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单片机介绍:
单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。尽管他的大部分功
能集成在一块小芯片上,但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件:
CPU、内存、内部和外部总线系统,目前大部分还会具有外存。同时集成诸如
通讯接口、定时器,实时时钟等外围设备。而现在最强大的单片机系统甚至可
以将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块芯片上。
单片机也被称为微控制器(Microcontroler),是因为它最早被用在工业控
制领域。单片机由芯片内仅有 CPU 的专用处理器发展而来。最早的设计理念是
通过将大量外围设备和 CPU 集成在一个芯片中,使计算机系统更小,更容易集
成进复杂的而对提及要求严格的控制设备当中。INTEL 的 Z80 是最早按照这种
思想设计出的处理器,从此以后,单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。
早期的单片机都是 8 位或 4 位的。其中最成功的是 INTEL 的 8031,因为简
单可靠而性能不错获得了很大的好评。此后在 8031 上发展出了 MCS51 系列单
片机系统。基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。随着工业控制
领域要求的提高,开始出现了 16 位单片机,但因为性价比不理想并未得到很广
泛的应用。90 年代后随着消费电子产品大发展,单片机技术得到了巨大的提高。
随着 INTEL i960 系列特别是后来的 ARM 系列的广泛应用,32 位单片机迅速取
代 16 位单片机的高端地位,并且进入主流市场。而传统的 8 位单片机的性能也
得到了飞速提高,处理能力比起 80 年代提高了数百倍。目前,高端的 32 位单
片机主频已经超过 300MHz,性能直追 90 年代中期的专用处理器,而普通的型
号出厂价格跌落至 1 美元,最高端的型号也只有 10 美元。当代单片机系统已经
不再只在裸机环境下开发和使用,大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用在全
系列的单片机上。而在作为掌上电脑和手机核心处理的高端单片机甚至可以直
接使用专用的 Windows 和 Linux 操作系统。
单片机比专用处理器更适合应用于嵌入式系统,因此它得到了最多的应用。
事实上单片机是世界上数量最多的计算机。现代人类生活中所用的几乎每件电
子和机械产品中都会集成有单片机。手机、电话、计算器、家用电器、电子玩
具、掌上电脑以及鼠标等电脑配件中都配有 1-2 部单片机。而个人电脑中也会
有为数不少的单片机在工作。汽车上一般配备 40 多部单片机,复杂的工业控制
系统上甚至可能有数百台单片机在同时工作!单片机的数量不仅远超过 PC 机
和其他计算的综合,甚至比人类的数量还要多。
单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计
算机系统集成到一个芯片上。概括的讲:一块芯片就成了一台计算机。它的体
积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时,学习
使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。