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嵌入式操作系统(单片机)的发展简介

作者:李骥,江伟2006.03.21阅读 3073

    一、什么是单片机
    单片机,亦称单片微电脑或单片微型计算机。它是把中央处理器(CPU)、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、输入/输出端口(I/O)等主要计算机功能部件都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。这种微型计算机因其制作在一块芯片上而被称为单片机。单片机是大规模集成电路技术发展的产物。单片机具有性能高、速度快、体积小、价格低、稳定可靠、应用广泛、通用性强等突出优点。单片机的设计目标主要是增强“控制”能力,满足实时控制(就是快速反应)方面的需要。因此CONTROL ENGINEERING China版权所有,它在硬件结构、指令系统、I/O端口、功率消耗及可靠性等方面均有其独特之处,其最显著的特点之一就是具有非常有效的控制功能。因此CONTROL ENGINEERING China版权所有,单片机又常常被人称为微控制器(MCU或μC)。

嵌入式操作系统(单片机)的发展简介如图

    二、单片机当前的发展状况。
    单片机自70年代问世以来得到蓬勃发展,目前单片机功能正日渐完善:

    1、单片机集成越来越多资源,内部存储

资源日益丰富,用户不需要扩充资源就可以完成项目开发CONTROL ENGINEERING China版权所有,不仅是开发简单www.cechina.cn,产品小巧美观控制工程网版权所有,同时系统也更加稳定,目前该方向即是发展为SOC(片上系统)。
    2、单片机抗干扰能力加强,使的它更加适合工业控制领域,具有更加广阔的市场前景。
    3、单片机提供在线编程能力,加速了产品的开发进程,为企业产品上市赢得宝贵时间。
    4、在线编程目前有两种不同方式:

    1)、ISP ,具备ISP的单片机内部集成FLASH存储器,用户可以通过下载线以特定的硬件时序在线编程,但用户程序自身不可以对内部存储器做修改。这类产品如ATMEL8990系列。
    2)、IAP ,具备这种特性的单片机厂家在出厂时内部写入了单片机引导程序,用户可以通过下载线对它在线编程,用户程序也可以自己对内存重新修改。这对于工业实时控制和数据的保存提供了方便。这类产品如SST的89系列。

    5、在线仿真变的容易。用户一旦开发一个比较大的系统,开发调试变的非常复杂www.cechina.cn,同时由于单片机资源有限,不能象PC一样直接调试自己的软件,于是出现了品种繁多的专业仿真器,为用户的开发提供了强大功能,加速了开发进程,降低了开发难度,同时这类仿真器也给中小型用户带来沉重的经济负担,目前已经有公司推出了可以在线调试的单片机,这类单片机采用标准JTAG接口,JTAG是一种标准(IEEE 1149。1),是为测试芯片而制定的,目的是用TCK、TDI、TDO和TMS四个信号来测试芯片的内部状态,为什么测试芯片还需要专门制定标准呢?这是因为复杂芯片引脚太多,特别是还有些芯片一旦安装到多层电路板上就无法看到引脚,更不要说测量了,这时就可以在计算机软件的支持下通过JTAG接口,对芯片进行测量,如果各个公司的芯片都符合该标准,就可以将各个芯片的JTAG口串联起来(外国人称为菊花链),无论在电路板上有多少芯片,只需4个引脚,就可以测量电路板上的所有芯片。既然可以测量芯片,当然可以将数据写入芯片,在可编程逻辑器件的数据下载中也使用JTAG接口,出现了在系统编程(ISP)的概念,也就是,即使可编程逻辑器件安装到了系统中,也可以对其内部电路进行修改,JTAG技术和EDA软件的进步,使可编程逻辑器件的开发与使用得到快速发展。具备这类功能的单片机如TI MSP430系列。

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    三、单片机常用外围接口介绍。

    1、串口, I2C,SPI。单片机提供这类功能,目的是为了方便系统和外围设备的连接,用户可以通过I2C,SPI接口连接诸如传感器的设备,完成检测功能,同时把系统情况通过串口传给上位机管理系统,完成远程设备的控制。大部分厂家的后续产品都提供了这样的功能。

    2、模数转换。单片机通过提供模数转换功能,方便用户进行数据的采集处理,实现强大的数据处理和控制能力,同时单片机也推出如16位,32位处理器,这更加强了单片机作为工业控制的能力。大部分厂家的后续产品都提供了这样的功能。

    3、红外线接口。单片机通过提供红外线接口为用户无限控制带来了方便。如富士通单片机。

    4、CAN总线。单片机提供CAN总线模块,配合工业控制,为单片机的应用注入强大的活力。如富士通单片机。







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