1 单片机与嵌入式系统

嵌入式与单片机的异同及其发展趋势如果说微型机的出现，使计算机进入到现代计算机发展阶段，那么嵌入式计算机系统的诞生，则标志了计算机进入了通用计算机系统与嵌入式计算机系统两大分支并行发展时代，从而导致20世纪末，计算机的高速发展时期。

嵌入式计算机系统走上了一条独立发展的单芯片化道路。

它动员了原有的传统电子系统领域的厂家与专业人士，接过起源于计算机领域的嵌入式系统，承担起发展与普及嵌入式系统的历史任务，迅速地将传统的电子系统发展到智能化的现代电子系统时代。

按照历史性、本质性、普遍性要求，嵌入式系统定义为：“嵌入到对象体系中的专用计算机系统”。

“嵌入性”、“专用性”与“计算机系统”是嵌入式系统的三个基本要素。

对象系统则是指嵌入式系统所嵌入的宿主系统。

嵌入式系统的特点与定义不同，由定义中的三个基本要素衍生出来的。

不同的嵌入式系统其特点会有所差异。

与“嵌入性”的相关特点：由于是嵌入到对象系统中，必须满足对象系统的环境要求，如物理环境（小型）、电气/气氛环境（可靠）、成本（价廉）等要求。

与“专用性”的相关特点：软、硬件的裁剪性；满足对象要求的最小软、硬件配置等。

与“计算机系统”的相关特点：嵌入式系统必须是能满足对象系统控制要求的计算机系统。

与上两个特点相呼应，这样的计算机必须配置有与对象系统相适应的接口电路。

嵌入式系统按形态可分为设备级（工控机）、板级（单板、模块）、芯片级（MCU、SoC）。

嵌入式系统与对象系统密切相关，其主要技术发展方向是满足嵌入式应用要求，不断扩展对象系统要求的外围电路（如ADC、DAC、PWM、日历时钟、电源监测、程序运行监测电路等），形成满足对象系统要求的应用系统。

因此，嵌入式系统作为一个专用计算机系统（满足对象系统要求的计算机应用系统），要不断向计算机应用系统发展。

单片机开创了嵌入式系统独立发展道路.嵌入式系统虽然起源于微型计算机时代，然而，微型计算机的体积、价位、可靠性都无法满足广大对象系统的嵌入式应用要求，因此，嵌入式系统必须走独立发展道路——芯片化道路。

单片机技术应用于嵌入式系统随着科技的不断发展，嵌入式系统已经成为了人们生活中不可或缺的一部分。

嵌入式系统的核心是芯片，而单片机技术则是芯片领域中的一个重要组成部分。

本文主要讨论单片机技术在嵌入式系统中的应用。

一、单片机技术简介单片机技术是指将微处理器、存储器、时钟电路和各种输入输出接口电路集成在一块芯片上的集成电路技术。

相比于使用多个芯片的设计方案，单片机技术可以节省空间和成本，提高系统的可靠性和稳定性。

单片机技术具有以下优点：1. 集成度高：将多个电路模块集成在一起，可以减少电路板的面积，降低系统的功耗。

2. 体积小：单片机芯片越来越小，可以适用于各种小型设备中，如手持设备、智能家居等。

3. 稳定性高：单片机芯片设计精良，可以提高系统的稳定性和可靠性。

4. 易于开发：单片机芯片常用的编程语言如C语言、汇编语言等，易于开发和维护。

二、单片机技术在嵌入式系统中的应用1. 智能家居系统随着智能设备的普及，智能家居系统在家庭生活中的应用越来越广泛。

单片机技术可以应用于智能家居中的各种传感器和控制设备中，如温度传感器、红外线遥控器、空调控制器等。

通过单片机的程序设计，可以实现这些设备之间的联动控制、远程控制等功能。

2. 工业控制系统工业控制系统是一种高要求的嵌入式系统，需要具备高精度、高可靠性、高安全性等特点。

单片机技术可以应用于各种自动化控制设备中，如PLC、电机控制器、传感器等。

通过单片机的程序设计，可以实现自动化生产线的控制和监测、安全控制系统的设计和开发等功能。

3. 智能交通系统智能交通系统是现代城市中不可或缺的一部分，需要具备高精度、高速度、高可靠性等特点。

单片机技术可以应用于各种交通信号灯、交通监测设备、车辆导航系统等中。

通过单片机的程序设计，可以实现交通信号控制、交通流量监测、智能车辆导航等功能。

4. 医疗设备医疗设备是一种对精度和稳定性要求极高的嵌入式系统，需要具备高灵敏度、高精度、高安全性等特点。

单片机与嵌入式系统的区别与联系简介：单片机和嵌入式系统是现代电子技术中重要的概念。

虽然它们都具有相似之处，但在应用领域和设计理念上存在一些不同之处。

本文将探讨单片机与嵌入式系统的区别和联系。

一、单片机介绍单片机（Microcontroller Unit，MCU）是一种集成了处理器、存储器和外设接口的微型计算机系统。

它通常运行一个特定的程序，以控制和管理外部设备，如电机、感应器和显示屏。

单片机通常用于需要实时控制和响应的应用，例如家电、汽车电子和工业控制等领域。

1.1 单片机的特点单片机具有以下特点：（1）集成度高：单片机由CPU、RAM、ROM、I/O接口等组成于一个芯片；（2）资源有限：存储器和外设资源有限，适合实时响应和简单控制任务；（3）低功耗：单片机通常以低功耗设计，能够长时间稳定运行。

1.2 单片机的应用单片机在各个领域得到广泛应用，如：（1）家电：空调、洗衣机、冰箱等家用电器中的控制单元；（2）汽车电子：发动机控制、车载电子、安全系统等；（3）工业控制：自动化生产线、仪器仪表等。

二、嵌入式系统介绍嵌入式系统（Embedded System）是包含硬件和软件的系统，通常用于特定的应用领域。

与单片机相比，嵌入式系统具有更高的计算能力和更强大的功能。

它们是专门针对特定任务而设计的，既可以包含单片机，也可以包含更复杂的处理器。

2.1 嵌入式系统的特点嵌入式系统具有以下特点：（1）更强大的处理能力：嵌入式系统可以包含多种处理器架构，如ARM、x86等，能够处理更加复杂的任务；（2）丰富的外设接口：嵌入式系统可以通过各种接口连接到更多的外设，如摄像头、触摸屏等；（3）扩展性强：嵌入式系统的设计允许扩展更多的外设和功能。

2.2 嵌入式系统的应用嵌入式系统广泛应用于各个领域，包括但不限于以下几个方面：（1）智能手机：智能手机是一种典型的嵌入式系统，它不仅具备通信功能，还包含多种嵌入式系统，如操作系统、传感器等；（2）网络设备：路由器、交换机等网络设备中的控制系统；（3）医疗设备：心脏起搏器、血糖仪等医疗器械中的控制单元。

单片机与嵌入式系统了解嵌入式系统的基本原理单片机与嵌入式系统：了解嵌入式系统的基本原理嵌入式系统 (Embedded System) 是指以特定功能为目标的微型电子计算机系统，通常被嵌入到智能设备、工业控制系统和消费电子产品中。

单片机作为嵌入式系统的核心，在各行各业都发挥着重要的作用。

本文将从嵌入式系统的基本原理出发，深入探讨单片机与嵌入式系统的关系以及其基本工作原理。

一、嵌入式系统的定义与应用领域嵌入式系统是指将计算机技术与其他学科交叉应用，在特定用途智能化设备中实现控制和处理功能的计算机系统。

它通常具有专用、定制、功能强大和体积小的特点，应用领域广泛，如消费电子产品、汽车控制、工业控制、医疗设备等。

二、嵌入式系统的基本组成1.硬件部分嵌入式系统的硬件部分包括中央处理器 (CPU)、存储器、输入输出设备、时钟电路、外围接口等。

其中，单片机作为嵌入式系统的核心部件，集成了大量的功能单元，包括中央处理器、存储器、定时器、通信接口等。

2.软件部分嵌入式系统的软件部分通常包括操作系统、应用程序和驱动程序。

操作系统负责管理硬件资源，提供给应用程序一个良好的运行环境。

应用程序则实现具体的功能需求，可以通过编程语言编写完成。

驱动程序用于控制与硬件相关的操作，确保硬件能够正常工作。

三、单片机与嵌入式系统的关系单片机是一种集成了微处理器、存储器、定时器和通信接口等功能单元的芯片，它是嵌入式系统的核心组成部分。

嵌入式系统通过单片机实现对外界环境感知、数据采集、数据处理和控制等功能。

单片机的出现，使得嵌入式系统具备了更高的集成度、更低的功耗和更高的性能。

四、单片机的基本工作原理1.指令执行过程单片机通过时钟信号驱动，按照程序存储器中的指令逐条执行。

每条指令包括操作码和操作数两部分，操作码表示指令的功能，操作数表示指令的操作对象。

单片机通过解码器解码指令，并执行相应的操作。

2.存储器管理单片机的存储器通常包括程序存储器和数据存储器。

单片机应用与嵌入式系统单片机是一种集成电路，它包含了处理器、内存和输入输出设备等的全部电子元件。

它通常被用于嵌入式系统中，以控制和管理各种电子设备和系统。

本文将探讨单片机的应用和嵌入式系统的相关知识。

一、单片机的应用领域单片机的应用十分广泛，主要用于以下领域：1. 家用电器控制：单片机可以用于实现家用电器的控制和管理，如空调控制、照明系统、智能家居等。

2. 工业自动化：在工业控制领域，单片机可以用于控制生产线、输送系统、传感器和执行器等，实现自动化和智能化。

3. 汽车电子系统：单片机在汽车电子系统中扮演着重要角色，如发动机控制单元(ECU)、车载导航、车载娱乐系统等。

4. 医疗设备：单片机在医疗设备中具有广泛的应用，如血压计、体温计、心电图仪等，可以实现数据采集和控制功能。

5. 通信设备：单片机在通信设备中的应用包括无线路由器、手机、蓝牙设备等，实现数据传输和通信功能。

二、嵌入式系统的概念和特点嵌入式系统是指嵌入到其他设备或系统中的计算机系统，它们通常具有以下特点：1. 实时性要求：嵌入式系统通常需要实时响应，即时处理输入和输出数据，如工控系统、医疗设备等。

2. 资源受限：嵌入式系统通常具有资源受限的特点，如内存容量、处理能力、功耗等方面的限制。

3. 高可靠性：嵌入式系统通常要求具有高可靠性和稳定性，能够长时间工作并保证系统的正确性。

4. 紧凑型设计：嵌入式系统通常需要尽可能小巧和节省空间，以适应特定的应用环境。

5. 低功耗：嵌入式系统通常需要具有低功耗，以延长电池寿命或节约能源。

三、单片机在嵌入式系统中的应用单片机在嵌入式系统中具有重要作用，其应用包括但不限于以下几个方面：1. 数据采集和处理：单片机可以用于采集和处理各种传感器数据，如温度、湿度、光线等，实现实时数据处理和控制。

2. 环境监测和控制：通过单片机，可以实现对环境参数的监测和控制，如温控系统、湿度控制系统等。

3. 自动控制和调节：单片机可以用于实现自动控制和调节功能，如电机驱动、自动灯光控制等。

单片机与嵌入式系统需要掌握的基础知识
1. 电子基础知识：了解基础电路、电子器件、模拟与数字信号等。

2. 计算机基础知识：掌握计算机组成、计算机网络、操作系统、数
据结构与算法、编程语言等。

3. 单片机体系架构：掌握基于不同CPU体系的单片机种类、性能差异、软件开发环境等。

4. 嵌入式系统开发流程：了解设计、调试、测试、维护嵌入式系统
的整个开发流程。

5. 微处理器架构与组成：掌握微处理器的基本架构、功能模块、总
线结构等，如ARM、X86、MIPS等。

6. 嵌入式编程语言：了解并熟练使用C、C++、汇编等嵌入式系统
常用的编程语言。

7. 嵌入式系统中的通信协议：了解并熟练使用各种嵌入式系统中的
通信协议和接口，如SPI、I2C、UART、USB等。

8. 嵌入式系统的软硬件接口：了解并熟练使用各种嵌入式系统中的
软硬件接口，如GPIO、ADC、DAC、PWM、定时器等。

9. 嵌入式驱动开发：熟练掌握嵌入式系统驱动开发方法，如操作系
统驱动、传感器驱动、设备驱动等技术。

10. 嵌入式系统中的应用开发：了解并熟练使用各种嵌入式系统的
应用开发技术，如图形界面开发、通信协议开发、无线传输开发等。

单片机与嵌入式系统的关系嵌入式系统是指嵌入到产品中并拥有特定功能的计算机系统，其核心部件通常是单片机。

单片机是一种集成了中央处理器、内存和输入/输出接口的微型计算机，用于控制和执行特定任务。

本文将从单片机和嵌入式系统的定义、特点、应用以及关系等方面进行论述。

一、单片机的定义与特点单片机是一种完整的计算机系统，集成了中央处理器（CPU）、RAM（随机存储器）、ROM（只读存储器）、I/O（输入/输出）接口等功能模块在一个芯片上。

与传统计算机不同，单片机一般不具备操作系统的功能，其程序是直接存储在ROM中，因此无需外部存储器。

单片机具有体积小、功耗低、成本低、系统设计简单等特点，可以广泛应用于各个领域。

二、嵌入式系统的定义与特点嵌入式系统是一种在特定产品或系统中嵌入的计算机系统，旨在完成特定的任务。

嵌入式系统的核心部件通常是单片机，它与产品的其他硬件组件相结合，构成一个完整的系统。

嵌入式系统通常具有专用性、实时性、稳定性、可靠性、低功耗等特点，可以广泛应用于智能家居、汽车电子、医疗设备、工业自动化等领域。

三、单片机在嵌入式系统中的应用单片机在嵌入式系统中起着至关重要的作用，它负责数据处理、控制操作和与外部设备的交互等任务。

举几个具体的应用案例来说明单片机在嵌入式系统中的应用：1. 智能家居系统：智能家居系统是通过嵌入式系统实现的，而单片机则是系统的核心。

通过使用单片机，智能家居系统可以实现对家庭设备的控制，比如智能灯光、温控系统、安防系统等。

2. 汽车电子控制系统：现代汽车中的各种电子设备都依赖于嵌入式系统，而单片机则是其中最重要的组成部分之一。

通过单片机控制，汽车电子系统可以实现对发动机、刹车、空调、音响等功能的控制和监测。

3. 医疗设备：医疗设备中的嵌入式系统通常采用单片机作为核心控制单元。

通过单片机的控制，医疗设备可以完成生命体征的监测、疾病的诊断和治疗等任务，提高医疗质量和效率。

四、单片机与嵌入式系统的关系单片机是嵌入式系统的核心组成部分之一，没有单片机就没有嵌入式系统的实现。

单片机和嵌入式系统linux的区别随着嵌入式行业硬件平台的性能增强，项目需求和功能日益复杂，ARM公司推出的 CORTEX-M3，更是让以往做单片机的工程师在芯片和技术选型面临两难选择，本专题将从芯片价格、整个系统的硬件软件设计及维护的成本等各个方面给您提供一个参考，并从技术角度分析单片机和带操作系统的系统的软件开发的异同点。

● 1.单片机与ARM等新处理器的价格比较● 2.带操作系统与不带操作系统的软件开发的区别● 2.1.驱动开发的区别● 2.2.应用程序开发的区别1. 单片机与ARM等新处理器的价格比较表1从表1里面各种芯片的资源，大概就可以猜知它们的应用场合。

51单片机通常被用来做一些比较简单的控制，比如采集信号、驱动一些开关。

AT89S51的Flash只有4K，一个稍微复杂的程序就不止4K了。

SS T89E564RD是一种扩展的51单片机，它的Flash达到64KB，可以外接最多64KB的SRAM。

在SST89 E564RD上的程序可以写得更复杂一些，但是它对外的接口也比较少。

CORTEX-M3系列的处理器，对外接口极其丰富，这使得它的应用面更广，但是限于它的Flash、内存还是比较小，一般不在上面运行操作系统，它算是一个性能非常突出的单片机。

HI3510是海思半导体公司的一款用于监控设备的芯片，一般上面运行Linux系统，通过摄像头采集数据、编码，然后通过网络传输。

另一端接收到数据之后，再解码。

在上面运行的程序非常复杂，有漂亮的图片界面、触摸屏控制、数据库等等。

对声音图像的编解码更是用到DSP核。

S3C2440是一款通用的芯片，它与“高级单片机”STM32F103相比，多了存储控制器和NAND控制器──这使得可以外接更大的Flash、更大的内存；多了内存管理单元(MMU)──这使得它可以进行地址映身(虚拟地址、物理地址之间的映射)。

可以在S3C2440上运行Linux系统，运行更大更复杂的程序。