"单片机概论"
单片机是指一个单芯片形态、面向控制对象的嵌入式应用计算机系统。它的出现及发展使计算机技术从通用型数值计算领域进入到智能化的控制领域。单片机的特点是它的芯片级体积的优点和在现场环境下可高速可靠地运行的特点。
单片机的概念是由微型计算机的各个功能部件,如中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、输入/输出接口电路、定时器/计数器以及串行通信接口等集成在一块芯片中,构成一个完整的微型计算机。单片机面对的是测控对象,突出的是控制功能,因此它从功能和形态上来说都是应控制领域应用的要求而诞生的。
单片机在芯片内集成了许多面对测控对象的接口电路,如ADC、DAC、高速I/O口、PWM、WDT等。这些对外电路及外设接口已经突破了微型计算机(microcomputer)传统的体系结构,所以更为确切反映单片机本质的名称应是微控制器。
单片机是单芯片形态作为嵌入式应用的计算机系统,它有惟一的、专门为嵌入式应用而设计的体系结构和指令系统,加上它的芯片级体积的优点和在现场环境下可高速可靠地运行的特点,因此单片机又称之为嵌入式微控制器(embedded micro controller)。
单片机的发展主要是表现在其接口和性能不断满足多种多样检测控制对象的要求上,尤其突出表现在它的控制功能上,构成各种专用的控制器和多机控制系统。目前按单片机内部数据通道的宽度,把它们分为4位、8位、16位及32位单片机。
单片机和微处理器是两大分支,微处理器 MPU 是微型计算机的核心部件,它的性能决定了微型计算机的性能。单片机MCU 主要用于控制领域,它构成的检测控制系统应该有实时的、快速的外部响应,应该能迅速采集到大量数据,能在做出正确的逻辑推理和判断后实现对被控制对象参数的调整与控制。
单片机的发展直接利用了 MPU 的成果,也发展了 16 位、32 位的机型。但它的发展方向是高性能、高可靠性、低功耗、低电压、低噪音和低成本。目前,单片机的主流仍然是以 8 位机为主,16 位、32 位机为辅。
单片机和嵌入式系统的概念是指面向检测控制对象,嵌入到应用系统中去的计算机系统。实时性是它的主要特征,对系统的物理尺寸、可靠性、重启动和故障恢复方面也有特殊的要求。单片机是目前发展最快、品种最多、数量最大的嵌入式计算机系统。
单片机可以分为系统级、板级和芯片级三种类型。系统级嵌入式系统为各种类型的工控机,包括进行机械加固和电气加固的通用计算机系统,各种总线方式工作的工控机和模块组成的工控机。板级嵌入式系统则有各种类型的带 CPU 的主板及 OEM 产品。芯片级嵌入式系统则以单片机最为经典。