嵌入式微控制器：从原理到设计探索

"嵌入式微控制器-嵌入式系统原理与设计" 嵌入式微控制器，通常被称为单片机，是嵌入式系统的核心组成部分，它已经在过去的近30年中经历了持续的发展，并且在当前的嵌入式系统领域中扮演着至关重要的角色。这种微控制器集成了多种功能模块，包括随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、总线控制器、定时器、看门狗定时器、输入/输出接口（I/O）、串行通信端口、模拟数字转换器（A/D）和数字模拟转换器（D/A）。由于其高度集成的特性，它们被广泛应用于各种控制系统，如洗衣机、交通信号灯、电视机、微波炉等日常设备中。 嵌入式系统设计是一门深入探讨这一领域的学科，涵盖了从基础的计算机概念到具体的系统构建和应用。计算机作为能够执行预设指令并处理数据的电子设备，其完整体系包括硬件和软件两大部分。随着计算机技术的进步，从电子管、晶体管到集成电路和大规模集成电路，计算机的应用场景日益多样化，催生了嵌入式计算机的出现。嵌入式系统不同于通用计算机，它们专注于特定任务，根据需求定制硬件和软件，以满足功能、可靠性、成本、尺寸和功耗的严格要求。 嵌入式系统的定义强调了其以应用为中心，基于计算机技术，并且允许根据具体需求进行软硬件裁剪。它们的硬件通常不需要很强的扩展能力，通常使用专门为嵌入式应用设计的处理器。值得注意的是，嵌入式系统并不一定都配备操作系统，但往往有实时性要求。在成本控制、软件固化、交叉开发模式以及对体积、功耗、可靠性和环境适应性的特殊要求方面，嵌入式系统表现出明显的特点。 嵌入式系统与通用计算机的主要区别在于，通用计算机追求计算速度、总线带宽和存储容量的不断提升，而嵌入式系统则更注重提高性能、控制能力和控制的可靠性。嵌入式系统的起源可以追溯到早期的航天导航计算机，如麻省理工学院开发的阿波罗导航计算机，以及1961年的民兵I型导弹自动导航控制计算机。随着技术的发展，嵌入式系统逐渐成为改造世界的关键工具，它们在数量上远超通用计算机，并在各种设备中实现了数据采集、信息处理和自动化控制，极大地提升了设备的性能和效率。