应用第1章单片机嵌入式系统简介2主要内容1.1单片机嵌入式系统定义1.2嵌入式系统中的处理器1.3单片机的类型1.4ATMEL公司生产的单片机1.5嵌入式系统中的操作系统1.6嵌入式系统和单片机发展趋势附录1学习单片机应用系统需要明确的问题31.1单片机嵌入式系统定义1.1.1通用计算机系统和嵌入式系统4通用微处理器vs.单片机通用系统vs.嵌入式系统注意:嵌入式计算机系统的资源要比通用计算机资源少得多，例如，通用计算机系统的内存通常为几个GBytes，而嵌入式系统的内存容量从几十

2、Bytes到几十或几百Kbytes不等；嵌入式系统发生故障的后果要比通用机的后果严重的多；嵌入式系统一般采用实时系统；嵌入式系统得到多种微处理器体系的支持，而通用机仅有Intel、AMD等少数厂家微处理器的支持。51.1.2嵌入式系统定义嵌入式系统是“控制、监视或者辅助装置、机器和设备运行的装置”(devicesusedtocontrol,monitor,orassisttheoperationofequipment,machineryorplants)。从中可以看出嵌入式系统是软件和硬件的综合体，还可以

3、涵盖机械等附属装置。目前国内一个普遍被认同的定义是：以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。6首先，嵌入式系统是面向用户、面向产品、面向应用的，它必须与具体应用相结合才具有生命力、才更具有优势，换句话说，嵌入式系统是与应用紧密结合的，它具有很强的专用性，例如鼠标、键盘、显示器、智能手机、扫描仪、复印机、医疗B超系统、生产线上的机器人、车站/机场危险品探测仪等等，其内部均嵌入了不同的单片机及其软件，是和应用紧密结合的嵌入式计算机

4、专用系统。7其次，嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术与各个行业的具体应用相结合后的产物，这决定了不同的嵌入式系统具有不同的定位，例如，安卓(Android)系统占据了美国智能手机市场50.1%的份额(截止2012年4月4日)，就是因为其立足于平板电脑、手机等移动产品，人机界面好，易操作，配套应用软件多；而风河的Vxworks之所以在火星车上得以应用，则是因为其高实时性和高可靠性。8第三，根据应用需求，对通用的软硬件进行裁剪，满足应用系统的功能、可靠性、成本、体积等要求，是目前嵌入式系统的

5、开发模式。例如，飞思卡尔公司开发了只有6引脚的MC9RS08KA1单片机，RS08内核，使应用系统体积、功耗大大降低，特别适合于玩具、家电等低端低功耗场合的应用；而ENEA公司开发的OSE分布式系统，内核只有5k，而WindowsCE的内核则要大得多。9实际上，嵌入式系统本身是一个外延极广的名词，凡是与产品结合在一起的具有嵌入式特点的控制系统都可以叫嵌入式系统，比如，嵌入了PLC的工业控制系统，也可以称作嵌入式系统。但是，科技人员所讲的嵌入式系统，是指比较热门的、具有操作系统的单片机嵌入式系统，本书沿用这

6、一观点。101.1.3嵌入式系统分类根据其实时性的强弱可分为：具有强实时性的嵌入式系统，系统响应时间在微秒级或毫秒级；具有弱实时性特点的嵌入式系统，响应时间在毫秒到几秒之间；没有实时性的嵌入式系统，响应时间在几十秒或更长时间。11根据软件结构分类，可分为：循环轮询系统，程序依次检查每个输入条件，一旦条件成立，就进行相应的处理，是最简单的嵌入式系统；事件驱动系统，对外部事件直接响应的系统，包括前后台系统、实时多任务系统、多处理器系统等，是嵌入式系统的主要形式。根据规模大小的不同，可分为：小规模系统；中等规模

7、系统；大规模系统。12小型嵌入式系统，采用8位或者16位的单片机设计；硬件和软件复杂度很小，甚至电池可以驱动。开发小型嵌入式系统软件的主要编程工具，是所使用的单片机或者处理器专用的编辑器、汇编器(assembler)和交叉汇编器。通常利用C语言来开发其软件，C程序被编译为机器语言，然后存放到系统存储器的适当位置上。13中型嵌入式系统，采用16位或者32位的单片机、DSP或者精简指令集计算机(RISC)设计；硬件和软件复杂度都比较大，可以使用RTOS(RealTimeOperatingSystem)，源代码

8、设计工具、模拟器、调试器和集成开发环境(IDE)等编程工具。14复杂嵌入式系统，软件和硬件都非常复杂，需要可升级的处理器或者可配置的处理器和可编程逻辑阵列。硬件和软件需要协同设计，并且都集成到最终的系统中。为了节约时间并提高运行速度，可以在硬件中实现一定的软件功能，例如加密和解密算法、离散余弦变换和逆变换算法、TCP/IP协议栈和网络驱动程序功能。系统中某些硬件资源的功能也可以用软件来实现。151.2嵌入式系统中的处理器1.2