单片机第1章嵌入式系统简介.
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《单片机原理嵌入式系统基础》
（4）总线
所谓总线，就是在微型计算机各芯片之间或芯片内部各部件之间传输信息的一组公共通信线 。 微型计算机总线的种类非常多，可分为内部总线、元件级总线、系统总线、外部总线四大类。 在微型计算机中使用比较多的是元件级总线。 计算机元件级总线包括地址总线AB（Address Bus）、数据总线DB（Data Bus）、控制总线CB（Control Bus）三种。
单板机
将CPU芯片、存储器芯片、I/O接口芯片和简单的I/O设备（小键盘、LED显示器）等装配在一块印刷电路板上，再配上监控程序（固化在ROM中），就构成了一台单板微型计算机（简称单板机）。
单板机
单片机
单片机是将中央处理器（CPU）,随机存储器（RAM），只读存储器（ROM或EPROM）,定时器/计数器芯片和一些输入/输出接口电路集成在一个芯片上的微型计算机，有的甚至包含A/D、D/A转换器。总而言之，一块单片机芯片，就相当于一台微型计算机。又称为微控制器（Microcontroller）。 它是专为工业控制和智能仪器设计的一种集成度很高的微型计算机。
目录
地址线总线：
三态单向 A15～A0 1K=1024
数据线：
三态双向 D7～D0
控制线：
/RD、/WR、
3、微型计算机系统
以微型计算机为主体，配上外部输入/输出设备、外围设备、电源、系统软件一起构成应用系统，称为微型计算机系统
三、常用的术语
二进制、十进制、十六进制 位、字节、半字节、字 字长 CPU、存储器、I/O口 总线：AB、DB、CB 地址空间、I/O口口地址
单片机、单板机、个人计算机
多板机（系统机）
将CPU、存储器、I/O接口电路和总线接口等组装在一块主机板（即微机主板）。各种适配板卡插在主机板的扩展槽上并与电源、软/硬盘驱动器及光驱等装在同一机箱内，再配上系统软件，就构成了一台完整的微型计算机系统（简称系统机）。 工业PC机 也属于多板机。 从应用形态上，微机可以分成三种：
第1章 嵌入式系统基础(新)1
重庆大学电气工程学院
嵌入式系统及其应用
2、嵌入式操作系统
• 嵌入式操作系统具有通用操作系统的 一般功能，如向上提供对用户的接口 （如图形界面、库函数API等），向下 提供与硬件设备交互的接口（如硬件 驱动程序等），管理复杂的系统资源， 同时，它还在系统实时性、硬件依赖 性、软件固化性以及应用专用性等方 面，具有更加鲜明的特点。
嵌入式系统及其应用
无线便携式考场信息管理终端 重庆大学电气工程学院
嵌入式系统及其应用
基于ECX平台的变电站值班机器人 重庆大学电气工程学院
嵌入式系统及其应用
嵌入式系统的存在形式
嵌入式系统的存在形式通常有两种： 一种，是作为一个大系统中功能和结构相 对独立但又和其它部分密不可分的形式而 存在。
靠性高、体积小、成本低、功耗小的专用 计算机系统。
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嵌入式系统及其应用
随着信息技术的发展，嵌入式系统在很多 的产业得到了非常广泛的应用并有力的推动 了这些产业的发展。例如在各种消费电子产 品、车载电子产品、办公自动化产品、智能 家电产品、工业自动化产品以及国防、航天 等众多领域中都可以找到嵌入式系统的应用 实例。
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嵌入式系统及其应用
2、基于单片机的 锅炉控制系统的解决方案
• 现在有一些生产企业使用基于单片机的锅 炉控制系统，这种系统由8位MCU、控制执 行机构、LED数码管、发光二极管、按键 等组成，完成以下功能：实时准确检测锅 炉的运行参数；综合分析及时发出控制指 令；诊断故障与报警管理;历史记录运行参 数；计算运行参数，保证锅炉的安全、稳 定运行。
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嵌入式系统及其应用
• 图1.7 服务器软件结构
第一章 嵌入式系统概述1
土星探测
自1997年10月15日发射以来， 经历了7年35亿公里航程的卡西 尼号太空船在2004年7月1日10 时30分进入土星轨道，开始进 行人类有史以来对土星及其31 颗已知卫星最详尽的探测。
嵌入式设备无处不在，但桌面系统还依然有用。
无处不在的计算机是计算机与使用者的比率达到和超 过100:1的阶段 无处不在的计算机包括通用计算机和嵌入式计算机系 统 在100:1比例中95%以上都是嵌入式计算机系统，并非 通用计算机
形式多样、面向特定应用
一般用于特定的任务，其硬件和软件都必须 高效率地设计，量体裁衣、去除冗余，而通 用计算机则是一个通用的计算平台。 它通常都具有低功耗、体积小、集成度高等 特点，能够把通用微处理器中许多由板卡完 成的任务集成在芯片内部。 嵌入式软件是应用程序和操作系统两种软件 的一体化程序。
即使远在火星和土星
火星与地球， 这一对在星空 中遥遥相望的 “兄弟”，将 迎来6万年来 “最亲密的接 触”，在2003 年8月27日这 一天，火星距 离地球最近达 到55756622(5 千多万)公里。 勇气号 面对6万年才有一次 的机会，科学家们 积极行动起来—— —从6月开始，先后 有欧洲的“火星快 车”、美国“勇气 号”和“机遇号” 等三颗火星探测器 飞往火星，而日本 一颗本已在太空 “迷失方向”的火 星探测器也在关键 时刻及时“醒”来， 开始了久违的火星 之旅。
处理器和处理器体系结构类型多
通用计算机采用少数的处理器类型和体 系结构，而且主要掌握在少数大公司手 里。 嵌入式系统可采用多种类型的处理器和 处理器体系结构。 在嵌入式微处理器产业链上，IP设计、 面向应用的特定嵌入式微处理器的设计、 芯片的制造已形成巨大的产业。大家分 工协作，形成多赢模式。 有上千种的嵌入式微处理器和几十种嵌 入式微处理器体系结构可以选择。
STM32系列单片机原理及应用-C语言案例教程 第1章 单片机综述
第1章 单片机综述
其功能主要表现在：
（1）内核：ARM32位Cortex-M3CPU，最高工作频率72MHz， 1.25DMIPS/MHz，单周期乘法和硬件除法
（2）存储器：片上集成32-512KB的Flash存储器。6-64KB的SRAM存储器 （3）时钟、复位和电源管理：2.0-3.6V的电源供电和I/O接口的驱动电压。 POR、PDR和可编程的电压探测器(PVD)。4-16MHz的晶振。内嵌出厂前调校的 8MHz RC振荡电路。内部40 kHz的RC振荡电路，用于CPU时钟的PLL，带校准用 于RTC的32kHz的晶振。 （4）调试模式：串行调试(SWD)和JTAG接口。最多高达112个的快速I/O端口、 11个定时器和13个通信接口 比较流行的器件：STM32F103系列、STM32 L1系列、STM32W系列。
（1）运算器和控制器集成在一个芯片上，称之为CPU芯片。 （2）存储器由半导体存储器芯片组成。 （3）CPU，存储器，I/O 口通过AB，DB，CB三总线交换信息 （4）外设通过I/O口芯片与机器内各部件交换信息。 3．单片机是集成了组成微机的CPU、存储器、I/O口以及其它辅助电路 的大规模集成电路芯片。
3．单片机与嵌入式系统
单片机，就是把中央处理器 CPU、存储器、定时器、I／O 接口电路 等一些计算机的主要功能部件集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。 单片机的内部结构如图1.l所示。
时序电路 CPU
总线 控制 逻辑
存储器 I/O
图1.1单片机的内部结构
STM32是一款性价比高的单片机系列。 为高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM Cortex-M内核， 具有高性能外设：1μs的双12位ADC、4MB/s的UART、18MB/s的SPI等
精品课件-ARM Cortex-A9多核嵌入式系统开发-第一章
第1章 嵌入式系统概述
1软件是整个系统
应用软件 应用层
文件系统/图形用户应用程序接口
的控制核心，控制整个系统 的运行，提供人机交互的信
OS层
嵌入式操作系统
硬件设备驱动层 设备驱动程序、HAL、BSP
息等。在嵌入式系统不同的 应用领域和不同的发展阶段， 嵌入式系统软件组成也不完
安全、地震监测网、实时气象信息网、水源和空气污染监 测都涉及大量数据的实时处理分析。 国防与航天
神舟飞船和长征火箭中有很多嵌入式系统，导弹的 制导系统也是一种嵌入式系统。
第1章 嵌入式系统概述
1.3 嵌入式系统的概念和特点
概念： 按照IEEE(国际电气和电子工程师协会)的定义，
嵌入式系统即“控制、监视或者辅助装置、机器和设备运 行的装置”(原文为devices used to control，monitor， or assist the operation of equipment，machinery or plants)。这主要是从应用上加以定义的，从中可以看出嵌 入式系统是软件和硬件的综合体，并且涵盖机械等附属装 置。
第1章 嵌入式系统概述
Linux： 遵循GPL协议的开放源码的操作系统，使用时
无需交纳许可费用。内核可任意裁剪，几乎支持所有的 32位、64位CPU；内核中支持的硬件种类繁多，几乎可以 从网络上找到所有硬件驱动程序；支持几乎所有的网络 协议；有大量的应用程序可用，从编译工具、调试工具 到GUI程序。其缺点在于实时性，虽然2.6版本的Linux在 实时性方面有较大改进，但是仍无法称为实时操作系统。
图1.2 嵌入式系统软件子系统 全相同，但基本上可以分为
组成框图
应用层、操作系统(OS)层和
嵌入式课件(ppt)
1.1 嵌入式系统简介
嵌入式系统已经广泛应用于各个科技领域和日常生活的每个角落，由于其本 身的特性，使得我们很难发现它的存在。甚至一些从事嵌入式系统开发的科技人 员也只知单片机，不知道嵌入式系统。本节从嵌入式系统的定义开始，阐述嵌入 式系统的含义、特点等，以使读者加深对嵌入式系统的理解。
§1.1.1 嵌入式系统的定义 §1.1.2 嵌入式系统的组成 §1.1.3 嵌入式系统的特点 §1.1.4 嵌入式系统的应用 §1.1.5 嵌入式系统的发展
由上述可以看出，嵌入式系统是一个外延极广的概念，凡是与产品结合在一起的、 具有嵌入式系统特点的系统都可以称为嵌入式系统。
第1章 嵌入式系统设计基础
4
嵌入式系统的组成
嵌入式系统一般有3个主要的组成部分： 硬件。图1.1给出了嵌入式系统的硬件组成。其中，处理器是系统的运算核心； 存储器（ROM、RAM）用来保存可执行代码，以及中间结果；输入输出设备完成 与系统外部的信息交换；其他部分辅助系统完成功能。 应用软件。应用软件是完成系统功能的主要软件，它可以由单独的一个任务来 实现，也可以由多个并行的任务来实现。 实时操作系统（Real-Time Operating System，RTOS）。该系统用来管理应 用软件，并提供一种机制，使得处理器分时地执行各个任务并完成一定的时限要 求。
由于对嵌入式系统含义的理解因人而异，所以不同的书籍对嵌入式系统的定义也 不尽相同。下面给出了一些文献中对嵌入式系统的定义：
“Computer as Components – Principles of Embedded Computing System Design”一书的作者Wayne Wolf认为：“什么是嵌入式计算系统？如果不严格地定 义，它是任何一个包含可编程计算机的设备，但是它本身却不是一个通用计算机。”
嵌入式系统已经广泛应用于各个科技领域和日常生活的每个角落，由于其本 身的特性，使得我们很难发现它的存在。甚至一些从事嵌入式系统开发的科技人 员也只知单片机，不知道嵌入式系统。本节从嵌入式系统的定义开始，阐述嵌入 式系统的含义、特点等，以使读者加深对嵌入式系统的理解。
§1.1.1 嵌入式系统的定义 §1.1.2 嵌入式系统的组成 §1.1.3 嵌入式系统的特点 §1.1.4 嵌入式系统的应用 §1.1.5 嵌入式系统的发展
由上述可以看出，嵌入式系统是一个外延极广的概念，凡是与产品结合在一起的、 具有嵌入式系统特点的系统都可以称为嵌入式系统。
第1章 嵌入式系统设计基础
4
嵌入式系统的组成
嵌入式系统一般有3个主要的组成部分： 硬件。图1.1给出了嵌入式系统的硬件组成。其中，处理器是系统的运算核心； 存储器（ROM、RAM）用来保存可执行代码，以及中间结果；输入输出设备完成 与系统外部的信息交换；其他部分辅助系统完成功能。 应用软件。应用软件是完成系统功能的主要软件，它可以由单独的一个任务来 实现，也可以由多个并行的任务来实现。 实时操作系统（Real-Time Operating System，RTOS）。该系统用来管理应 用软件，并提供一种机制，使得处理器分时地执行各个任务并完成一定的时限要 求。
由于对嵌入式系统含义的理解因人而异，所以不同的书籍对嵌入式系统的定义也 不尽相同。下面给出了一些文献中对嵌入式系统的定义：
“Computer as Components – Principles of Embedded Computing System Design”一书的作者Wayne Wolf认为：“什么是嵌入式计算系统？如果不严格地定 义，它是任何一个包含可编程计算机的设备，但是它本身却不是一个通用计算机。”
单片机作业习题答案
作业习题答案《单片机应用技术》部分习题与参考答案第1章单片机概述1-1什么是嵌入式系统？嵌入式系统的硬件和软件各包括哪些内容？答: 以应用为中心，以计算机技术为基础，软/硬件可剪裁，针对具体应用系统，对功能、可靠性，成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统称为嵌入式计算机系统。
简称为嵌入式系统。
嵌入式系统的硬件包括：嵌入式处理器、存储器和外部设备器件、输入输出接口、图形控制器等。
软件包括操作系统和应用程序。
嵌入式系统是专用的计算机系统，嵌入式系统的核心是嵌入式处理器，单片机是嵌入式处理器的典型代表。
1-2 什么叫单片机？一个完整的单片机芯片至少有哪些部件？答：将微处理器（CPU）、存储器、定时/计数器及输入输出接口电路等部件集成在一块集成电路上，称为单片微型计算机，简称单片机。
一个完整的单片机芯片至少有中央处理器（CPU）、随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、定时/计数器及I/O接口等部件。
1-3嵌入式处理器有何特点？嵌入式处理器分为哪几类？答：嵌入式处理器对实时和多任务系统有和强的支持能力、对存储区保护功能强、具有可扩展的处理器结构及低功耗等特点。
嵌入式处理器分为：嵌入式微处理器、微控制器、嵌入式DSP处理器和片上系统等。
1-4 单片机系统的开发过程分为那几步进行？答：1.硬件的设计与调试。
2 应用程序的设计和调试。
3系统联调。
4程序的固化。
5.脱机运行。
1-5 Intel 公司的主要单片机产品分为哪几大系列？各系列的区别何在？答：Intel公司的MCS-48系列、MCS-51系列、MCS-96系列产品；48系列的单片机在片内集成4位CPU，片内含有多种I/O接口，有的根据不同用途还配有许多专用接口，价格便宜，控制功能强。
51系列的单片机在片内集成8位CPU、片内RAM为128字节，ROM为4K字节，4个并行I/O口、2个16位定时/计数器、串行接口、5个中断源。
96系列单片机CPU为16位，片内RAM为232字节，ROM为8K字节，片内带有高速输入输出部件，多通道10位A/D转换部件，中断处理为8级。
一单片机嵌入式系统概述
一、单片机嵌入式系统概述嵌入式系统一、一、嵌入式系统1、什么是嵌入式系统按计算机的非嵌入式应用和嵌入式应用将其分为通用计算机系统和嵌入式计算机系统。
PC机电梯控制柜通用计算机具有计算机的标准形态，通过装配不同的应用软件，以类同面目出现，并应用在社会的各个方面。
现在我们在办公室里、家庭中，最广泛普及使用的PC机就是通用计算机其最典型的代表。
而嵌入式计算机则是以嵌入式系统的形式隐藏在各种装置、产品和系统中的。
在许多的应用领域中，如工业控制、智能仪器仪表、家用电器、电子通信设备等电子系统和电子产品中，对计算机的应用有着不同的要求。
这些要求的主要特征为：(1)面对控制对象。
面对物理量传感器变换的信号输入；面对人机交互的操作控制；面对对象的伺服驱动和控制。
(2)嵌入到应用系统。
体积小、低功耗、价格低廉，可方便地嵌入到应用系统和电子产品中。
(3)能在工业现场环境中可靠运行。
(4)优良的控制功能。
对外部的各种模拟和数字信号能及时地捕捉，对多种不同的控制对象能灵活地进行实时控制。
我们将具备高速计算能力和海量存储，用于高速数值计算和海量数据处理的计算机称为通用计算机系统。
而将面对工控领域对象，嵌入到各种控制应用系统、各类电子系统和电子产品中，实现嵌入式应用的计算机系统称之为嵌入式计算机系统，简称嵌入式系统。
2、嵌入式系统的特点与应用(1)嵌入式系统就是指用于实现独立功能的专用计算机系统。
(2)嵌入式系统是以应用为核心、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、安全性、成本、体积、重量、功耗、环境等方面有严格要求的专用计算机系统。
(3)嵌入式计算机系统在应用数量上远远超过了各种通用计算机系统。
(4)通用计算机系统和嵌入式计算机系统形成了计算机技术的两大分支。
二、嵌入式系统的种类嵌入式计算机系统的构成，根据其核心控制部分的不同可分为几种不同的类型：(1)各种类型的工控机(2)可编程逻辑控制器PLC(3)以通用微处理器或数字信号处理器构成的嵌入式系统(4)单片嵌入式系统(5)FPGA嵌入式系统以单片机作为控制核心的单片嵌入式系统大部分应用于专业性极强的工业控制系统中。
第1章 单片机与嵌入式系统概述
–
随着微处理器性能的提高，嵌入式软件的规 模也随着发生指数型增长。
软件的实现从某种意 义上说决定了产品的 功能，已成为新产品 成功与否的关键因素。
32位芯片将能够执行 由上百万行C代码构 成的复杂程序，使得 低价位的 RISC / 32-位 嵌入式应用具备高度 微处理器 复杂和智能化的功能。
产品推向市场的 时间压力
DSP处理器
DSP的主要厂商有美国TI、ADI、Motorola、 Zilog等公司。TI公司位居榜首，占全球DSP市场 约60％左右。目前世界DSP产品市场每年正以30％ 的增幅大幅度增长，是目前最有发展和应用前景 的嵌入式处理器之一。 DSP代表性的产品是TI公司的TMS320系列。 与单片机相比，DSP的高速运算能力和多总线， 处理的算法的复杂度和大的数据处理流量是单 片机不可企及的。但在一些实时性要求很高的 场合，单片DSP的处理能力还是不能满足要求。 因此，又研制出了多总线、多流水线和并行处 理的包含多个DSP处理器的芯片，大大提高了系 统的性能。
《单片机与嵌入式系统应用》定义 嵌入式系统是“嵌入到对象体系 中的专用计算机系统”。
嵌入式系统的三个基本要素及相关特点： 嵌入性：物理环境(小)、电气环境（可 靠）、成本（低廉） 专用性: 软硬件的裁剪性；满足对象要求 的最小软、硬件配置 计算机系统： 满足对象系统控制要求的 计算机系统；配置有与对象系统相适应 的接口电路。
1.2 嵌入式系统的组成
嵌入式系统一般由嵌入式 硬件和软件组成 硬件以微处理器为核心集 成存储器和系统专用的输 入/输出设备 软件包括：初始化代码及 驱动、嵌入式操作系统和 应用程序等，这些软件有 机地结合在一起，形成系 统特定的一体化软件。
单片机、DSP出现使得嵌入式系统开始走向繁 荣。同时软件技术的进步使嵌入式系统日臻完 善。
随着微处理器性能的提高，嵌入式软件的规 模也随着发生指数型增长。
软件的实现从某种意 义上说决定了产品的 功能，已成为新产品 成功与否的关键因素。
32位芯片将能够执行 由上百万行C代码构 成的复杂程序，使得 低价位的 RISC / 32-位 嵌入式应用具备高度 微处理器 复杂和智能化的功能。
产品推向市场的 时间压力
DSP处理器
DSP的主要厂商有美国TI、ADI、Motorola、 Zilog等公司。TI公司位居榜首，占全球DSP市场 约60％左右。目前世界DSP产品市场每年正以30％ 的增幅大幅度增长，是目前最有发展和应用前景 的嵌入式处理器之一。 DSP代表性的产品是TI公司的TMS320系列。 与单片机相比，DSP的高速运算能力和多总线， 处理的算法的复杂度和大的数据处理流量是单 片机不可企及的。但在一些实时性要求很高的 场合，单片DSP的处理能力还是不能满足要求。 因此，又研制出了多总线、多流水线和并行处 理的包含多个DSP处理器的芯片，大大提高了系 统的性能。
《单片机与嵌入式系统应用》定义 嵌入式系统是“嵌入到对象体系 中的专用计算机系统”。
嵌入式系统的三个基本要素及相关特点： 嵌入性：物理环境(小)、电气环境（可 靠）、成本（低廉） 专用性: 软硬件的裁剪性；满足对象要求 的最小软、硬件配置 计算机系统： 满足对象系统控制要求的 计算机系统；配置有与对象系统相适应 的接口电路。
1.2 嵌入式系统的组成
嵌入式系统一般由嵌入式 硬件和软件组成 硬件以微处理器为核心集 成存储器和系统专用的输 入/输出设备 软件包括：初始化代码及 驱动、嵌入式操作系统和 应用程序等，这些软件有 机地结合在一起，形成系 统特定的一体化软件。
单片机、DSP出现使得嵌入式系统开始走向繁 荣。同时软件技术的进步使嵌入式系统日臻完 善。
第1章_单片机概述
1.3.1 Intel公司MCS-51系列单片机 1.3.2 Atmel公司MCS-51系列兼容单片机 1.3.3 Philips公司MCS-51系列兼容单片机
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第1章 单片机概述
1.3.4 Dallas公司MCS-51系列兼容单片机 1. 高速单片机 2. 安全单片机 1.3.5 Winbond公司MCS-51系列兼容单片机 台湾省Winbond(华邦)公司是亚洲半导体公司的杰出代 表，在国际上也享有较高的声誉。其生产的MCS-51系列 兼容单片机独具特色。其MCS-51系列兼容单片机分为： 标准系列，宽电压系列，Turbo-51系列，工业温度范围 系列，监控专用单片机。
1.2.2 单片机的发展趋势
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第1章 单片机概述
1.2.1 单片机的发展概况 (1) (2) (3) 大容量化 高性能化 小容量/低价格化
(4)
外围电路内装化
1.2.2 单片机的发展趋势
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第1章 单片机概述
1.3
常用MCS-51单片机及兼容机简介
目前，在国内市场上，Intel公司生产的MCS-51系列单片机已经比 较少见，取而代之的是其他公司生产的MCS-51系列兼容单片机。这 些公司主要有美国的Dallas、AMD、Atmel、ADI公司，荷兰的 Philips公司，德国的Siemens公司，日本的NEC公司，韩国的LG公 司以及我国台湾省的华邦(Winbond)公司等。
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第1章 单片机概述
1.2
单片机的历史与发展
自1971年微处理器研制成功后不久，就出现了单片机发展非 常繁荣的局面。单片机根据其基本操作处理的位数可以分为： 1位单片机、4位单片机、8位单片机、16位单片机和32位单片 机。单片机经过30多年的发展，如今已经形成一个规格齐全、 品种繁多的大家族，单片机的潜力越来越被人们所重视。特 别是当前采用CMOS工艺制成的各种单片机，由于低功耗、使 用的温度范围大、抗干扰能力强，能满足一些特殊应用场合 的要求，更加扩大了单片机的应用范围，也进一步促进了单 片机性能的发展。1.2.1 单片机的发展概况
项目1单片机嵌入式系统原理及应用(贾好来)单片机嵌入式系统简介PPT课件
2020/2/11
jiahaolai@
24
1.3 单片机的类型 1.3.1 8位、16位、32位单片机 1.3.1.1 8位单片机
• 在一个便携式电话中，必须执行多项任务：(a)语音信号 压缩和编码；(b)拨号；(c)调制和发送；(d)解调和接收； (e)信号解码和解压缩；(f)小键盘接口和显示接口处理； (g)基于短消息服务(SMS)协议的通信；(h)SMS消息显示 。对于所有的这些任务，一个处理器是不够的。需要多个 处理器同步执行。
2020/2/11
பைடு நூலகம்
jiahaolai@
21
1.2.4 专用系统处理器
• 这种系统在其设计中集成了专用系统处理器 ASSP(Application Specific Standard Processor)芯片或核。
• 假设有一个实时视频处理嵌入式系统。嵌入式系统中需要 进行实时处理的功能包括数字电视、高清电视解码器、视 频转接器、DVD(Digital Video Disc，数字视频光盘)播 放、网络电话、视频会议和其他一些系统。
2020/2/11
jiahaolai@
18
• 单片机以嵌入式系统的形式隐藏在各种装置、产 品和系统中。如键盘、鼠标、软驱、硬盘、显示 卡、显示器、调制解调器、网卡、声卡、打印机 、扫描仪、数字相机、USB集线器等均是由单片 机控制的。在制造工业、过程控制、通讯、仪器 、仪表、汽车、船舶、航空、航天、军事装备、 消费类产品等方面均是单片机的应用领域。
机械工业出版社
1
第1章 单片机嵌入式系统简介
2020/2/11
jiahaolai@
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 1.4 ATMEL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
周立功单片机LPC课件
周立功单片机
第1章 目录
1. 嵌入式系统 2. 嵌入式处理器 3. 嵌入式操作系统
周立功单片机
• 嵌入式处理器 ——概述
早期的嵌入式系统通常使用普通个人计算机（PC） 中的通用处理器。近年来，随着大量先进的微处理器 制造技术的发展，越来越多的嵌入式系统用嵌入式处 理器建造，而不是用通用目的的处理器。 这些嵌入式 处理器可以大致分为以下几类：
周立功单片机
1.3 嵌入式操作系统
• 基本概念 ——前后台系统
对基于芯片的开发来说，应用程序一般是一个无 限的循环，可称为前后台系统或超循环系统。
很多基于微处理器的产品采用前后台系统设计， 例如微波炉、电话机、玩具等。在另外一些基于微处 理器应用中，从省电的角度出发，平时微处理器处在 停机状态，所有事都靠中断服务来完成。
周立功单片机
• 现实中的嵌入式系统
周立功单片机
• 嵌入式系统的概念
目前，对嵌入式系统的定义多种多样，但没有一 种定义是全面的。下面给出两种比较合理定义：
●从技术的角度定义：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。 ●从系统的角度定义：嵌入式系统是设计完成复杂 功能的硬件和软件，并使其紧密耦合在一起的计算 机系统。术语嵌入式反映了这些系统通常是更大系 统中的一个完整的部分，称为嵌入的系统。嵌入的 系统中可以共存多个嵌入式系统。
周立功单片机
1.3 嵌入式操作系统
• 概述
适用于计算中心等较大
多道批处理操作系统 监操
的计算机系统
控作 程系
分时操作系统
适用于多个用户共享系 统资源
Hale Waihona Puke 序统实时操作系统适用于嵌入式设备和有 实时性要求的系统中
第1章 目录
1. 嵌入式系统 2. 嵌入式处理器 3. 嵌入式操作系统
周立功单片机
• 嵌入式处理器 ——概述
早期的嵌入式系统通常使用普通个人计算机（PC） 中的通用处理器。近年来，随着大量先进的微处理器 制造技术的发展，越来越多的嵌入式系统用嵌入式处 理器建造，而不是用通用目的的处理器。 这些嵌入式 处理器可以大致分为以下几类：
周立功单片机
1.3 嵌入式操作系统
• 基本概念 ——前后台系统
对基于芯片的开发来说，应用程序一般是一个无 限的循环，可称为前后台系统或超循环系统。
很多基于微处理器的产品采用前后台系统设计， 例如微波炉、电话机、玩具等。在另外一些基于微处 理器应用中，从省电的角度出发，平时微处理器处在 停机状态，所有事都靠中断服务来完成。
周立功单片机
• 现实中的嵌入式系统
周立功单片机
• 嵌入式系统的概念
目前，对嵌入式系统的定义多种多样，但没有一 种定义是全面的。下面给出两种比较合理定义：
●从技术的角度定义：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。 ●从系统的角度定义：嵌入式系统是设计完成复杂 功能的硬件和软件，并使其紧密耦合在一起的计算 机系统。术语嵌入式反映了这些系统通常是更大系 统中的一个完整的部分，称为嵌入的系统。嵌入的 系统中可以共存多个嵌入式系统。
周立功单片机
1.3 嵌入式操作系统
• 概述
适用于计算中心等较大
多道批处理操作系统 监操
的计算机系统
控作 程系
分时操作系统
适用于多个用户共享系 统资源
Hale Waihona Puke 序统实时操作系统适用于嵌入式设备和有 实时性要求的系统中
第一章嵌入式系统基础
硬件
1.3 嵌入式操作系统
基本概念 ——实时操作系统（RTOS） 实时操作系统是一段在嵌入式系统启动后首先执行的背景程序，用户的应用程序是运 行于RTOS之上的各个任务，RTOS根据各个任务的要求，进行资源(包括存储器、外设等) 管理、消息管理、任务调度、异常处理等工作。在RTOS支持的系统中， 每个任务均有一 个优先级，RTOS根据各个任务的优先级，动态地切换各个任务，保证对实时性的要求。
1.2 嵌入式处理器
1.2.1嵌入式系统分类 按表现形式分：（硬件范畴）
芯片级嵌入（含程序或算法的处理器） 模块级嵌入（系统中的某个核心模块） 系统级嵌入SOC（System on a chip） 按实时性要求分：（软件范畴） 非实时系统（PDA，Personal Digital Assistant 個人數字助理） 软实时系统（消费类产品） 硬实时系统（导引头等工业和军工系统）
是嵌入式软件的基本要求，软件固态存储，以提高速度。软件代码要求高质量和高可靠性、 实时性。
（5）嵌入式软件开发走向标准化 嵌入式系统的应用程序可以没有操作系统直接在芯片上运行。
5、嵌入式系统应用领域
工业 工控设备 智能仪表 汽车电子
军事国防 军事电子
嵌入式应用
网络设备
电子商务 网络
消费电子 信息家电 智能玩具 通信设备 移动存贮
第一章嵌入式系统基础
主要内容
嵌入式硬件平台 微处理器、存储器、I/O… ARM和XScale的指令系统和体系结构
嵌入式操作系统 特点、进程调度、存储管理… μC/OS, Linux的移植、设备驱动和应用开发
嵌入式应用开发 基于μC/OS, Linux, WinCE等
使用教材
ARM9嵌入式系统设计与开发应用 熊茂华 杨震伦 主编 清华大学出版社
1.3 嵌入式操作系统
基本概念 ——实时操作系统（RTOS） 实时操作系统是一段在嵌入式系统启动后首先执行的背景程序，用户的应用程序是运 行于RTOS之上的各个任务，RTOS根据各个任务的要求，进行资源(包括存储器、外设等) 管理、消息管理、任务调度、异常处理等工作。在RTOS支持的系统中， 每个任务均有一 个优先级，RTOS根据各个任务的优先级，动态地切换各个任务，保证对实时性的要求。
1.2 嵌入式处理器
1.2.1嵌入式系统分类 按表现形式分：（硬件范畴）
芯片级嵌入（含程序或算法的处理器） 模块级嵌入（系统中的某个核心模块） 系统级嵌入SOC（System on a chip） 按实时性要求分：（软件范畴） 非实时系统（PDA，Personal Digital Assistant 個人數字助理） 软实时系统（消费类产品） 硬实时系统（导引头等工业和军工系统）
是嵌入式软件的基本要求，软件固态存储，以提高速度。软件代码要求高质量和高可靠性、 实时性。
（5）嵌入式软件开发走向标准化 嵌入式系统的应用程序可以没有操作系统直接在芯片上运行。
5、嵌入式系统应用领域
工业 工控设备 智能仪表 汽车电子
军事国防 军事电子
嵌入式应用
网络设备
电子商务 网络
消费电子 信息家电 智能玩具 通信设备 移动存贮
第一章嵌入式系统基础
主要内容
嵌入式硬件平台 微处理器、存储器、I/O… ARM和XScale的指令系统和体系结构
嵌入式操作系统 特点、进程调度、存储管理… μC/OS, Linux的移植、设备驱动和应用开发
嵌入式应用开发 基于μC/OS, Linux, WinCE等
使用教材
ARM9嵌入式系统设计与开发应用 熊茂华 杨震伦 主编 清华大学出版社
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功能存储数据。不断电时，存储的数据不会丢失。 优点：速度快、静态功耗极低。缺点：集成度低、运行功耗大。 ➨ 【DRAM】由动态MOS存储单元构成存储矩阵，利用MOS管的栅极电容存储
信息。即使不断电，如果不能及时刷新，存储的数据仍会丢失。 优点：集成度远高于SRAM、功耗低。缺点：由于需要刷新，使外围电路
基于HCS12的嵌入式系统设计
第1章 嵌入式系统简介
合肥工业大学 机械与汽车工程学院
滕勤 2014.4
教材与参考书籍
【教材】
吴晔，张阳，滕勤.基于HCS12的嵌入式系统设计.电子工业出版社，2010.
【参考书籍】
王宜怀，刘晓升.嵌入式系统——使用HCS12微控制器的设计与应用.北京 航空航天大学出版社，2008.
组件之间的总线速度。 ➨ 【倍频】CPU与系统总线之间相差的倍数。CPU主频 = 外频 倍频。当外频
不变时，提高倍频，CPU主频也就越高。 ➨ 【外部时钟频率】外部晶体振荡器的振荡频率。等于或低于系统总线频
率。
《基于HCS12的嵌入式系统设计》
第1章 嵌入式系统简介
1.1 概述
1.1.1 基本概念和术语 【存储器】
邵贝贝.单片机嵌入式应用的在线开发方法.清华大学出版社，2004.
《基于HCS12的嵌入式系统设计》
第1章 嵌入式系统简介
本章内容
1.1 概述 1.2 嵌入式系统 1.3 嵌入式系统硬件 1.4 嵌入式系统软件 1.5 嵌入式操作系统 1.6 嵌入式系统开发方法 1.7 HCS12和HCS12X系列单片机简介
写（Writeback）。
《基于HCS12的嵌入式系统设计》
第1章 嵌入式系统简介
1.1 概述
1.1.1 基本概念和术语
【中央处理器（CPU）】
➨ 【特点】CPU的工作与时钟脉冲发生器产生的脉冲信号同步。 ➨ 【主频】CPU内部的工作时钟频率。主频越高，一个时钟周期内执行的指
令数越多，CPU的运算速度越快。 ➨ 【外频】系统总线频率。CPU与周边设备传输数据的频率，即CPU到芯片
第1章 嵌入式系统简介
1.1 概述
1.1.1 基本概念和术语
【中央处理器（CPU）】 中央处理器（Central Processing Unit）是一台计算机的运算和控制核
心。 ➨ 【功能】解释并执行计算机的指令和处理软件中的数据。 ➨ 【组成】 运算器——进行算术、逻辑运算； 寄存器——暂时存储数据； 控制器——解释指令，按照时序产生CPU内部或外部的控制信号。 ➨ 【运行过程】提取（Fetch）、解码（Decord）、执行（Execute）、回
【应用】 ➨ 汽车、家电、民用电子产品、航空航天及工业控制等领域。 也称为微控制器(Microcontroller)或微控制单元(MCU)。 ➨ 【组成】内核、存储器、功能模块和接口电路等，各部分之
间通过总线（数据总线、控制总线）相连，协调工作。
《基于HCS12的嵌入式系统设计》
第1章 嵌入式系统简介
单片机典型应用实例 MC9S12EVK教学与评估核心板
《基于HCS12的嵌入式系统设计》
第1章 嵌入式系统简介
单片机典型应用实例
智能小车控制电路板 实验板
《基于HCS12的嵌入式系统设计》
第1章 嵌入式系统简介
单片机典型应用实例 发动机电控单元（ECU）
《基于HCS12的嵌入式系统设计》
➨ 【ROM】存储单元的内容只能读出，不能随意写入，断电后保存的信息不 会改变，称为非易失性存储器。
《基于HCS12的嵌入式系统设计》
第1章 嵌入式系统简介
1.1.1 基本概念和术语 【存储器】
随机存储器（RAM） 按照存储特性的不同，又分为：静态随机存储器（Static RAM，SRAM）
和动态随机存储器（Dynamic RAM，DRAM）。 ➨ 【SRAM】在触发器的基础上附加门控管构成阵列，依靠触发器的自保持
孙同景，陈桂友.Freescale 9S12十六位单片机原理及嵌入式开发技术. 机械工业出版社，2008.
《基于HCS12的嵌入式系统设计》
参考教材
【参考书籍】
张阳，吴晔，滕勤.MC9S12XS单片机原理及嵌入式系统开发.电子工业出 版社，2011.
王宜怀，曹金华.嵌入式系统设计实战——基于飞思卡尔S12X微控制器. 北京航空航天大学出版社，2011.
由若干个存储单元组成，主要用于存储信息资料和程序。按照存储信息 的保持性，分为：随机存储器（Random Access Memory，RAM）和只读存 储器（Read Only Memory，ROM）。
➨ 【RAM】存储单元的内容可随意读出或写入，且存取速度与存储单元的位 置无关。由于断电时存储内容会丢失，因此，称为易失性存储器，主要 用于存储短时间使用的信息。
《基于HCS12的嵌入式系统设计》
第1章 嵌入式系统简介
1.1 概述
1.1.1基本概念和术语 【单片微型计算机】 简称单片机(Single-chip Microcomputer)。 【单片机】组成计算机的基本部件集成到一块芯片上而形成
的微型计算机。 片内包含中央处理单元(CPU)、存储器(RAM、EPROM、E2PROM、
Flash等)、中断控制、系统时钟、系统总线、外围接口(并行 I/O、串行I/O)、定时/计数器、A/D转换器、PWM、通信接口 (SCI、SPI、I2C、USB、CAN、以太网)等功能模块。
《基于HCS12的嵌入式系统设计》
第1章 嵌入式系统简介
1.1 概述
1.1.1 基本概念和术语 【单片微型计算机】
《基于HCSቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ2的嵌入式系统设计》
第1章 嵌入式系统简介
1.1 概述
1.1.1基本概念和术语 单片机 中央处理器（CPU） 存储器：随机存储器（RAM），只读存储器（ROM） ➨ RAM——SRAM，DRAM ➨ ROM——ROM，PROM，EPROM，EEPROM，FLASH EEPROM 复杂指令集计算机（CISC）和精简指令集计算机（RISC）
复杂，存取速度比SRAM慢。
《基于HCS12的嵌入式系统设计》
第1章 嵌入式系统简介
1.1 概述
1.1.1 基本概念和术语 【存储器】
信息。即使不断电，如果不能及时刷新，存储的数据仍会丢失。 优点：集成度远高于SRAM、功耗低。缺点：由于需要刷新，使外围电路
基于HCS12的嵌入式系统设计
第1章 嵌入式系统简介
合肥工业大学 机械与汽车工程学院
滕勤 2014.4
教材与参考书籍
【教材】
吴晔，张阳，滕勤.基于HCS12的嵌入式系统设计.电子工业出版社，2010.
【参考书籍】
王宜怀，刘晓升.嵌入式系统——使用HCS12微控制器的设计与应用.北京 航空航天大学出版社，2008.
组件之间的总线速度。 ➨ 【倍频】CPU与系统总线之间相差的倍数。CPU主频 = 外频 倍频。当外频
不变时，提高倍频，CPU主频也就越高。 ➨ 【外部时钟频率】外部晶体振荡器的振荡频率。等于或低于系统总线频
率。
《基于HCS12的嵌入式系统设计》
第1章 嵌入式系统简介
1.1 概述
1.1.1 基本概念和术语 【存储器】
邵贝贝.单片机嵌入式应用的在线开发方法.清华大学出版社，2004.
《基于HCS12的嵌入式系统设计》
第1章 嵌入式系统简介
本章内容
1.1 概述 1.2 嵌入式系统 1.3 嵌入式系统硬件 1.4 嵌入式系统软件 1.5 嵌入式操作系统 1.6 嵌入式系统开发方法 1.7 HCS12和HCS12X系列单片机简介
写（Writeback）。
《基于HCS12的嵌入式系统设计》
第1章 嵌入式系统简介
1.1 概述
1.1.1 基本概念和术语
【中央处理器（CPU）】
➨ 【特点】CPU的工作与时钟脉冲发生器产生的脉冲信号同步。 ➨ 【主频】CPU内部的工作时钟频率。主频越高，一个时钟周期内执行的指
令数越多，CPU的运算速度越快。 ➨ 【外频】系统总线频率。CPU与周边设备传输数据的频率，即CPU到芯片
第1章 嵌入式系统简介
1.1 概述
1.1.1 基本概念和术语
【中央处理器（CPU）】 中央处理器（Central Processing Unit）是一台计算机的运算和控制核
心。 ➨ 【功能】解释并执行计算机的指令和处理软件中的数据。 ➨ 【组成】 运算器——进行算术、逻辑运算； 寄存器——暂时存储数据； 控制器——解释指令，按照时序产生CPU内部或外部的控制信号。 ➨ 【运行过程】提取（Fetch）、解码（Decord）、执行（Execute）、回
【应用】 ➨ 汽车、家电、民用电子产品、航空航天及工业控制等领域。 也称为微控制器(Microcontroller)或微控制单元(MCU)。 ➨ 【组成】内核、存储器、功能模块和接口电路等，各部分之
间通过总线（数据总线、控制总线）相连，协调工作。
《基于HCS12的嵌入式系统设计》
第1章 嵌入式系统简介
单片机典型应用实例 MC9S12EVK教学与评估核心板
《基于HCS12的嵌入式系统设计》
第1章 嵌入式系统简介
单片机典型应用实例
智能小车控制电路板 实验板
《基于HCS12的嵌入式系统设计》
第1章 嵌入式系统简介
单片机典型应用实例 发动机电控单元（ECU）
《基于HCS12的嵌入式系统设计》
➨ 【ROM】存储单元的内容只能读出，不能随意写入，断电后保存的信息不 会改变，称为非易失性存储器。
《基于HCS12的嵌入式系统设计》
第1章 嵌入式系统简介
1.1.1 基本概念和术语 【存储器】
随机存储器（RAM） 按照存储特性的不同，又分为：静态随机存储器（Static RAM，SRAM）
和动态随机存储器（Dynamic RAM，DRAM）。 ➨ 【SRAM】在触发器的基础上附加门控管构成阵列，依靠触发器的自保持
孙同景，陈桂友.Freescale 9S12十六位单片机原理及嵌入式开发技术. 机械工业出版社，2008.
《基于HCS12的嵌入式系统设计》
参考教材
【参考书籍】
张阳，吴晔，滕勤.MC9S12XS单片机原理及嵌入式系统开发.电子工业出 版社，2011.
王宜怀，曹金华.嵌入式系统设计实战——基于飞思卡尔S12X微控制器. 北京航空航天大学出版社，2011.
由若干个存储单元组成，主要用于存储信息资料和程序。按照存储信息 的保持性，分为：随机存储器（Random Access Memory，RAM）和只读存 储器（Read Only Memory，ROM）。
➨ 【RAM】存储单元的内容可随意读出或写入，且存取速度与存储单元的位 置无关。由于断电时存储内容会丢失，因此，称为易失性存储器，主要 用于存储短时间使用的信息。
《基于HCS12的嵌入式系统设计》
第1章 嵌入式系统简介
1.1 概述
1.1.1基本概念和术语 【单片微型计算机】 简称单片机(Single-chip Microcomputer)。 【单片机】组成计算机的基本部件集成到一块芯片上而形成
的微型计算机。 片内包含中央处理单元(CPU)、存储器(RAM、EPROM、E2PROM、
Flash等)、中断控制、系统时钟、系统总线、外围接口(并行 I/O、串行I/O)、定时/计数器、A/D转换器、PWM、通信接口 (SCI、SPI、I2C、USB、CAN、以太网)等功能模块。
《基于HCS12的嵌入式系统设计》
第1章 嵌入式系统简介
1.1 概述
1.1.1 基本概念和术语 【单片微型计算机】
《基于HCSቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ2的嵌入式系统设计》
第1章 嵌入式系统简介
1.1 概述
1.1.1基本概念和术语 单片机 中央处理器（CPU） 存储器：随机存储器（RAM），只读存储器（ROM） ➨ RAM——SRAM，DRAM ➨ ROM——ROM，PROM，EPROM，EEPROM，FLASH EEPROM 复杂指令集计算机（CISC）和精简指令集计算机（RISC）
复杂，存取速度比SRAM慢。
《基于HCS12的嵌入式系统设计》
第1章 嵌入式系统简介
1.1 概述
1.1.1 基本概念和术语 【存储器】