单片机嵌入式系统概述：定义、历史与发展趋势

本文档主要介绍了单片机嵌入式系统的基础知识，包括单片机的定义、发展历史、发展趋势、基本结构以及复位电路的概念。 单片机是一种高度集成的微控制器，它将CPU、RAM、ROM、I/O接口、中断系统和其他功能部件整合在同一块硅片上，形成一个完整的微型计算机系统。这种设计使得单片机在各种领域有着广泛的应用，例如工业控制、家电、汽车电子、通信设备等。使用单片机通常包括理解其基本结构、选择合适的型号、编写程序、硬件设计和系统调试等步骤。 单片机的发展历程可以分为四代：第一代基于NMOS工艺的8位单片机；第二代采用CMOS工艺，后由HMOS工艺改进，降低了功耗且提高了速度；第三代出现了多CPU集成、串行总线和低电压工作等特性；第四代引入了FLASH存储技术，进一步提升了性能和灵活性。 当前，单片机的发展趋势侧重于CMOS化、低功耗、小型化、大容量存储、高性能、低成本和内置外围电路。常见的单片机系列有MSP430、PIC、STM、C8051和AVR等。 复位电路是单片机系统中的重要组成部分，用于初始化系统状态。复位电路通常有两种类型：高电平复位和低电平复位。如图1-3所示的高电平复位，当复位引脚接收到维持一定时间的高电平时，单片机将执行初始化操作；图1-4所示的低电平复位则是当复位引脚处于低电平时启动复位过程。此外，还有外部复位电路，如图1-5所示，通常包括延时电路，确保单片机在电源稳定后才开始正常运行。 单片机的嵌入式系统不仅包括单片机本身，还涵盖了所有硬件电路和应用软件。如图1-2所示，系统硬件电路包括单片机、基本系统电路和接口，而系统软件则负责实现特定应用的功能。前向通道接口则允许系统与外部设备进行数据交换。 单片机嵌入式系统是现代电子设备的核心，其设计和应用涉及硬件、软件和系统层面的综合考虑。了解单片机的基本概念和发展趋势，对于从事相关领域的工程师来说至关重要。