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1、嵌入式微控制器概述嵌入式微控制器概述1.1 嵌入式系统的含义与发展历史嵌入式系统的含义与发展历史1.1.1 嵌入式系统与单片机嵌入式系统与单片机 （1）嵌入式系统的由来）嵌入式系统的由来 计算机产生：计算机产生：因科学家需要一个高速的计算工具而产生。因科学家需要一个高速的计算工具而产生。 计算机应用领域的发展：计算机应用领域的发展：数字计算数字计算逻辑运算与推理逻辑运算与推理信息处理信息处理 通信通信工业控制工业控制 家用电器家用电器 嵌入式系统（嵌入式系统（Embedded System）含义：）含义：面向测控对象，嵌入面向测控对象，嵌入到实际应用系统中，实现嵌入式应用的计算机称之为嵌入式计
2、算机系到实际应用系统中，实现嵌入式应用的计算机称之为嵌入式计算机系统，简称嵌入式系统。统，简称嵌入式系统。2 19711971年年1111月月IntelIntel公公司司首首次次宣宣布布40044004的的4 4位位微微处处理理器器，19741974年年1212月月Fairchild(Fairchild(仙仙童童) )公公司司即即推推出出了了8 8位位MCU MCU F8F8，开开创创了了MCUMCU的的初初级级阶阶段。段。 1978 1978年，年，ZilogZilog公司推出公司推出Z8 MCUZ8 MCU。19801980年，年，IntelIntel公司在公司在MCS-48MCS-48的
3、基础上，推出了的基础上，推出了MCS-51MCS-51，它使，它使MCUMCU的应用跃上了一个新台阶。的应用跃上了一个新台阶。 MotorolaMotorola公公司司于于19741974年年开开始始推推出出MC6800MC6800微微处处理理器器，在在19791979年年开开始始生生产产MCU MCU MC6801MC6801，在在19831983年年前前后后发发展展成成为为较较高高性性能能的的M68HC05M68HC05系列。系列。 二二十十世世纪纪九九十十年年代代是是MCUMCU制制造造业业大大发发展展时时期期，这这个个时时期期的的MotorolaMotorola、IntelIntel、
4、ATMELATMEL、德德州州仪仪器器、三三菱菱、日日立立、飞飞利利浦浦、韩韩国国LGLG等等一一批批企企业业开开发发一一批批性性能能优优越越的的MCUMCU，极极大大地地推推动动了了MCUMCU的的应应用。用。 目前目前MCUMCU正向正向大容量、高性能化；大容量、高性能化；小容量、低价格化；小容量、低价格化；外围电路内装化等几个方向快速发展，应用领域也不断地扩大。外围电路内装化等几个方向快速发展，应用领域也不断地扩大。 1.1.2 MCU1.1.2 MCU的发展简史的发展简史 91.1.3 MCU1.1.3 MCU在我国的应用与教学简况在我国的应用与教学简况 二二十十世世纪纪八八十十年年代
5、代前前后后，单单片片机机在在我我国国开开始始应应用用，各各理理工工科科院院校校陆陆续续开开设设了了有有关关课课程程。在在教教学学及及应应用用上上，Zilog Zilog 公公司司生生产产的的Z80CPUZ80CPU成成为为我我国国工工业业控控制制的的主主流流，以以Z80Z80为为CPUCPU组组成成的的TP801TP801单单板板机机在教学上及应用领域发挥过巨大作用。在教学上及应用领域发挥过巨大作用。 二二十十世世纪纪八八十十年年代代末末至至九九十十年年代代初初，我我国国的的工工业业控控制制领领域域开开始转向使用始转向使用IntelIntel公司生产的公司生产的MCS-51MCS-51。 从从
6、19991999年年开开始始，MotorolaMotorola公公司司及及后后来来独独立立出出来来的的FreescaleFreescale公公司司在在我我国国推推广广其其新新一一代代单单片片机机HC08HC08系系列列及及增增强强型型HCS08HCS08系系列列，已已经经对对我我国国的的单单片片机机应应用用产产生生积积极极的的影影响响。本本书书即即以以HC08HC08系系列列单单片片机机及及HCS08HCS08系列单片机为蓝本学习嵌入式技术基础。系列单片机为蓝本学习嵌入式技术基础。 101.1.31.1.3 MCU的体系结构v1：MCU 至少由CPU，存储器与I/O端口组成，它们可以以不同的方
7、式组合，形成不同的体系结构。vA存储器分离编址v 哈佛结构 生成双倍空间vB存储器统一编址v 冯诺依蔓结构11存储器的访问v哈佛结构的存储器地址出现重叠,通过不同的控制线并配合不同的指令就可以区分开来.v冯诺依曼结构可以使用同一指令访问两种存储器,仅由指令中的地址参数寻址不同的单元即可.v哈拂结构地址重叠,用不同指令访问.用MOVC访问程序存储器,用MOVX 访问数据存储器.v冯-诺依曼结构可以用统一指令访问两种存储器,地址参数不同.1213I/O端口的编址v分离编址方按:INTEL的MCU将I/O端口作为内部寄存器处理,独立与程序存储器和外部数据存储器空间,类似哈佛结构的分离编址vMOTOR
8、OLA 的MCU则将I/O地址与存储器地址统一在一个空间.仅分配不同单元14寄存器编址vINTEL的MCU使用内部的RAM作为寄存器用MOV指令访问,类似哈佛结构的存储器分离编址vMOTOROLA 的MCU 的寄存器占用存储器资源15统一编址体系结构程序存储器数据存储I/O端口寄存器CPU16内存大、小端排序问题内存大、小端排序问题对于需要多于对于需要多于8位的数据，为其分配一组连续的存储位的数据，为其分配一组连续的存储空间，字节排序有两种方式：小端空间，字节排序有两种方式：小端(little endian)和和大端大端(big endian)。所谓大端是指高字节存储在低的地址中，而低字节所谓
9、大端是指高字节存储在低的地址中，而低字节则存在高地址中；小端则恰好相反。则存在高地址中；小端则恰好相反。 例如：将例如：将0x1234写入到以写入到以0x0000开始的内存中，开始的内存中，则结果为：则结果为： 地址地址 大端方式大端方式 小端方式小端方式 0x0000 0x12 0x34 0x0001 0x34 0x12171.2 1.2 嵌入式系统的基本概念嵌入式系统的基本概念 v1.2.1 1.2.1 嵌入式系统的定义及内涵嵌入式系统的定义及内涵 v广义上讲，凡是带有微处理器的专用软硬件系统都可称为嵌入式系统。v从狭义上讲，我们更加强调那些使用嵌入式微处理器构成独立系统，具有自己的操作系
10、统，具有特定功能，用于特定场合的嵌入式系统。v目前国内一个普遍被认同的定义是：v以应用应用为中心，以计算机技术为基础，软件硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专专用用计算机系统。v简而言之，它是完成特定任务的专用计算机系统。它是“嵌入到对象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，对象体是嵌入式系统所嵌入的宿主系统。18v1.2.2 1.2.2 嵌入式系统的特点嵌入式系统的特点n软硬件一体化n需要实时操作系统（RTOS）支持n实时性：代码小、执行速度快n专用紧凑：用途固定、成本敏感n可靠性高n多样性：应用广泛、种类繁多
11、n技术密集：集计算机技术、微电子技术、行业技术为一体19v1.2.3 1.2.3 嵌入式系统的构成嵌入式系统的构成 v 嵌入式系统主要由嵌入式处理器、外围设备、嵌入式操作系统及上层应用软件系统等组成，它是集软件、硬件于一体的可独立工作的系统。v（1 1）嵌入式处理器）嵌入式处理器v 嵌入式处理器是嵌入式系统的核心，是控制、辅助系统运行的硬件单元。目前，世界上嵌入式处理器的种类已经超过1000种，流行的体系结构包括MCU、MPU等30多个系列，速度越来越快，性能越来越强，价格也越来越低。v 嵌入式处理器可以分为：嵌入式微处理器(MPU)、嵌入式微控制器(MCU) 、嵌入式DSP处理器(DSP)
12、和嵌入式片上系统(SOC) 。20v嵌入式微处理器嵌入式微处理器(Embedded Micro Processor Unit(Embedded Micro Processor Unit，EMPU)EMPU)vMPUMPU是由通用计算机中的是由通用计算机中的CPUCPU演变而来的，它与演变而来的，它与CPUCPU的关系是的关系是专用和通用的关系。专用和通用的关系。MPU只保留与嵌入式应用紧密相关的功能硬件，去除其他冗余功能部分，配上了必要的扩展外围电路，如存储器的扩展电路、I/O的扩展电路和一些专用的接口电路等，以最低功耗和资源满足嵌入式应用的特殊要求。 vMPU目前流行体系有ARM、MIPS、
13、Power PC、68000、Am186/88等系列。v处理能力和速度通常按字长划分为8位(仍然存在!)、16位(主流)和32位(开始流行)。21v嵌入式微控制器嵌入式微控制器(Micro Controller Unit(Micro Controller Unit，MCU)MCU) MCU就是将整个计算机系统集成到一块芯片中。MCU的典型代表是单片机。v 嵌入式微控制器一般以某一种微处理器内核为核心，芯片内部集成Flash、RAM、EEPROM、总线、总线逻辑、定时/计数器、WatchDog、I/O、串行口等各种必要功能模块。MCU目前的品种和数量最多。比较有代表性的有51系列和非51系列，5
14、1系列包括：1980年Intel公司推出MCS-51、Philips公司从Intel公司获得授权开始生产80C51单片机、Atmel公司推出的Flash型51单片机以及后来，欧美、日本、台湾、韩国等很多厂商从Intel公司获得51专利，结合自己的技术优势，生产兼容型或增强型51核单片机，51逐渐成为业界的一个事实标准（非垄断性）。 22v目前，除了Philips和Atmel的51核单片机外，市场上还有大量的51核单片机产品： Infineon的C500系列； 台湾华邦的W77、W78、W79系列； Maxim（Dallas）的的DS80C320系列； OKI的MSM80C系列； HYUNDAI
15、的GMS90/97系列； ST的uPSD系列；ADI的C8XX系列； TI的MSC1211、TUSB系列；上海新茂公司的SM系列； SST公司的89E系列； Silabs的C8051F系列；23v在51得到广泛应用的同时，其他一些非51单片机由于具有某些特色各自具有一定的市场份额：Microchip的PIC系列单片机； 摩托罗拉08系列单片机； Zilog公司的Z8/Z86系列单片机；ST的ST系列8位单片机； Atmel的AVR系列单片机； NS（美国国家半导体）的COP8系列单片机 ； 三星的KS86/KS88系列单片机； Scenix公司的SX系列单片机；NEC公司的78K系列8位单片机
16、；富士通的MB8900系列单片机；东芝的970/90系列单片机； Epson的带LCD驱动的S1C88系列单片机； 瑞萨（日立、三菱）的H8系列、740系列等； cypress的CG/CY系列PSoC混合信号阵列。24u其中，飞思卡尔公司（Freescale）以其丰富多彩的单片机系列（8位、16位和32位）在移动通信、PDA、汽车、网络通信、工业控制等方面均获得成功。u飞思卡尔微控制器的有着51单片机不可比拟的特点：技术技术成熟，可靠性高，抗干扰和电磁兼容性强，内部资源丰富，成熟，可靠性高，抗干扰和电磁兼容性强，内部资源丰富，品种齐全，选择余地大，新产品多。品种齐全，选择余地大，新产品多。更重
17、要的是飞思卡尔单片机的调试方式有了根本性的变革，与过去的调试方式不同，不再需要仿真器，调试是通过BDM头直接对MCU中的程序进行调试。BDM头除实现Flash写入、擦除功能外，还可以在应用程序运行时，动态地获取CPU、存储器等瞬态信息。BDM调试工具与单片机的通信通过双向的BKGD引脚实现。调试模式有两种：单步调试和断点调试。25v嵌入式嵌入式DSPDSP处理器处理器(Embedded Digital Signal Processor(Embedded Digital Signal Processor，EDSP) EDSP) uDSP处理器是专门用于信号处理方面的处理器。uDSP处理器对系统结
18、构和指令进行了特殊设计，使其适合于执行DSP算法。DSP核心代码使用汇编，有较高的执行效率，指令执行速度也较快。在数字滤波、语音处理和编码解码、谱分析等方面有着广泛的应用。u比较有代表性的产品是TI公司的TMS320系列和Motorola公司的DSP56000系列等。 26v嵌入式片上系统嵌入式片上系统(System On Chip(System On Chip，SOC)SOC) v 在一个硅片上实现多个更为复杂的系统。随着EDA的推广和VLSI设计的普及，以及半导体工艺的迅速发展，在一个硅片上实现多个更为复杂的系统的时代已来临，这就是片上系统SoC(System on Chip)。它结合了许
19、多功能模块，将整个系统做在一个芯片上。v SOC（片上系统）是IC设计的发展趋势。 27v（2 2）外围设备）外围设备n外围设备是嵌入式处理器的辅助部件。v 外围设备是指在一个嵌入式系统中，除了嵌入式处理器以外用于完成存储、通信、调试、显示等辅助功能的其他部件。n根据外围设备的功能可分为以下3类：v 存储器：存储器：v 嵌入式系统有别于一般的计算机处理系统，它不具备像硬盘那样大容量的存储介质，而大多使用EPROM、EEPROM或闪存(Flash Memory)作为存储介质。其中，Flash以可擦写次数多、存储速度快、容量大及价格低等优点在嵌入式领域得到了广泛的应用。28v接口：接口：v 应用最
20、为广泛的包括并口、RS232串口、IRDA红外接口、SPI串行外围设备接口、I2C(Inter IC)总线接口、USB通用串行总线接口、Ethernet网口等。v人机交互：人机交互：v 包括LCD、键盘和触摸屏等人机交互设备。29v（3 3）嵌入式操作系统）嵌入式操作系统 v 随着嵌入式系统越来越复杂，嵌入式操作系统就显得越v来越有必要。使用嵌入式操作系统有以下优点：操作系统能有效管理越来越复杂的系统资源，而且提高了系统的可靠性。提高了开发效率，缩短了开发周期。操作系统能够把硬件虚拟化，使得开发人员从繁忙的驱动程序移植和维护中解脱出来。操作系统能够提供库函数、驱动程序、工具集以及应用程序。30
21、v 从某种意义上说，没有配备操作系统的嵌入式处理器是不能真正称之为嵌入式系统的，在嵌入式应用中，只有把CPU嵌入到系统中，同时又把操作系统嵌入进去，才是真正的计算机嵌入式应用。常用嵌入式操作系统大体上可分为两种，商用型和免费型。商用型：v商用型的嵌入式操作系统功能稳定、可靠，有完善的技术支持和售后服务，但往往价格昂贵。v有代表性的产品主要有WindowsCE、Palm OS、VxWorks等。免费型：v免费型的嵌入式操作系统在价格方面具有优势，是学习和实践的理想选择。目前主要有C/OS-II和嵌入式Linux。31v嵌人式实时操作系统嵌人式实时操作系统v（RTOSRTOS）应用无处不在）应用无
22、处不在32v（4 4）嵌入式应用层软件）嵌入式应用层软件v嵌入式软件是针对特定的实际专业领域，基于相应的嵌入式硬件平台，并能完成用户预期任务的计算机软件。v嵌入式软件的特点要求软件代码高质量、高可靠性，要尽可能地优化。v 对嵌入式应用软件的要求也与通用计算机有所不同。为减少系统成本，除了精简每个硬件单元的成本外，应尽可能地减少应用软件的资源消耗。存储空间仍然是宝贵的。为此，程序编写和编译工具的质量要高，以减少程序二进制代码的长度，提高执行速度。开发模式，需要用交叉编译开发环境。 简单地讲交叉编译就是在一个平台上生成可以在另一33个平台上执行的代码。使用交叉编译是因为在嵌入式硬件板上无法安装所需
23、的编译器，只好借助于宿主机（即通用的PC机），在宿主机上对即将运行在嵌入式系统上的应用程序进行编译，生成可在嵌入式系统上运行的代码文件。 嵌入式应用软件的开发与通用计算机软件开发不同，由于受资源约束，嵌入式软件开发一般需要在专门的开发平台上进行交叉开发(cross developing)。同时，由于嵌入式系统的开发及嵌入式软件的调试也非常复杂，因而迫切需要强有力的集成开发平台(Integrated Development En-vironment，IDE)作为支持，以保证程序执行的实时性、可靠性，保障软件质量，并缩短开发时间。操作系统与用户软件没有明显的界线341.3 1.3 嵌入式系统常用术
24、语嵌入式系统常用术语1.3.1 1.3.1 与硬件相关的术语与硬件相关的术语v封装封装：封住集成电路所用的塑料、金属或陶瓷包装。常用的封住集成电路所用的塑料、金属或陶瓷包装。常用的封装形式可分为通孔封装和贴片封装两大类。通孔封装有：封装形式可分为通孔封装和贴片封装两大类。通孔封装有：单列直插单列直插(SIP)(SIP)、双列直插、双列直插(DIP)(DIP)、Z Z字型直插式字型直插式 (ZIP) (ZIP)等。等。贴片封装主要有：小外形封装贴片封装主要有：小外形封装(SOP)(SOP)、紧缩小外形封装、紧缩小外形封装(SSOP)(SSOP)、四方扁平封装、四方扁平封装(QFP)(QFP)、薄
25、方封装、薄方封装(LQFP)(LQFP)等。等。v印刷电路板印刷电路板(PCB(PCB，Printed circuit board)Printed circuit board)：印刷电路板是印刷电路板是组装电子元件用的基板，是在通用基材上按预定设计形成点组装电子元件用的基板，是在通用基材上按预定设计形成点间连接及印制元件的印制板。它的主要功能是提供集成电路间连接及印制元件的印制板。它的主要功能是提供集成电路等各种电子元器件固定、装配的机械支撑；实现集成电路等等各种电子元器件固定、装配的机械支撑；实现集成电路等各种电子元器件之间的布线和电气连接（信号传输）或电绝各种电子元器件之间的布线和电气连接
26、（信号传输）或电绝缘；为自动装配提供阻焊图形，为元器件插装、检查、维修缘；为自动装配提供阻焊图形，为元器件插装、检查、维修提供识别字符和图形。提供识别字符和图形。 351.3.2 1.3.2 与硬件相关的术语与硬件相关的术语v动态可读写随机存储器动态可读写随机存储器(DRAM(DRAM，Dynamic Random Access Memory)Dynamic Random Access Memory)：v静态可读写随机存储器静态可读写随机存储器(SRAM(SRAM，Static Random Access Memory)Static Random Access Memory)：v只读存储器只读
27、存储器(ROM(ROM，Read Only Memory)Read Only Memory)：ROMROM有固定有固定ROMROM、可编程、可编程 ROM(PROM) ROM(PROM)和可擦除和可擦除ROM(EPROM)ROM(EPROM)三种。三种。v闪速存储器闪速存储器(Flash Memory)(Flash Memory)：是一种快速的：是一种快速的E2PROME2PROM。v模拟信号模拟信号：时间连续、数值也连续的物理量，如温度、压力、流量等。：时间连续、数值也连续的物理量，如温度、压力、流量等。v数字信号数字信号：是一种二值信号，用两个电平（来表示两个逻辑值：是一种二值信号，用两个
28、电平（来表示两个逻辑值) )。361.3.3 1.3.3 与通信相关的术语与通信相关的术语并行通信并行通信：将数据的各位同时在多根并行传输线上进行传输。将数据的各位同时在多根并行传输线上进行传输。数据的各位同时由源到达目的地。适合近距离、高速通信。常数据的各位同时由源到达目的地。适合近距离、高速通信。常用有用有4 4位、位、8 8位、位、1616位、位、3232位等同时传输位等同时传输 串行通信串行通信：数据在单线上按时间先后一位一位地传送，其优点数据在单线上按时间先后一位一位地传送，其优点是节省传输线，但是数据传送速度较慢。在嵌入式系统中，串是节省传输线，但是数据传送速度较慢。在嵌入式系统中
29、，串行通信一词一般特指用串行通信接口行通信一词一般特指用串行通信接口SCISCI（Serial Serial Communication InterfaceCommunication Interface）与）与RS232RS232芯片连接的通信方式。芯片连接的通信方式。I I2 2C C、USBUSB等也是串行通信，但它们有专用名词。等也是串行通信，但它们有专用名词。串行外设接口串行外设接口(SPI(SPI，Serial Peripheral Interface)Serial Peripheral Interface)I2CI2C(Inter Integrated Circuit)(Inter
30、 Integrated Circuit)：I I2 2C C总线是一种由总线是一种由PHILIPSPHILIPS公公司开发的两线式串行总线，用于连接司开发的两线式串行总线，用于连接MCUMCU及其外围设备。及其外围设备。37v通用串行总线通用串行总线(USB(USB，Universal Serial Bus)Universal Serial Bus)控制器局域网控制器局域网(CAN(CAN，Control Area Network)Control Area Network)：它是一种它是一种全数字全数字、全开放的现场总线控制网络。全开放的现场总线控制网络。背景调试模式背景调试模式(BDM(BD
31、M，Background Debug Mode)Background Debug Mode)： 背景调背景调试模式是试模式是FreescaleFreescale半导体公司提出的一种调试接口，开半导体公司提出的一种调试接口，开创了片上集成调试资源的趋势。创了片上集成调试资源的趋势。边界扫描测试协议边界扫描测试协议(JTAG(JTAG，Joint Test Action Group)Joint Test Action Group)：该协议由国际联合测试行动组开发，提供一种串行扫描路该协议由国际联合测试行动组开发，提供一种串行扫描路径。径。JTAGJTAG能获取芯片寄存器等内容，或者测试遵守能获取芯
32、片寄存器等内容，或者测试遵守IEEEIEEE规规范的器件之间引脚连接情况。范的器件之间引脚连接情况。 381.3.4 1.3.4 与功能模块相关的术语与功能模块相关的术语v普通输入普通输入/ /输出输出(GPIO(GPIO，General Purpose I/O)General Purpose I/O)vA/DA/D与与D/AD/A：A/DA/D转换模块的功能是将电压信号转换为对应的数字信号。转换模块的功能是将电压信号转换为对应的数字信号。D/AD/A转换则是将数字信号转换为电压信号。转换则是将数字信号转换为电压信号。 v脉冲宽度调制器脉冲宽度调制器(PWM(PWM，Pulse Width M
33、odulator)Pulse Width Modulator)：PWMPWM是一个是一个D/AD/A转换器，转换器，可以产生一个高电平和低电平之间重复交替的输出信号，这个信号就是可以产生一个高电平和低电平之间重复交替的输出信号，这个信号就是PWMPWM信号。信号。v看门狗看门狗(Watch Dog)(Watch Dog)：为防止程序跑飞而设计的一种自动定时器。当程序为防止程序跑飞而设计的一种自动定时器。当程序跑飞时，由于无法正常执行清看门狗定时器，定时器会溢出使系统程序跑飞时，由于无法正常执行清看门狗定时器，定时器会溢出使系统程序复位。复位。 v液晶显示液晶显示(LCD(LCD，Liquid
34、Crystal Dispaly)Liquid Crystal Dispaly)v发光二极管发光二极管(LED(LED，Light Emitting Diode)Light Emitting Diode)39v中断中断：指中央处理器指中央处理器CPUCPU正在处理某件事情的时候，外部发生了某一事件，正在处理某件事情的时候，外部发生了某一事件，请求请求CPUCPU迅速去处理，迅速去处理，CPUCPU暂时中断当前的工作，转入处理所发生的事件，暂时中断当前的工作，转入处理所发生的事件，处理完后，再回到原来中断的地方，继续原来的工作，这样的过程称为处理完后，再回到原来中断的地方，继续原来的工作，这样的过
35、程称为中断。中断。 v实时操作系统实时操作系统RTOSRTOS (Real Time Operating System) (Real Time Operating System)：指的是一种操作环指的是一种操作环境，运行于嵌入式系统上，并在可预测的时间间隔内，程序能对特定的境，运行于嵌入式系统上，并在可预测的时间间隔内，程序能对特定的事件做出反应。事件做出反应。 v中断服务程序中断服务程序：响应特定中断而运行的一段程序。这段程序所在的地址响应特定中断而运行的一段程序。这段程序所在的地址称为中断向量。称为中断向量。vC/OS-IIC/OS-II：是一个可移植和可裁剪的抢占式多任务实时操作系统，并
36、且是一个可移植和可裁剪的抢占式多任务实时操作系统，并且开放源代码，在嵌入式系统中得到广泛的应用。开放源代码，在嵌入式系统中得到广泛的应用。 v临界区临界区(Critical Section)(Critical Section)：RTOSRTOS中使用的一个术语，它是指一段必须中使用的一个术语，它是指一段必须按次序执行的代码，并且不能被中断，否则程序有可能无法正常运行。按次序执行的代码，并且不能被中断，否则程序有可能无法正常运行。1.3.5 1.3.5 与嵌入式软件相关的术语与嵌入式软件相关的术语401.4 嵌入式系统开发方法导引嵌入式系统开发方法导引 1.4.1 嵌入式产品的一般构成嵌入式产品
37、的一般构成 一个以一个以MCU为核心的比较复杂嵌入式产品或实际嵌入为核心的比较复杂嵌入式产品或实际嵌入式应用系统，包含模拟量的输入、模拟量的输出，开关量式应用系统，包含模拟量的输入、模拟量的输出，开关量的输入、开关量的输出及数据通信的部分。的输入、开关量的输出及数据通信的部分。 41嵌入式应用系统框图嵌入式应用系统框图 放大器：将微弱电信号放大成MCU可接受的电信号传感器：将实际物理信号转换为微弱电信号实 际 模拟信号MCUD/A转换接口I/0接口A/D转换接口将实际开关信号转换成MCU可接受的电信号实际开关信号模拟量驱动机构：将MCU送出的信号放大模拟量执行机构通信接口开关量驱动机构：将MC
38、U送出的信号放大开关量执行机构通信信号匹配电路其他通信设备图 一个典型的嵌入式应用系统框图MCU工作支撑电路其他输入信号其他输出信号421基本输入基本输入/输出分析输出分析 2MCU的选择的选择 3选择评估系统并对与选择评估系统并对与MCU相关的硬件进行初步评估相关的硬件进行初步评估 4设计并制作硬件系统设计并制作硬件系统 5进行硬件系统的模块测试进行硬件系统的模块测试 6软件系统设计软件系统设计 7系统测试系统测试 8进一步工作进一步工作 1.4.2 嵌入式产品的一般开发方法嵌入式产品的一般开发方法 43 认认识识嵌嵌入入式式系系统统的的特特点点有有助助于于学学习习嵌嵌入入式式系系统统。嵌嵌
39、入入式式系系统统最最主主要要特特点点是是软软件件与与硬硬件件的的结结合合，只只有有充充分分认认识识这这个个特特点点，才才能能学学好好嵌嵌入式系统。入式系统。 1嵌入式系统资源受限嵌入式系统资源受限嵌嵌入入式式系系统统通通常常专专用用于于某某一一特特定定应应用用领领域域，其其硬硬件件资资源源不不会会像像普普通通计算机一样丰富，计算机一样丰富，MCUMCU的处理能力也比不上通用的处理能力也比不上通用CPUCPU。 2 2嵌入式系统开发需要专用工具和特殊方法嵌入式系统开发需要专用工具和特殊方法嵌嵌入入式式系系统统不不像像通通用用计计算算机机那那样样有有了了计计算算机机就就可可以以进进行行应应用用开开
40、发发。其其芯芯片片本本身身不不具具备备开开发发功功能能，必必须须要要有有一一套套与与该该MCUMCU相相配配套套的的开开发发工工具和开发软件。具和开发软件。 3 3嵌入式系统要求较高可靠性和稳定性嵌入式系统要求较高可靠性和稳定性嵌入式系统与具体应用有机地结合在一起，与产品关系密切，升级嵌入式系统与具体应用有机地结合在一起，与产品关系密切，升级换代也是和具体产品同步进行。而应用于一些关键性产品的嵌入式换代也是和具体产品同步进行。而应用于一些关键性产品的嵌入式系统要求具有很高的可靠性和稳定性。系统要求具有很高的可靠性和稳定性。1.5 嵌入式系统的特点与学习建议嵌入式系统的特点与学习建议1.5.1
41、嵌入式系统的特点嵌入式系统的特点444 4嵌入式系统有实时约束嵌入式系统有实时约束嵌嵌入入式式系系统统有有比比较较严严格格的的实实时时性性要要求求，对对于于外外部部事事件件的的发发生生要要能能够够及及时时的响应。的响应。5 5嵌入式系统通常极其关注成本嵌入式系统通常极其关注成本在在大大多多数数情情况况下下，需需要要注注意意的的成成本本是是系系统统成成本本。如如果果使使用用高高集集成成度度的的微微控控制制器器，就就能能节节省省许许多多印印刷刷电电路路板板面面积积，并并能能使使用用功功率率更更小小的的电电源源，从从而而节约相当多的成本。节约相当多的成本。6 6嵌入式系统大多要求低功耗嵌入式系统大多
42、要求低功耗许许多多嵌嵌入入式式系系统统往往往往工工作作时时间间比比较较长长，但但是是又又无无法法像像通通用用计计算算机机那那样样有有充足的电源供应，低功耗方式就成为嵌入式系统解决这对矛盾的有效途径。充足的电源供应，低功耗方式就成为嵌入式系统解决这对矛盾的有效途径。7 7嵌入式系统专用性很强嵌入式系统专用性很强嵌嵌入入式式系系统统通通常常是是用用在在特特定定应应用用领领域域，如如嵌嵌入入在在手手机机、电电冰冰箱箱、空空调调、各种机械设备、智能仪器仪表中起核心作用，功能是专用的。各种机械设备、智能仪器仪表中起核心作用，功能是专用的。8 8嵌入式系统技术含量高嵌入式系统技术含量高嵌嵌入入式式系系统统
43、是是一一个个技技术术密密集集、资资金金密密集集、高高度度分分散散、不不断断创创新新的的知知识识集集成成系系统统。其其产产品品技技术术含含量量高高，涉涉及及多多种种学学科科，不不容容易易开开发发，因因此此也也不不容容易易形成技术垄断。形成技术垄断。9 9嵌入式系统具有很长生命周期嵌入式系统具有很长生命周期嵌入式系统比通用计算机系统生命周期长，升级换代比通用计算机慢。嵌入式系统比通用计算机系统生命周期长，升级换代比通用计算机慢。451.5.2 嵌入式系统的学习建议嵌入式系统的学习建议 首首先先，要要明明确确为为什什么么要要学学习习以以MCUMCU为为核核心心的的嵌嵌入入式式应应用用技技术术。针针对
44、对读读者者不不同同的的学学习习目目的的，学学习习嵌嵌入入式式系系统统的的方方法法和和侧侧重重点点略略有有不不同。同。对对于于在在校校学学生生，学学习习嵌嵌入入式式应应用用技技术术，主主要要以以书书本本知知识识为为主主，理理解解嵌入式系统的原理和基本编程方式，为将来的学习和发展打好基础。嵌入式系统的原理和基本编程方式，为将来的学习和发展打好基础。 其其次次，学学习习以以MCUMCU为为核核心心的的嵌嵌入入式式应应用用技技术术，要要选选择择入入门门的的机机型型。MCUMCU种种类类繁繁多多，应应用用于于各各行行各各业业，在在应应用用中中需需要要设设计计者者对对各各种种MCUMCU都都有有所所了了解
45、解，以以便便确确定定最最佳佳的的性性能能价价格格比比。本本书书选选择择FreescaleFreescale公司公司HC08/S08HC08/S08系列的系列的MCUMCU。 第第三三，MCUMCU指指令令系系统统不不大大，特特别别是是关关键键字字不不多多，学学习习时时，在在了了解解基基本本性性能能的的前前提提下下，可可先先把把关关键键字字及及其其含含义义记记住住，这这样样，在在以以后后的学习中可起到事半功倍的效果。的学习中可起到事半功倍的效果。46 第四，学习以第四，学习以MCUMCU为核心的嵌入式应用技术，一定要勤于实践。为核心的嵌入式应用技术，一定要勤于实践。必须通过实践，理解必须通过实践
46、，理解MCUMCU原理，掌握基本的编程规范与方法，才能原理，掌握基本的编程规范与方法，才能学会设计应用系统。学会设计应用系统。 第五，学习以第五，学习以MCUMCU为核心的嵌入式应用技术，必须与输入输为核心的嵌入式应用技术，必须与输入输出接口的学习连在一起。出接口的学习连在一起。MCUMCU系统离不开各种输入输出接口，学习系统离不开各种输入输出接口，学习MCUMCU，就必须学习各种接口的原理，通过接口的输入输出体现，就必须学习各种接口的原理，通过接口的输入输出体现MCUMCU程序的功能。程序的功能。 第六，学习以第六，学习以MCUMCU为核心的嵌入式应用技术，要与时俱进，不为核心的嵌入式应用技
47、术，要与时俱进，不断改造自己的学习方式，保持与嵌入式应用技术发展的同步。断改造自己的学习方式，保持与嵌入式应用技术发展的同步。 第七，选择好的书籍。首先，读者不要盲目跟风，要选择适第七，选择好的书籍。首先，读者不要盲目跟风，要选择适合自己真正需要的书籍。其次，读者可以通过阅读一些书中内容合自己真正需要的书籍。其次，读者可以通过阅读一些书中内容判断该书是否值得购买。判断该书是否值得购买。 以上几点主要是对学习阶段的建议，开发应用阶段则必须重以上几点主要是对学习阶段的建议，开发应用阶段则必须重视理论与实践的结合，积累实际经验，探索应用规律和特点。特视理论与实践的结合，积累实际经验，探索应用规律和特点。特别要认识到，嵌入式应用技术是以别要认识到，嵌入式应用技术是以MCUMCU的软硬件技术为核心的综合的软硬件技术为核心的综合技术，必须学会知识的分割与综合，才能融会贯通。技术，必须学会知识的分割与综合，才能融会贯通。47
