什么是嵌入式单片机?嵌入式单片机详情汇总

　　什么是嵌入式单片机？

　　嵌入式单片机，即嵌入式微控制器，指以微控制器为核心控制单元的嵌入到对象体系中的专用计算机系统，是应用十分广泛的一种嵌入式系统结构。嵌入式单片机本质上是单片机，目的是构成嵌入式系统，所以其组成和特点遵循单片机和嵌入式系统的组成和特点。

　　单片机的特点：

　　单片机就是微控制器，其特点主要有：

　　①以控制为主要目的；

　　②集成度高，体积小，可靠性高；

　　③工作电压低，功耗低，待机时间长；

　　④扩展度高，组成灵活；

　　⑤成本低，性价比高。

　　单片机的架构：

　　单片机的组成架构灵活，一般主要包含：运算器、控制器、存储器、输入输出设备等。

　　体系结构分为冯·诺依曼体系结构和哈佛体系结构。

　　硬件结构主要由处理器、数据储存器、程序储存器、定时器/计数器、串并行接口等。

　　嵌入式系统的特点：

　　按照历史性、本质性、普遍性要求，嵌入式系统应定义为：“嵌入到对象体系中的专用计算机系统”。“嵌入性”、“专用性”与“计算机系统”是嵌入式系统的三个基本要素。对象系统则是指嵌入式系统所嵌入的宿主系统。嵌入式系统的特点可以由定义中的三个基本要素衍生而来。

　　①与“嵌入性”的相关特点：由于是嵌入到对象系统中，必须满足对象系统的环境要求，如物理环境（小型）、电气/气氛环境（可靠）、成本（价廉）等要求。

　　②与“专用性”的相关特点：软、硬件的裁剪性；满足对象要求的最小软、硬件配置等。

　　③与“计算机系统”的相关特点：嵌入式系统必须是能满足对象系统控制要求的计算机系统，并且必须配置有与对象系统相适应的接口电路。也可以总结为：实时性、多速率、可剪裁、低功耗、低成本、环境相关等。 另外，在理解嵌入式系统定义时，不要与嵌入式设备相混淆。嵌入式设备是指内部有嵌入式系统的产品、设备，例如，内含单片机的家用电器、仪器仪表、工控单元、机器人、手机、PDA等。

　　嵌入式系统的分类：

　　嵌入式系统按形态可分为设备级（工控机）、板级（单板、模块）、芯片级（MCU、SoC）。嵌入式系统按功用分可为工业用、商业用、军用、民用等，不同的使用环境对嵌入式系统的要求也是不一样的。

　　嵌入式系统典型处理器

　　1、ARM处理器

　　ARM处理器由全球领先的32位RISC微处理器知识产权（IP）供应商ARM公司研发，其主要特点为：体积小、低功耗、成本低、性能高、16/32位双指令集、市场份额大。

　　2、MIPS处理器

　　MIPS处理器由设计和制造高性能、高档32/64位处理器的MIPS技术公司研发，其主要研发重心在嵌入式系统上。其主要特点是高性能、定位广、64位指令集。

　　3、PowerPC处理器

　　PowerPC是摩托罗拉公司和IBM公司联合为苹果公司开发的处理器芯片，其特点是可伸缩性好、灵活度高、应用广泛。

　　4、Intel Atom处理器

　　由英特尔公司研发，特点是低功耗、体积小、处理能力强，详见（Atom处理器）。

　　嵌入式系统组成：

　　主要由硬件、软件和相应开发工具与开发系统组成。硬件包括嵌入式核心芯片、储存器系统和外部接口。软件包括操作系统和应用软件。

　　嵌入式单片机应用模式：

　　嵌入式系统的嵌入式应用特点，决定了它的多学科交叉特点。作为计算机的内含，要求计算机领域人员介入其体系结构、软件技术、工程应用方面的研究。然而，了解对象系统的控制要求，实现系统控制模式必须具备对象领域的专业知识。因此，从嵌入式系统发展的历史过程，以及嵌入式应用的多样性中，可以了解到客观上形成的两种应用模式。

　　1.客观存在的两种应用模式

　　嵌入式计算机系统起源于微型机时代，但很快就进入到独立发展的单片机时代。在单片机时代，嵌入式系统以器件形态迅速进入到传统电子技术领域中，以电子技术应用工程师为主体，实现传统电子系统的智能化，而计算机专业队伍并没有真正进入单片机应用领域。因此，电子技术应用工程师以自己习惯性的电子技术应用模式，从事单片机的应用开发。这种应用模式最重要的特点是：软、硬件的底层性和随意性；对象系统专业技术的密切相关性；缺少计算机工程设计方法。

　　虽然在单片机时代，计算机专业淡出了嵌入式系统领域，但随着后PC时代的到来，网络、通信技术得以发展；同时，嵌入式系统软、硬件技术有了很大的提升，为计算机专业人士介入嵌入式系统应用开辟了广阔天地。计算机专业人士的介入，形成的计算机应用模式带有明显的计算机的工程应用特点，即基于嵌入式系统软、硬件平台，以网络、通信为主的非嵌入式底层应用。

　　2.两种应用模式的并存与互补

　　由于嵌入式系统最大、最广、最底层的应用是传统电子技术领域的智能化改造，因此，以通晓对象专业的电子技术队伍为主，用最少的嵌入式系统软、硬件开销，以8位机为主，带有浓重的电子系统设计色彩的电子系统应用模式会长期存在下去。

　　另外，计算机专业人士会愈来愈多地介入嵌入式系统应用，但囿于对象专业知识的隔阂，其应用领域会集中在网络、通信、多媒体、商务电子等方面，不可能替代原来电子工程师在控制、仪器仪表、机械电子等方面的嵌入式应用。因此，客观存在的两种应用模式会长期并存下去，在不同的领域中相互补充。电子系统设计模式应从计算机应用设计模式中，学习计算机工程方法和嵌入式系统软件技术；计算机应用设计模式应从电子系统设计模式中，了解嵌入式系统应用的电路系统特性、基本的外围电路设计方法和对象系统的基本要求等。

　　3.嵌入式系统应用的高低端

　　由于嵌入式系统有过很长的一段单片机的独立发展道路，大多是基于8位单片机，实现最底层的嵌入式系统应用，带有明显的电子系统设计模式特点。大多数从事单片机应用开发人员，都是对象系统领域中的电子系统工程师，加之单片机的出现，立即脱离了计算机专业领域，以“智能化”器件身份进入电子系统领域，没有带入“嵌入式系统”概念。因此，不少从事单片机应用的人，不了解单片机与嵌入式系统的关系，在谈到“嵌入式系统”领域时，往往理解成计算机专业领域的，基于32位嵌入式处理器，从事网络、通信、多媒体等的应用。这样，“单片机”与“嵌入式系统”形成了嵌入式系统中常见的两个独立的名词。但由于“单片机”是典型的、独立发展起来的嵌入式系统，从学科建设的角度出发，应该把它统一成“嵌入式系统”。考虑到原来单片机的电子系统底层应用特点，可以把嵌入式系统应用分成高端与低端，把原来的单片机应用理解成嵌入式系统的低端应用，含义为它的底层性以及与对象系统的紧耦合。