单片机单片机,嵌入式系统运用技术
更新时间：2024-02-02
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【摘要】了嵌入式系统的含义、进展、目前状况和我国在嵌入式系统中面对的机遇，了嵌入式系统的硬件，简要了嵌入式操作系统。
【词】单片机；操作系统；Linux；嵌入式系统
1．嵌入式系统的定义与市场前景
嵌入式系统是指以运用为中心，以计算机技术为，软件硬件可剪裁，适应运用系统对功能、可靠性、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。它由嵌入式微处理器、硬设备、嵌入式操作系统及运用软件等构成，用于对其他设备的制约小学语文教学论文、监视和管理等功能 。
PC机运用在办公室自动化领域，而嵌入式已经渗入到的工作、生活中，如工业制约小学语文教学论文、交通管理、信息家电、家庭智能管理系统、POS网络及电子商务、环境监测、机器人等领域 。今天嵌入式系统的工业年产值已超过了1万亿美元，1997年来自美国嵌入式系统大会(Embedded System Conference)的报告，未来5年仅基于嵌入式计算机系统的全数字电视产品，就将在美国产生每年1500亿美元的新市场。美国汽车大王福特公司的高级经理也曾宣称，“福特出售的‘计算能力’已超过了IBM”，想见嵌入式计算器工业的规模和广度。1998年11月在美国加州举行的嵌入式系统大会上，基于RTOS的Embedded Internet技术新热点。 美国著名未来学家尼葛洛庞帝99年1月访华时预言，4～5年后嵌入式智能(计算机)工具将是PC和因特网最伟大的发明 。这所谓的“后PC”。
2．嵌入式系统进展阶段
嵌入式系统的出现已经30多年的历史。近几年来，计算机(Computer)、通信(Communication)、消费电子(Consumer Electron)的一体化走势显著，成就了3C融合之势.纵观其进展历程，大致了一下阶段。
阶段是以单芯片为核心的可编程制约小学语文教学论文器(PLC)形式的系统，具有监测、伺服、指示设备相配合的功能。这类系统大运用在专业性强的工业制约小学语文教学论文系统中，操作系统的支持，只汇编语言对其编程制约小学语文教学论文。
阶段是单片机（又称微制约小学语文教学论文器 MCUMicrocontroller Unit）为，这时候的编程语言以汇编转变成以C语言为主。这一阶段的MCU种类繁多，较低，现在依然发挥着作用。
阶段是以嵌入式操作系统为标志的嵌入式系统。这时候的单片机速度越来越快，功能越来越多。这时候软件运转小学数学教学论文在嵌入式操作系统上。嵌入式操作系统能运转小学数学教学论文不同类型的单片机上，兼容性好；用户界面较友好，具有大量的运用程序接口API，开发运用程序简单。
阶段是以Internet为标志的嵌入式系统。Internet的进展Internet技术与信息家电、制约小学语文教学论文技术，嵌入式系统总线形式和Internet的越来越密切 。
3．嵌入式系统的核心硬件
嵌入式系统的核心硬件是单片机，又称微制约小学语文教学论文器（MCU）它是将计算机的部件微型化并集成到一块芯片上的微型计算机，通常片内都含有CPU、ROM、RAM、并行I/O、串行I/O、定时器/计数器、中断制约小学语文教学论文、系统时钟及系统总线等。技术的进展，单片机片内集成的功能越来越强大，并朝着SoC（System on chip片上系统）方向进展。单片机体积小、功耗低、功能强、性能比高、易于推广运用等优点，在自动化装置、智能仪器仪表、制约小学语文教学论文、通信、家用电器等领域广泛的运用。
据不完全统计，全世界嵌入式处理器的品种总量已经超过1000多种，流行系统结构有30系列，8051系统的占有多半。生产8051单片机的半导体厂家有20多个，共350多种衍生产品。通常按单片机数据总线的位数将单片机分为4位、8位、16位、32位机。
3．1 四位单片机。四位单片机适合用于规模较小的家电类消费产品。一般的单片机厂家均有的四位单片机产品，有OKI公司的M64164C、M64481，NEC公司的75006×系列、EPSON公司的C62系列等。
典型运用领域有：PC机用的输入装置(鼠标、游戏杆)、电池充电器(Ni-Cd电池、锂电池)、运动器材、带液晶的音、视频产品制约小学语文教学论文器、一般家用电器的制约小学语文教学论文及遥控器、玩具制约小学语文教学论文、记时器、时钟、表、计算器、多功能电话、LCD游戏机。
3．2 八位单片机。八位单片机是品种最为、运用最为广泛的单片机，体积小、功耗低、功能强、性能比高、易于推广运用等优点。分为MCS-51系列兼容机型和非MCS-51系列单片机。
MCS-51兼容产品因开发工具及软硬件资源齐全而占主导地位， ATMEL、PHILIPS、WINBOND是MCS-51单片机生产的老牌厂家，CYGNAL及ST也推出新的产品，ST的新推出的μPSD系列片内有大容量FLASH（128/256KB）、8/32KB的SRAM、 集成A/D、看门狗、上电复位电路、两路UART、支持在系统编程ISP及在运用中编程IAP等诸多先进特性，迅速被广大51单片机用户接受 。CYGNAL推出了Soc的51系列单片机C8051F系列。集成了A/D D/A电路、看门狗，上电复位电路、I C、SPI、CAN总线、 FLASH技术、JTAG仿真调试，并且最高达到了100MIPS
非51系列单片机在运用较广的有MOTOROLA68HC05/08系列、 MICROCHIP的PIC单片机ATMEL的R单片机。
八位单片机在自动化装置、智能仪器仪表、制约小学语文教学论文、通信、家用电器等领域广泛运用。
3．3 十六位单片机。十六位单片机操作速度及数据吞吐能力在性能上比8位机有提高。以INTEL的MCS-96/196系列、TI的MSP430 系列及MOTOROLA的68HC11系列为主 。
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十六位单片机运用于工业制约小学语文教学论文、智能仪器仪表 、便携式设备等场合。TI的MSP430系列以其超低功耗的特性广泛运用于低功耗场合。
3．4 三十二位单片机。32位单片机是单片机的进展走势，技术进展及开发成本和产品的下降将会与8位机并驾齐驱。生产32位单片机的厂家与8位机的厂家一样多。MOTOROLA、TOSHIBA、HITACH、NEC、EPSON、MITSUBISHI、SAMSUNG群雄割据， 以32位ARM单片机及MOTOROLA的MC683××、68K系列运用相对广泛。基于ARM核的单片机占据了2001年的32位单片机市场75%的份额。
3．5 单片机技术的进展。以20年来单片机进展历程，单片机技术的进展以微处理器(MPU)技术及超大规模集成电路技术的进展为先导，以广泛的运用领域拉动，体现出技术特点。
8位、32位单片机进展。单片机技术进展的另一动向。长期以来，单片机技术的进展是以8位机为主的。移动通讯、网络技术、多媒体技术等高科技产品家庭，32位单片机运用了长足、迅猛的进展。
单片机速度越来越快。为提高单片机抗干扰能力，降低噪声，降低时钟频率而不牺牲运算速度是单片机技术进展之追求。8051单片机兼容厂商改善了单片机的内部时序，在不提高时钟频率的条件下，使运算速度提高了，Motorola单片机则使用了琐相环技术或内部倍频技术使内部总线速度大大高于时钟产生器的频率。68HC08单片机使用4.9MHz外部振荡器而内部时钟达32M。三星电子新近推出了
ISP及IAP。在片编程技术(In System Programming)及在运用中编程(In Application Programming)单片机上引出的编程线、串行数据、时钟线等对单片机编程，编程线与I/O线共享， 不增加单片机的额外引脚。ISP为开发调试了方便，并使单片机系统远程调试、升级现实
4．嵌入式系统的软件
嵌入式系统的软件以最初的汇编语言逐渐过度到C高级语言，到现在形成了以操作系统，出现了几十种产品，代表性的有VxWorks、QNX、Nucleus、μC/OS 、Palm OS、Windows CELinux系列。在技术上有特点。
（1）以为新的处理器越来越多，嵌入式系统的设计更易于移植，以便在短时间内支持多种微处理器。
（2）Linux产品在嵌入式上了广泛的运用。Linux性能稳定，裁剪性好，开发和使用比较，适用于多种嵌入式处理器。Linux了广泛厂商的支持RT-Linux产品也了很大的进展。在家用电器、工业制约小学语文教学论文大有可为 。
5．进展和运用我国自主的嵌入式系统技术
，PC机的架构为Wintel所制约小学语文教学论文、垄断。在该领域，现在权，革新空间较小，专家估计，十年内很难突破。而嵌入式系统统一的架构，软硬件多种多样的组合，技术密集，市场容量大。我国领域有无限的革新空间 。“星光芯工程”是以数字多媒体芯片为突破口，次将“芯星光一号”率先打入国际市场的战略工程在国际上领先地位。在该领域已领导地位。在操作系统领域，有中软公司推出的“中软实时嵌入式Linux操作系统”，对外部中断可作出微秒级的响应，能精确的实时始终制约小学语文教学论文，实时任务和线程的并发操作和同步机制 。
6．结束语
上述描述了嵌入式系统的含义，嵌入式系统的进展历程、嵌入式系统的硬件、嵌入式操作系统，总结了我国在嵌入式系统中面对的机遇，为学习嵌入式系统了，以期对探讨该领域的。
收稿日期：2012-04-15
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【词】单片机；操作系统；Linux；嵌入式系统
1．嵌入式系统的定义与市场前景
嵌入式系统是指以运用为中心，以计算机技术为，软件硬件可剪裁，适应运用系统对功能、可靠性、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。它由嵌入式微处理器、硬设备、嵌入式操作系统及运用软件等构成，用于对其他设备的制约小学语文教学论文、监视和管理等功能 。
PC机运用在办公室自动化领域，而嵌入式已经渗入到的工作、生活中，如工业制约小学语文教学论文、交通管理、信息家电、家庭智能管理系统、POS网络及电子商务、环境监测、机器人等领域 。今天嵌入式系统的工业年产值已超过了1万亿美元，1997年来自美国嵌入式系统大会(Embedded System Conference)的报告，未来5年仅基于嵌入式计算机系统的全数字电视产品，就将在美国产生每年1500亿美元的新市场。美国汽车大王福特公司的高级经理也曾宣称，“福特出售的‘计算能力’已超过了IBM”，想见嵌入式计算器工业的规模和广度。1998年11月在美国加州举行的嵌入式系统大会上，基于RTOS的Embedded Internet技术新热点。 美国著名未来学家尼葛洛庞帝99年1月访华时预言，4～5年后嵌入式智能(计算机)工具将是PC和因特网最伟大的发明 。这所谓的“后PC”。
2．嵌入式系统进展阶段
嵌入式系统的出现已经30多年的历史。近几年来，计算机(Computer)、通信(Communication)、消费电子(Consumer Electron)的一体化走势显著，成就了3C融合之势.纵观其进展历程，大致了一下阶段。
阶段是以单芯片为核心的可编程制约小学语文教学论文器(PLC)形式的系统，具有监测、伺服、指示设备相配合的功能。这类系统大运用在专业性强的工业制约小学语文教学论文系统中，操作系统的支持，只汇编语言对其编程制约小学语文教学论文。
阶段是单片机（又称微制约小学语文教学论文器 MCUMicrocontroller Unit）为，这时候的编程语言以汇编转变成以C语言为主。这一阶段的MCU种类繁多，较低，现在依然发挥着作用。
阶段是以嵌入式操作系统为标志的嵌入式系统。这时候的单片机速度越来越快，功能越来越多。这时候软件运转小学数学教学论文在嵌入式操作系统上。嵌入式操作系统能运转小学数学教学论文不同类型的单片机上，兼容性好；用户界面较友好，具有大量的运用程序接口API，开发运用程序简单。
阶段是以Internet为标志的嵌入式系统。Internet的进展Internet技术与信息家电、制约小学语文教学论文技术，嵌入式系统总线形式和Internet的越来越密切 。
3．嵌入式系统的核心硬件
嵌入式系统的核心硬件是单片机，又称微制约小学语文教学论文器（MCU）它是将计算机的部件微型化并集成到一块芯片上的微型计算机，通常片内都含有CPU、ROM、RAM、并行I/O、串行I/O、定时器/计数器、中断制约小学语文教学论文、系统时钟及系统总线等。技术的进展，单片机片内集成的功能越来越强大，并朝着SoC（System on chip片上系统）方向进展。单片机体积小、功耗低、功能强、性能比高、易于推广运用等优点，在自动化装置、智能仪器仪表、制约小学语文教学论文、通信、家用电器等领域广泛的运用。
据不完全统计，全世界嵌入式处理器的品种总量已经超过1000多种，流行系统结构有30系列，8051系统的占有多半。生产8051单片机的半导体厂家有20多个，共350多种衍生产品。通常按单片机数据总线的位数将单片机分为4位、8位、16位、32位机。
3．1 四位单片机。四位单片机适合用于规模较小的家电类消费产品。一般的单片机厂家均有的四位单片机产品，有OKI公司的M64164C、M64481，NEC公司的75006×系列、EPSON公司的C62系列等。
典型运用领域有：PC机用的输入装置(鼠标、游戏杆)、电池充电器(Ni-Cd电池、锂电池)、运动器材、带液晶的音、视频产品制约小学语文教学论文器、一般家用电器的制约小学语文教学论文及遥控器、玩具制约小学语文教学论文、记时器、时钟、表、计算器、多功能电话、LCD游戏机。
3．2 八位单片机。八位单片机是品种最为、运用最为广泛的单片机，体积小、功耗低、功能强、性能比高、易于推广运用等优点。分为MCS-51系列兼容机型和非MCS-51系列单片机。
MCS-51兼容产品因开发工具及软硬件资源齐全而占主导地位， ATMEL、PHILIPS、WINBOND是MCS-51单片机生产的老牌厂家，CYGNAL及ST也推出新的产品，ST的新推出的μPSD系列片内有大容量FLASH（128/256KB）、8/32KB的SRAM、 集成A/D、看门狗、上电复位电路、两路UART、支持在系统编程ISP及在运用中编程IAP等诸多先进特性，迅速被广大51单片机用户接受 。CYGNAL推出了Soc的51系列单片机C8051F系列。集成了A/D D/A电路、看门狗，上电复位电路、I C、SPI、CAN总线、 FLASH技术、JTAG仿真调试，并且最高达到了100MIPS
非51系列单片机在运用较广的有MOTOROLA68HC05/08系列、 MICROCHIP的PIC单片机ATMEL的R单片机。
八位单片机在自动化装置、智能仪器仪表、制约小学语文教学论文、通信、家用电器等领域广泛运用。
3．3 十六位单片机。十六位单片机操作速度及数据吞吐能力在性能上比8位机有提高。以INTEL的MCS-96/196系列、TI的MSP430 系列及MOTOROLA的68HC11系列为主 。
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十六位单片机运用于工业制约小学语文教学论文、智能仪器仪表 、便携式设备等场合。TI的MSP430系列以其超低功耗的特性广泛运用于低功耗场合。
3．4 三十二位单片机。32位单片机是单片机的进展走势，技术进展及开发成本和产品的下降将会与8位机并驾齐驱。生产32位单片机的厂家与8位机的厂家一样多。MOTOROLA、TOSHIBA、HITACH、NEC、EPSON、MITSUBISHI、SAMSUNG群雄割据， 以32位ARM单片机及MOTOROLA的MC683××、68K系列运用相对广泛。基于ARM核的单片机占据了2001年的32位单片机市场75%的份额。
3．5 单片机技术的进展。以20年来单片机进展历程，单片机技术的进展以微处理器(MPU)技术及超大规模集成电路技术的进展为先导，以广泛的运用领域拉动，体现出技术特点。
8位、32位单片机进展。单片机技术进展的另一动向。长期以来，单片机技术的进展是以8位机为主的。移动通讯、网络技术、多媒体技术等高科技产品家庭，32位单片机运用了长足、迅猛的进展。
单片机速度越来越快。为提高单片机抗干扰能力，降低噪声，降低时钟频率而不牺牲运算速度是单片机技术进展之追求。8051单片机兼容厂商改善了单片机的内部时序，在不提高时钟频率的条件下，使运算速度提高了，Motorola单片机则使用了琐相环技术或内部倍频技术使内部总线速度大大高于时钟产生器的频率。68HC08单片机使用4.9MHz外部振荡器而内部时钟达32M。三星电子新近推出了
1.2GHz的ARM处理器内核Halla
低电压与低功耗。几乎的单片机都有Wait、Stop等省电运转小学数学教学论文方式。允许使用的电源电压范围也越来越宽。一般单片机都能在3到6V范围内工作，对电池供电的单片机对电源采取稳压措施。低电压供电的单片机电源下限已由2.7V降至2.2V、1.8V。0.9V供电的单片机已经问世。
低噪声与高可靠性技术。为提高单片机系统的抗电磁干扰能力，使产品能适应恶劣的工作环境，电磁兼容性更高标准的要求，各单片机商家在单片机内部电路中采取了新的技术措施。如ST公司的μPSD系列单片机片内增加了看门狗定时器，NS的COP8单片机内部增加了抗EMI电路，增强了“看门狗”的性能。ISP及IAP。在片编程技术(In System Programming)及在运用中编程(In Application Programming)单片机上引出的编程线、串行数据、时钟线等对单片机编程，编程线与I/O线共享， 不增加单片机的额外引脚。ISP为开发调试了方便，并使单片机系统远程调试、升级现实
4．嵌入式系统的软件
嵌入式系统的软件以最初的汇编语言逐渐过度到C高级语言，到现在形成了以操作系统，出现了几十种产品，代表性的有VxWorks、QNX、Nucleus、μC/OS 、Palm OS、Windows CELinux系列。在技术上有特点。
（1）以为新的处理器越来越多，嵌入式系统的设计更易于移植，以便在短时间内支持多种微处理器。
（2）Linux产品在嵌入式上了广泛的运用。Linux性能稳定，裁剪性好，开发和使用比较，适用于多种嵌入式处理器。Linux了广泛厂商的支持RT-Linux产品也了很大的进展。在家用电器、工业制约小学语文教学论文大有可为 。
5．进展和运用我国自主的嵌入式系统技术
，PC机的架构为Wintel所制约小学语文教学论文、垄断。在该领域，现在权，革新空间较小，专家估计，十年内很难突破。而嵌入式系统统一的架构，软硬件多种多样的组合，技术密集，市场容量大。我国领域有无限的革新空间 。“星光芯工程”是以数字多媒体芯片为突破口，次将“芯星光一号”率先打入国际市场的战略工程在国际上领先地位。在该领域已领导地位。在操作系统领域，有中软公司推出的“中软实时嵌入式Linux操作系统”，对外部中断可作出微秒级的响应，能精确的实时始终制约小学语文教学论文，实时任务和线程的并发操作和同步机制 。
6．结束语
上述描述了嵌入式系统的含义，嵌入式系统的进展历程、嵌入式系统的硬件、嵌入式操作系统，总结了我国在嵌入式系统中面对的机遇，为学习嵌入式系统了，以期对探讨该领域的。
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