第1章 单片机应用系统设计概述
1.1单片机与嵌入式系统
嵌入式系统无疑是当前最热门、最具发展前途的IT应用领域之一。嵌入式系统的应用可以使传统的电子系统升级为智能化电子产品,使其成为具有“生命”的现代化智能系统。嵌入式系统一般应用于对实时响应要求较高的设备中,单片机作为嵌入式系统的核心器件,其应用使电子系统的智能化出现了意想不到的效果,常常无需对硬件资源做任何改动,只需更新系统软件就能使系统功能升级。对于从事嵌入式系统设计的人员来说,单片机应用技术是一个基本功。事实上,单片机本身就是一个最典型的嵌入式系统。为了使读者能更好地掌握单片机应用技术,为从事嵌入式系统设计和应用打下良好的基础,在此对嵌入式系统的起源与发展概况作一个简要介绍。
1.1.1 嵌入式系统的起源
嵌入式系统的开发应用有着其特殊的环境与发展过程,了解嵌入式系统的历史与现状,对于想要进入这个领域的人员来说十分重要。嵌入式系统的发展历史相当悠久,可以追溯至微型机时代。
电子计算机是应数值计算的要求而诞生的,自从1946年电子数字计算机诞生以来,在很长一段时间内,电子计算机都是以发展海量数值计算为己任。计算机始终是一个运行在机房中,实现数值计算的大型昂贵设备。直到20世纪70年代,由于微处理器的出现,计算机才发生了历史性的变化。以微处理器为核心的微型计算机以其体积小、价格低廉、可靠性高等特点,使计算机迅速走出机房。同时,微型计算机表现出的逻辑运算、处理、控制能力和智能化水平引起了自动控制专业人士的浓厚兴趣,他们要求将微型计算机嵌入到一个被控对象体系中,实现对被控体系的数据采集和处理、状态显示、输出控制等。例如,将微型计算机嵌入舰船、飞机、机车中进行智能化控制。这样一来,计算机便失去了原来的形态与通用的计算机功能。为了区别于原有的通用计算机系统,把嵌入到控制对象体系中并实现对被控对象体系智能化控制的计算机称为嵌入式计算机系统。因此,嵌入式系统的本质是将一个计算机嵌入到一个被控对象体系中,这是理解嵌入式系统的基本出发点。
由于嵌入式计算机系统要嵌入到对象体系中,实现对被控对象的智能化控制,因此,它有着与通用计算机系统完全不同的技术要求和发展方向。通用计算机系统的技术要求是海量数据存储及吞吐、高速数据处理分析及传输,其技术发展方向是总线速度的极大提升、存储容量的迅速扩大及多媒体与网络资源的极大丰富。
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