一单片机嵌入式系统概述
一、单片机嵌入式系统概述
嵌入式系统
一、
一、嵌入式系统
1、什么是嵌入式系统
按计算机的非嵌入式应用和嵌入式应用将其分为通用计算机系统和嵌入式计算机系统。
PC机电梯控制柜通用计算机具有计算机的标准形态，通过装配不同的应用软件，以类同面目出现，并应用在社会的各个方面。现在我们在办公室里、家庭中，最广泛普及使用的PC机就是通用计算机其最典型的代表。
而嵌入式计算机则是以嵌入式系统的形式隐藏在各种装置、产品和系统中的。在许多的应用领域中，如工业控制、智能仪器仪表、家用电器、电子通信设备等电子系统和电子产品中，对计算机的应用有着不同的要求。这些要求的主要特征为：
(1)面对控制对象。面对物理量传感器变换的信号输入；面对人机交互的操作控制；面对对象的伺服驱动和控制。
(2)嵌入到应用系统。体积小、低功耗、价格低廉，可方便地嵌入到应用系统和电子产品中。
(3)能在工业现场环境中可靠运行。
(4)优良的控制功能。对外部的各种模拟和数字信号能及时地捕捉，对多种不同的控制对象能灵活地进行实时控制。
我们将具备高速计算能力和海量存储，用于高速数值计算和海量数据处理的计算机称为通用计算机系统。而将面对工控领域对象，嵌入到各种控制应用系统、各类电子系统和电子产品中，实现嵌入式应用的计算机系统称之为嵌入式计算机系统，简称嵌入式系统。
2、嵌入式系统的特点与应用
(1)嵌入式系统就是指用于实现独立功能的专用计算机系统。
(2)嵌入式系统是以应用为核心、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、安全性、成本、体积、重量、功耗、环境等方面有严格要求的专用计算机系统。
(3)嵌入式计算机系统在应用数量上远远超过了各种通用计算机系统。
(4)通用计算机系统和嵌入式计算机系统形成了计算机技术的两大分支。
二、嵌入式系统的种类
嵌入式计算机系统的构成，根据其核心控制部分的不同可分为几种不同的类型：
(1)各种类型的工控机
(2)可编程逻辑控制器PLC
(3)以通用微处理器或数字信号处理器构成的嵌入式系统
(4)单片嵌入式系统
(5)FPGA嵌入式系统
以单片机作为控制核心的单片嵌入式系统大部分应用于专业性极强的工业控制系统中。其主要特点是：结构和功能相对单一、存储容量较小、计算能力和效率比较低，简单的用户接口。由于这种嵌入式系统功能专一可靠、价格便宜，因此在工业控制、电子智能仪器设备等领域有着广泛的应用。
作为单片嵌入式系统的核心控制部件单片机，它从体系结构到指令系统都是按照嵌入式系统的应用特点专门设计的，它能最好地满足面对控制对象、应用系统的嵌入、现场的可靠运行和优良的控制功能要求。因此，单片嵌入式应用是发展最快、品种最多、数量最大的嵌入式系统，也有着广泛的应用前景。由于单片机具有嵌入式系统应用的专用体系结构和指令系统，因此在其基本体系结构上，可衍生出能满足各种不同应用系统要求的系统和产品。用户可根据应用系统的各种不同要求和功能，选择最佳型号的单片机。
单片机嵌入式系统的结构
三、单片机嵌入式系统的结构
三、
仅由一片单片机芯片是不能构成一个应用系统的。系统的核心控制芯片，往往还需要与一些外围芯片、器件和控制电路机构有机的连接在一起，才构成了一个实际的单片机系统，进而再嵌入到应用对象的环境体系中，作为其中的核心智能化控制单元而构成典型的单片嵌入式应用系统。
单片嵌入式系统的结构通常包括三大部分：既能实现嵌入式对象各种应用要求的单片机、全部系统的硬件电路和应用软件。
1．单片机：单片机是单片嵌入式系统的核心控制芯片，由它实现对控制对象的测控、系统运行管理控制和数据运算处理等功能。
2．系统硬件电路：根据系统采用单片机的特性以及嵌入对象要实现的功能要求而配备的外围芯片、器件所构成的全部硬件电路。通常包括以下几部分：
（1）基本系统电路。提供和满足单片机系统运行所需要的时钟电路、复位电路、系统供电电路、驱动电路、扩展的存储器等。
（2）前向通道接口电路。这是应用系统面向对象的输入接口，通常是各种物理量的测量传感器、变换器输入通道。根据现实世界物理量转换成电量输出信号的类型，如模拟电压电流、开关信号、数字脉冲信号等的不同，接口电路也不同。常见的有传感器、信号调理器、模/数转换器ADC、开关输入、频率测量接口等。
（3）后向通道接口电路。这是应用系统面向对象的输出控制电路接口。根据应用对象伺服和控制要求，通常有数/模转换器DAC、开关量输出、功率驱动接口、PWM输出控制等。
（4）人机交互通道接口电路。人机交互通道接口是满足应用系统人机交互需要的电路，有键盘、拨动开关、LED发光二极管、数码管、LCD液晶显示器、打印机等多种输入输出接口电路。
（5）数据通信接口电路。数据通信接口电路是满足远程数据通信或构成多机网络应用系统的接口。通常有RS232、PSI、I2C、CAN总线、USB总线等通信接口电路。
3．系统的应用软件：系统应用软件的核心就是下载到单片机中的系统运行程序。整个嵌入式系统全部硬件的相互协调工作、智能管理和控制都由系统运行程序决定。它可认为是单片嵌入式系统核心的核心。一个系统应用软件设计的好坏，往往也决定了整个系统性能的好坏。
系统软件是根据系统功能要求设计的，一个嵌入式系统的运行程序实际上就是该系统的监控与管理程序。对于小型系统的应用程序，一般采用汇编语言编写。而对于中型和大型系统的应用程序，往往采用高级程序设计语言如C语言、Basic语言来编写。
四、
单片机嵌入式系统应用领域
四、单片机嵌入式系统应用领域
以单片机为核心构成的单片嵌入式系统已成为现代电子系统中最重要的组成部分。在现代的数字化世界中，单片嵌入式系统已经大量地渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通信与数据传输，工业自动化过程的时实控制和数据处理，生产流水线上的机器人，医院里先进的医疗器械和仪器，广泛使用的各种智能IC卡，小朋友的程控玩具和电子宠物都是典型的单片嵌入式系统应用。
由于单片机芯片的微小体积，极低的成本和面向控制的设计，使的它作为智能控制的核心
器件被广泛地用于嵌入到工业控制、智能仪器仪表、家用电器、电子通信产品等各个领域中的电子设备和电子产品中，主要的应用领域有以下几个方面。
家用电器。俗程带“电脑”的家用电器，如电冰箱、空调、微波炉、电饭锅、电视机、洗衣机等。传统的家用电器中嵌入了单片机系统后使产品性能特点都得到很大的改善，实现了运行智能化、温度的自动控制和调节、节约电能等。
机电一体化产品。单片机嵌入式系统与传统的机械产品相结合，使传统的机械产品结构简化，控制智能化，构成新一代的机电一体化产品。这些产品已在纺织、机械、化工、食品等工业生产中发挥出巨大的作用。
仪表仪器。用单片机嵌入式系统改造原有的测量、控制仪表和仪器，能促使仪表仪器向数字化、智能化、多功能化、综合化、柔性化发展。由单片机系统构成的智能仪器仪表可以集测量、处理、控制功能与一体，赋予传统的仪器仪表以崭新的面貌。
测控系统。用单片机嵌入式系统可以构成各种工业控制系统、适应控制系统、数据采集系统等。例如，温室人工气候控制、汽车数据采集与自动控制系统。
五、五、AVR AVR AVR单片机的主要特点及与单片机的主要特点及与单片机的主要特点及与515151的比较的比较1、ATMEL公司单片机产品
ATMEL公司是世界上著名的生产高性能、低功耗、非易失性存储器和各种数字模拟IC芯片的半导体制造公司。在单片微控制器方面，ATMEL公司有基于8051内核、基于AVR内核和基于ARM 内核的三大系列单片机产品。
ATMEL公司把8051内核与其擅长的Flash存储器技术相结合，是国际上最早推出片内集成可重复擦写1000次以上Flash程序存储器、采用低功耗CMOS工艺的8051兼容单片机的生产商之一。市场上家喻户晓的AT89C51、AT89C52、AT89C1051、AT89C2051就是ATMEL公司生产的基于8051内核系列单片机中的典型产品（现在已升级换代为AT89Sxx系列，采用ISP在线编程技术）。该系列单片机一直在我国的单片机市场上占有相当大的份额。
2、AVR单片机（1）CISC与RISC
8051结构的单片机采用复杂指令系统CISC(Complex Instruction Set Computer)体系。由于CISC结构存在指令系统不等长，指令数多，CPU利用效率低，执行速度慢等缺陷，已不能满足和适应设计中高档电子产品和嵌入式系统应用的需要。ATMEL公司发挥其Flash存储器技术的特长，于1997年研发和推出了全新配置采用精简指令集RISC(Reduced Instruction Set CPU)结构的新型单片机，简称AVR单片机。
精简指令集RISC结构是20世纪90年代开发出来的一种综合了半导体集成技术和提高软件性能的新结构，是为了提高CPU运行的速度而设计的芯片体系。它的关键技术在于采用流水线操作(Pipelining)，和等长指令体系结构，使一条指令可以在一个单独操作中完成，从而实现在一个时钟周期里完成一条或多条指令。同时RISC体系还采用了通用快速寄存器组的结构，大量使用寄存器之间的操作，简化了CPU中处理器、控制器和其它功能单元的设计。因此，RISC的特点就是通过简化CPU的指令功能，使指令的平均执行时间减少，从而提高CPU的性能和速度。在使用相同的晶片技术和相同的运行时钟下，RISC系统的运行速度是CISC的2～4倍。正由于RISC 体系所具有的优势，使得它在高端系统得到了广泛的应用。例如，ARM以及大多数32位的处理器都采用RISC体系结构。
（2）流水线技术
AVR采用流水线技术，在前一条指令执行的时候，就取出现行的指令，然后以一个周期执行指令。大大提高了CPU的运行速度。而在其它的CISC以及类似的RISC结构的单片机中，外部振荡器的时钟被分频降低到传统的内部指令执行周期，这种分频最大达12倍（8051）。
（3）快速存取寄存器组
传统的基于累加器的结构单片机（如8051），需要大量的程序代码来完成和实现在累加器和存储器之间的数据传送。而在AVR单片机中，由于采用32个通用工作寄存器构成快速存取寄存器组，用32个通用工作寄存器代替了累加器，从而避免了在传统结构中累加器和存储器之间数据传送造成的瓶颈现象，进一步提高了指令的运行效率和速度。
（4）程序存储器与编程
AVR单片机采用低功率、非挥发的CMOS工艺制造，内部分别集成Flash、EEPROM和SRAM三种不同性能和用途的存储器。除了可以通过使用一般的编程器（并行高压方式）对AVR单片机的Flash程序存储器和EEPROM数据存储器进行编程外，大多数的AVR单片机还具有ISP在线编程的特点以及IAP在应用编程的特点。这些优点为使用AVR单片机开发设计和生产产品提供了及大的方便。在产品的设计生产中，可以“先装配后编程”，从而缩短了研发周期、工艺流程，并且还可以节约购买开发仿真编程器的费用。同样，对于学习和使用AVR单片机的用户来说，也不必购买昂贵的开发仿真硬件设备，只需要具备一套好的AVR开发软件平台，就可以从事AVR单片机系统的学习、设计和开发工作了。
3、AVR单片机的主要特点
AVR单片机吸取了PIC及8051等单片机的优点，同时在内部结构上还作了一些重大改进，其主要的优点如下：
程序存储器为价格低廉、可擦写1万次以上、指令长度单元为16位(字)的FlashROM（即程序存储器宽度为16位，按8位字节计算时应乘2）。而数据存贮器为8位。因此AVR还是属于8位单片机。
采用CMOS技术和RISC架构，实现高速(50ns)、低功耗(μA)、具有SLEEP(休眠)功能。AVR 的一条指令执行速度可达50ns(20MHz)，而耗电则在1uA～2.5mA间。AVR采用Harvard结构，以及一级流水线的预取指令功能，即对程序的读取和数据的操作使用不同的数据总线，因此，当执行某一指令时，下一指令被预先从程序存储器中取出，这使得指令可以在每一个时钟周期内被执行。
（1）高度保密。可多次烧写的Flash且具有多重密码保护锁定(LOCK)功能，因此可低价快速完成产品商品化，且可多次更改程序(产品升级)，方便了系统调试，而且不必浪费IC或电路板，大大提高了产品质量及竞争力。
（2）工业级产品。具有大电流10～20mA(输出电流)或40mA(吸电流)的特点，可直接驱动LED、SSR或继电器。有看门狗定时器(WDT)安全保护，可防止程序走飞，提高产品的抗干扰能力。
（3）超功能精简指令。具有32个通用工作寄存器(相当于8051中的32个累加器)，克服了单一累加器数据处理造成的瓶颈现象。片内含有128-4K字节SRAM，可灵活使用指令运算，适合使用功能很强的C语言编程，易学、易写、易移植。
（4）程序写入器件时，可以使用并行方式写入(用编程器写入)，也可使用串行在线下载(ISP)、在应用下载（IAP）方法下载写入。也就是说不必将单片机芯片从系统板上拆下拿到万用编程器上烧录，而可直接在电路板上进行程序的修改、烧录等操作，方便产品升级，尤其是对于使用SMD表贴封装器件，更利于产品微型化。
（5）通用数字I/O口的输入输出特性与PIC的HI/LOW输出及三态高阻抗HI-Z输入类同，同时可设定类同与8051结构内部有上拉电阻的输入端功能，便于作为各种应用特性所需(多功能I/O 口)，AVR的I/O口是真正的I/O口，能正确反映I/O口的输入/输出的真实情况。
（6）单片机内集成有模拟比较器，可组成廉价的A/D转换器。
（7）像8051一样，有多个固定中断向量入口地址，可快速响应中断，而不是像PIC一样所有中断都在同一向量地址，需要以程序判别后才可响应，这会浪费且失去控制时机的最隹机会。
（8）同PIC一样，带有可设置的启动复位延时计数器。AVR单片机内部有电源上电启动计数
器，当系统RESET复位上电后，利用内部的RC看门狗定时器，可延迟MCU正式开始读取指令执行程序的时间。这种延时启动的特性，可使MCU在系统电源、外部电路达到稳定后再正式开始执行程序，提高了系统工作的可靠性，同时也可节省外加的复位延时电路。
（9）具有多种不同方式的休眠省电功能和低功耗的工作方式。
（10）许多AVR单片机具有内部的RC振荡器，提供1/2/4/8MHz的工作时钟，使该类单片机无需外加时钟电路元器件即可工作，非常简单和方便。
（11）有多个带预分频器的8位和16位功能强大的计数器/定时器（C/T），除了实现普通的定时和计数功能外，还具有输入捕获、产生PWM输出等更多的功能。
（12）性能优良的串行同/异步通讯USART口，不占用定时器。可实现高速同/异步通信。
（13）Mega8515及Mega128等芯片具有可并行扩展的外部接口，扩展能力达64KB。
（14）工作电压范围宽2.7V～6.0V，具有系统电源低电压检测功能，电源抗干扰性能强。
（15）有多通道的10位A/D及实时时钟RTC。许多AVR芯片内部集成了8路10位A/D接口，如：mega8、mega16、mega8535等。
（16）AVR单片机还在片内集成了可擦写10万次的EEPROM数据存储器，等于又增加了一个芯片，可用于保存系统的设定参数、固定表格和掉电后的数据的保存。即方便了使用，减小了系统的空间，又大大提高了系统的保密性。
4、AVR系列单片机简介
ATMEL公司的AVR单片机有三个系列的产品。为满足不同的需求和应用，ATMEL公司对AVR单片机的内部资源进行了相应的扩展和删减，推出了tinyAVR、low power AVR和megaAVR，分别对应低、中、高三个不同档次数十种型号的产品(表1.1)。
表1.1AVR单片机分类表
8位AVR单片机RISC结构存储器配备（Bytes）
系列封装Flash SRAM E2PROM
tinyAVR8-32pin1-2K可达128可达128
low power AVR8-44pin1-8K可达1K可达512
megaAVR28-100pin8-128K可达4K可达4K
三个系列的所有型号的AVR单片机，其内核都是相同的，指令系统兼容。只是在内部资源的配备（存储器容量的大小等）、以及片内集成的外围接口的数量和功能上有所不同。这些不同型号AVR单片机的封装形式也不一样，引脚数从8到100脚，价格从几元到几十元，可以满足不同场合、不同应用的需求，用户可以根据需要选择。表1.2至1.4为AVR三个系列单片机的选型表。
目前tinyAVR和mega系列的单片机已成为了AVR的主流。
tinyAVR系列的AVR内部的资源相对少一些，引脚也少。适合应用在家用电器、简单的控制方面的应用，如：空调、冰箱、微波炉、烟雾报警器等(见表1.2)。
mega系列单片机的性能不仅优越，同时也有非常好的性能价格比。引脚数最少(28个引脚)的ATmega8，目前在我国国内市场上的价格不超过10元人民币，却有1K的SRAM、8K的Flash、512个字节的E2PROM，2个8位和1个16位共3个超强功能的定时器/计数器，以及USART、SPI、8路10位ADC、WDT、RTC、ISP、IAP、TWI（I2C）、片内高精度RC振荡器等多种功能的接口和特性(表1.3)。
ATmega2560是目前AVR中配置最全、功能最强的一款。它的引脚数最多(100个引脚)，在片内集成了8K字节的SRAM、256K字节的Flash、4K字节的EEPROM，支持64K空间的外部并行扩展，2个8位和4个16位共6个超强功能的定时器/计数器，以及4路USART、SPI、多路10位ADC、WDT、RTC、ISP、IAP、TWI（I2C）、片内高精度RC振荡器等多种功能的接口和特性，适合高档电子产品的应用（表1.4）。
在AVR系列单片机中，ATmega16是一款中档功能的AVR芯片，它的引脚数为40(44TQFP)，在片内集成了1K字节的SRAM、16K字节的Flash、512个字节的EEPROM，2个8位、1个16位共3个超强功能的定时器/计数器，以及USART、SPI、多路10位ADC、WDT、RTC、ISP、IAP、TWI（I2C）、
片内高精度RC振荡器等多种功能的接口和特性，较全面的体现了AVR的特点，不仅适合对AVR了解和使用的入门起步学习，同时也满足一般的普通应用，在产品中得到了大量的使用。
1.2tinyAVR系列单片机(部分)
ATtiny11ATtiny12ATtiny13ATtiny15L ATtiny24ATtiny26ATtiny28L ATtiny85ATtiny2313 Flash(KB)111122282 E2PROM(B)-646464128128-512128快速寄存器323232323232323232 SRAM(B)00001281280512128 I/O Pins6666121611618中断数目459817115158外部中断口1161（+5）1212（+8）72 SPI----USI USI-USI USI USART--------1 TWI----USI--USI-硬件乘法器---------8位定时器111212121 16位定时器----1---1 PWM通道--2142-44模拟比较器Y Y Y Y Y Y Y Y Y 10位A/D通道--44811-4-掉电检测BOD-Y Y Y Y Y-Y Y Watchdog Y Y Y Y Y Y Y Y Y 片内系统时
钟
Y Y Y Y Y Y Y Y Y 在线编程ISP-Y Y Y Y Y-Y Y 自编程SPM--Y-----Y debugWIRE--Y-----Y
Vcc(V)最低
最高2.7
5.5
1.8
5.5
1.8
5.5
2.7
5.5
1.8
5.5
2.7
5.5
2.7
5.5
1.8
5.5
1.8
5.5
系统时钟(M)0-60-80-20 1.60-200-80-40-10-20
封装形式PDIP8
SOIC8PDIP8
SOIC8
PDIP8
SOIC8
PDIP8
SOIC8
PDIP14
SOIC14
MLF20
PDIP20
SOIC20
MLF32
PDIP28
TQFP32
MLF32
PDIP8
SOIC8
MLF20
PDIP20
SOIC20
MLF32
表 1.3megaAVR系列单片机(低配置部分)
ATmega8ATmega48ATmega88ATmega168
Flash(KB)84816 E2PROM(B)512256512512快速寄存器32323232 SRAM(B)1K5121K1K Max I/O Pins23232323
中断数目18262626
外部中断口2262626 SPI11+USART1+USART1+USART UART1111 TWI1111
硬件乘法器Y Y Y Y
8位定时器2222
16位定时器1111 PWM通道3333
实时时钟RTC Y Y Y Y
10位A/D通道8888
模拟比较器Y Y Y Y
掉电检测BOD Y Y Y Y Watchdog Y Y Y Y
片内系统时钟Y Y Y Y debugWIRE-Y Y Y
在线编程ISP Y Y Y Y
自编程SPM Y Y Y Y
Vcc(v)(最低)
(最高)2.7
5.5
1.8
5.5
1.8
5.5
1.8
5.5
系统时钟(MHz)0-160-200-200-20
封装形式PDIP28
MLF32
TQFP32PDIP28
MLF32
TQFP32
PDIP28
MLF32
TQFP32
PDIP28
MLF32
TQFP32
表 1.4megaAVR系列单片机(中高部分)
ATmega 8515ATmega
8535
ATmega
16
ATmega
32
ATmega
64
ATmega
162
ATmega
165
ATmega
169
ATmega
128
ATmega
2560L
Flash(KB)88163264161616128256 E2PROM(B)5125125121K2K5125125124K4K 快速寄存器32323232323232323232 SRAM(B)5125121K2K4K1K1K1K4K8K I/O Pins35323232533554545386中断数目16202019342823233457外部中断口3323831717832 SPI1111111+USI1+USI11+USA
RT SUART1111221124 TWI-Y Y Y Y-Y Y Y Y 硬件乘法器Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y 8位定时器1222222222 16位定时器1111221124 PWM通道34348444816实时时钟RTC Y Y Y Y Y Y Y Y
10位A/D通道-8888-88816模拟比较器-Y Y Y Y Y Y Y Y Y 掉电检测BOD Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Wacthdog Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y 片内系统时钟Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y JTAG接口--Y Y Y Y Y Y Y Y 在线编程ISP Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y 自编程SPM Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y
Vcc(v)(最低) (最高)2.7
5.5
2.7
5.5
2.7
5.5
2.7
5.5
2.7
5.5
2.7
5.5
2.7
5.5
2.7
5.5
2.7
5.5
1.8
5.5
系统时钟(MHz)0-160-160-160-160-160-160-160-160-160-16
封装形式TQFP44
PDIP40
MLF44
PLCC44TQFP44
PDIP40
MLF44
PLCC44
PDIP40
MLF44
TQFP44
PDIP40
MLF44
TQFP44
PDIP40
MLF44
TQFP44
TQFP64
MLF64
TQFP100
5、AVR与51单片机
在单片机发展的历程中，51单片机做出了非常重要的贡献。
今天的所谓的51单片机实际上是一个总概念，泛指所有的采用了Inter公司的MCS-51内核结构，或称为与MCS-51兼容的那些单片机。典型的代表为Inter公司生产的8051系列单片机。目前国际上仍有许多半导体公司和生产厂以MCS-51为内核，推出了经过改进和扩展的，满足各种嵌入式应用的多种类型和型号的51兼容单片机。所以51单片机还是在单片嵌入式系统的应用中占有着非常主要的地位。
从应用和市场的角度看，51单片机仍旧能够满足许多应用系统的需求，并且有着价格最低廉、最多的参考资料和例程等许多优点。除此之外，现在许多半导体公司和生产厂也不断的在继续推出多种类型和型号的，以MCS-51为内核、经过比较大的改进和扩展的51兼容SOC单片机，其性能比标准的8051单片机要高的多，能够满足许多更高需求应用。
但是由于MCS-51本身的内核结构的局限性，51单片机，尤其是标准51架构的单片机，在性能、技术和硬软件设计理念等多方面已经落后了。尤其是标准51架构的单片机，从技术角度看，已经跟不上单片机流行和发展的趋势了。
随着单片机系统技术的发展，目前市场上出现了许多新型的8位芯片。其中ATMEL公司的AVR 发展尤为引人注目。AVR采用了RISC结构，其在速度、内存容量、外围接口的集成化程度、以及向串行扩展，更适合使用高级语言编程的等众多的特性，以及其所使用的开发技术和防真调试技术等方面，都充分体现出和代表了当前单片嵌入式系统发展的趋势。也正是由于这些显著特点，和具有极高的性价比，使得AVR得到广泛的应用，在短时间内成为市场上的主流芯片之一。
单片机与嵌入式系统作业
杭州电子科技大学通信工程学院 单片机与嵌入式系统作业 项目名称：基于MSP430G2553的智能WIFI遥控电源插座设计班级：13083415 姓名：徐炜学号：13071135 姓名：王畅学号：13071206 姓名：毛媛苑学号：13085103
一、研究背景、现状及研究目的、意义 由于经济的发展促使人们追求更高的生活品质，而且科技的进步技术成熟也使软硬件的性价比达到了合理的水平。所以新兴的智能住宅采用一系列高新技术, 实现服务、信息和系统资源的高度共享, 为住户提供一种更加安全、舒适、方便的智能化、信息化生活空间[1]。虽然目前大部分家电具有近距离遥控功能，这些遥控器均采用红外线传输技术。红外传输技术是一种视距传输技术，遥控器与家电接收端之间不允许有障碍物阻隔，且红外传输仅能实现点对点通信任务，其一般通信距离在3m以内。因此，红外传输技术不适合应用于智能家居领域。针对目前住宅中很多的电器设备都不具有远程遥控功能，这样给智能家居要求的电器远程控制要求带来了很大的障碍[2]。为了对这些普通的电器设备实现远程遥控的功能, 理论上讲, 有两种解决方案：一种方案是对电器进行改装, 装入遥控电路接口, 使其具有被遥控的功能。另外一种方案是对电器设备不进行改装, 只是在其外部挂一个可实现远程无线遥控的电器插座。显然, 第二种方案更加方便实用[1-2]。 在2009年，物联网的发展在国内社会中受到了高度重视，借助物联网的发展，智能家居产业存在着巨大的发展潜力。在2014年3月的上海家博会上，智能家居成为了本届展会的关键词之一。国内外各大厂商集体在智能家居战略上发力。如海尔推出了最新的U+智慧家居系统。三星展示了一款可以借助WIFI网络控制的新型洗衣机[2]。智能家居结合云计算预示着其未来的发展方向，也引发人们对智能家居的广泛关注[2]。 本项目在对智能家居中可实现远程遥控的智能电器插座进行调研的基础上，运用单片机与无线局域网技术，根据实际需求设计了通过智能手机WIFI进行远程无线遥控的智能电源插座，实现对电器设备的远程控制与监测。 WIFI是Wireless Fidelity的缩写，即无线高保真传输协议[3]。WIFI基于IEEE 802.11协议，它是一种将个人电脑、手持设备（如PDA、智能手机）等终端以无线方式互相连接的技术[4]。WIFI的最大优点是传输速度高，同时与现存网络设备具有良好的兼容性。随着第五代WIFI协议版本802.11ac的推出，WIFI的传输速率将超过1Gbps，其覆盖范围也将进一步扩大。因此，在现有的条件下，选择WIFI作为智能电源插座通信模块是最好的选择，一方面现有的移动终端设备上几乎全部集成了WIFI接口，可以方便地将移动设备作为智能电源插座的控制器。另一方面WIFI传输速率快，并提供了以太网访问方式，便于实现智能家居系统和以太网的连接。基于802.11b标准的WIFI工作在
单片机与嵌入式系统课程设计
单片机与嵌入式系统课程实际 设计报告 姓名: 班级: 学号:
单片机与嵌入式系统课程设计 一、课程设计的目的与要求 （1）完成指定设计题目的各项功能。 （2）提交课程设计报告。包括：实验内容描述；设计思路及方案；硬件电路图；软件框图及源代码；结论。 （3）熟悉软件、硬件操作，能够解答设计过程中所涉及内容的提问。 二、课程设计题目 按键操作显示： 利用学习板上的按键和数码管。数码管显示一初始数值，按键定义为+、-键，按下对应键后，数码管显示的数值相应增、减。利用学习板上的按键和LED。由按键控制LED的亮度，亮度分为10级。数码管显示A的时候，蜂鸣器发声。三、设计思路及方案 按照设计题目的要求规定两个按键K1和K2，当K1按下时数码管上的数字增一，同时利用PWM控制LED的亮度分十个等级逐渐增加；当K2按下时，数码管上的数字减一。当数码管上的数字为A时，蜂鸣器发声。 四、课程设计的收获与感受 这次单片机课程设计我们历时一天，从理论到实践，学到了很多的东西。同时不仅巩固了以前所学过的知识，而且还学到了很多在书本上所没有学到过的知识。遇到一个问题时，最重要的一件事就是马上思考检查问题出在哪边，而不是抱怨或者马上请教同学老师。只有这样我们才能真正的学会单片机，才能越学越会。自己的独立处理问题的能力才会得到提高。还有无论编程中遇到什么问题，都不要怨天尤人。无论自己的程序有多好，都不能骄傲。只有这样做到不骄不躁，力量才会源源不断，才会有更多的灵感。 要做好一个课程设计，就必须做到：在设计程序之前，对所用单片机的内部结构有一个系统的了解，知道该单片机内有哪些资源；要有一个清晰的思路和一个完整的的软件流程图；在设计程序时，不能妄想一次就将整个程序设计好，反复修改、不断改进是程序设计的必经之路；要养成注释程序的好习惯，一个程序的完美与否不仅仅是实现功能，而应该让人一看就能明白你的思路，这样也为资料的保存和交流提供了方便；在设计课程过程中遇到问题是很正常的，但我们应该将每次遇到的问题记录下来，并分析清楚，以免下次再碰到同样的问题。 在整个课程设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。虽然这个课程设计做的还是有一些遗憾，但是在设计过程中所学到的东西是这次课程设计的最大收获和财富。
单片机和嵌入式系统linux的区别转自21IC电子网
单片机和嵌入式系统linux的区别 随着嵌入式行业硬件平台的性能增强，项目需求和功能日益复杂，ARM公司推出的CORTEX-M3，更是让以往做单片机的工程师在芯片和技术选型面临两难选择，本专题将从芯片价格、整个系统的硬件软件设计及维护的成本等各个方面给您提供一个参考，并从技术角度分析单片机和带操作系统的系统的软件开发的异同点。 ● 1.单片机与ARM等新处理器的价格比较 ● 2.带操作系统与不带操作系统的软件开发的区别 ● 2.1.驱动开发的区别 ● 2.2.应用程序开发的区别 1. 单片机与ARM等新处理器的价格比较 表1 型号架构资源价格(元) AT89S51 8051 最高频率33MHz 4 4KB Flash 128B内部RAM 32个可编程IO引脚 两个16bit的计数器 一个UART口 SST89E564RD 8051 最高频率40MHz 35
从表1里面各种芯片的资源，大概就可以猜知它们的应用场合。51单片机通常被用来做一些比较简单的控制，比如采集信号、驱动一些开关。AT89S51的Flash 只有4K，一个稍微复杂的程序就不止4K了。SST89E564RD是一种扩展的51单片机，它的Flash达到64KB，可以外接最多64KB的SRAM。在SST89E564RD上的程序可以写得更复杂一些，但是它对外的接口也比较少。 CORTEX-M3系列的处理器，对外接口极其丰富，这使得它的应用面更广，但是限于它的Flash、内存还是比较小，一般不在上面运行操作系统，它算是一个性能非常突出的单片机。 HI3510 是海思半导体公司的一款用于监控设备的芯片，一般上面运行Linux系统，通过摄像头采集数据、编码，然后通过网络传输。另一端接收到数据之后，再解码。在上面运行的程序非常复杂，有漂亮的图片界面、触摸屏控制、数据库等等。对声音图像的编解码更是用到DSP核。 S3C2440 是一款通用的芯片，它与“高级单片机”STM32F103相比，多了存储控制器和NAND控制器──这使得可以外接更大的Flash、更大的内存；多了内存管理单元(MMU)──这使得它可以进行地址映身(虚拟地址、物理地址之间的映射)。可以在S3C2440上运行Linux系统，运行更大更复杂的程序。 在具体工作中，怎么选择这些芯片呢？一句话：成本！进行任何产品的开发都要考虑性价比，一切应该从“成本”出发。成本不仅包括芯片的价格，也包括整个系统的硬件、软件设计及维护的难易。 芯片价格可以在电子市场问到，也可以在https://www.360docs.net/doc/bf8302899.html,.上找到有卖这种芯片的柜台，然
嵌入式系统概述及与单片机区别说明
嵌入式系统概述及与单片机区别说明 嵌入式的全称是嵌入式系统，英文是Embeded system，是一种“完全嵌入受控器件内部，为特定应用而设计的专用计算机系统”，根据英国电器工程师协会（U.K. Institution of Electrical Engineer）的定义，嵌入式系统为控制、监视或辅助设备、机器或用于工厂运作的设备。从这里我们可以看出两点，第一，嵌入式并不是一个通用的设备。第二，嵌入式必须和具体的应用相结合，设计上具有针对性。 所以可以看出来嵌入式是一个系统，嵌入式是需要把这个系统嵌入到设备中去，比如手机主板上的芯片就是嵌入到手机上的一个系统，整合了电脑的主板、CPU、硬盘、内存、网卡、显卡、电源的所有功能。也就是说嵌入式系统主要是从芯片的使用时的组织形态来命名的，更通俗的解释就是只要是被嵌入到设备中的芯片都可以叫做嵌入式系统。 嵌入式系统这个定义太广泛了，所以我们平时所讲的嵌入式更多的是从狭义上讲的，狭义上讲，嵌入式是为了区别于单片机。 我们经常把芯片中不带MMU（memory management unit）从而不支持虚拟地址，只能跑裸机或RTOS（典型如ucos、华为LiteOS、RT-Thread、freertos等）的system叫单片机（典型如STM32、NXP LPC系列、新的NXP imxRT1052系列等），而把芯片自带MMU可以支持虚拟地址，能够跑Linux、Vxworks、WinCE、Android 这样的操作系统的system叫嵌入式。 单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域广泛应用。
嵌入式系统概论讲解
第一章嵌入式系统概论 参考习题 1、嵌入式系统本质上是什么系统？ 答：从本质上讲，嵌入式系统中的计算机总是处于一种实时计算模式，也可以认为嵌入式计算机应具有某种实时性。也就是说，从嵌入式系统的广义概念考虑，嵌入式系统都可以看成是实时系统。 2、嵌入式系统开发与PC机软件开发的区别是什么？ 答：嵌入式开发就是设计特定功能的计算机系统，形象的说就是开发一种嵌入在一个机器上实现特定功能的一个系统。PC的开发往往是上层应用程序，会更多的和业务流程，数据库，UI打交道。嵌入式的开发主要是和底层打交道，例如内存，NAND, 各种控制器，中断调度等等。当然现在也有很多需要在嵌入式设备上开发上层应用程序的需求了。 3、嵌入式系统基本概念？ 答：嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可配置，对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格约束的专用系统。这类系统一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统（可选择）以及应用程序等四个部分组成的。 4、嵌入式系统分类?
答：（1）按微处理器位数划分 按所采用的处理器位数，可以分为4位、8位、16位、32位和64位系统。 （2）按应用类别划分 可以简单地划分为信息家电、通信、汽车电子、航空航天、移动设备、军用电子、工业控制、环境监控等各种类型。 （3）按系统的实时性划分 硬实时系统、软实时系统和自适应实时。 （4）按工业界应用的复杂程度划分 简单单处理器系统 可扩展单处理器系统 复杂嵌入式系统 制造或过程控制中使用的计算机系统 第二章ARM嵌入式微处理器技术基础 参考习题 1、ARM32位指令、16位指令的特点。 答：ARM微处理器支持32位的ARM指令集和16位Thumb指令集，每种指令集各有自己的优点和缺点：ARM指令集效率高，但代码密度低；Thumb指令集具有较高的代码密度，却仍保持ARM的大多数性能上的优势，可看做ARM指令集的子集。
嵌入式系统与单片机的区别
嵌入式与单片机的异同及其发展趋势 如果说微型机的出现，使计算机进入到现代计算机发展阶段，那么嵌入式计算机系统的诞生，则标志了计算机进入了通用计算机系统与嵌入式计算机系统两大分支并行发展时代，从而导致20世纪末，计算机的高速发展时期。 嵌入式计算机系统走上了一条独立发展的单芯片化道路。它动员了原有的传统电子系统领域的厂家与专业人士，接过起源于计算机领域的嵌入式系统，承担起发展与普及嵌入式系统的历史任务，迅速地将传统的电子系统发展到智能化的现代电子系统时代。 按照历史性、本质性、普遍性要求，嵌入式系统定义为：“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。 嵌入式系统的特点与定义不同，由定义中的三个基本要素衍生出来的。不同的嵌入式系统其特点会有所差异。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。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。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。与上两个特点相呼应，这样的计算机必须配置有与对象系统相适应的接口电路。 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）。 嵌入式系统与对象系统密切相关，其主要技术发展方向是满足嵌入式应用要求，不断扩展对象系统要求的外围电路（如ADC、DAC、PWM、日历时钟、电源监测、程序运行监测电路等），形成满足对象系统要求的应用系统。因此，嵌入式系统作为一个专用计算机系统（满足对象系统要求的计算机应用系统），要不断向计算机应用系统发展。 单片机开创了嵌入式系统独立发展道路. 嵌入式系统虽然起源于微型计算机时代，然而，微型计算机的体积、价位、可靠性都无法满足广大对象系统的嵌入式应用要求，因此，嵌入式系统必须走独立发展道路——芯片化道路。将计算机做在一个芯片上，从而开创了嵌入式系统独立发展的单片机时代。 在探索单片机的发展道路时，有过两种模式，即“∑模式”与“创新模式”。“∑模式”本质上是通用计算机直接芯片化的模式，它将通用计算机系统中的基本单元进行裁剪后，集成在一个芯片上，构成单片微型计算机；“创新模式”则完全按嵌入式应用要求设计全新的，满足嵌入式应用要求的体系结构、微处理器、指令系统、总线方式、管理模式等。Intel公司的MCS-48、MCS-51就是按照创新模式发展起来的单片形态的嵌入式系统（单片微型计算机）。MCS-51是在MCS-48探索基础上，进行全面完善的嵌入式系统。历史证明，“创新模式”是嵌入式系统独立发展的正确道路，MCS-51的体系结构也因此成为单片嵌入式系统的典型结构体系。 单片机诞生于20世纪70年代末，经历了SCM、MCU、SoC三大阶段。 SCM即单片微型计算机（Single Chip Microcomputer）阶段.主要是寻求最佳的单片形态嵌入式系统的最佳体系结构。“创新模式”获得成功，奠定了SCM 与通用计算机完全不同的发展道路。
单片机与嵌入式的区别之学习感悟
单片机与嵌入式的区别之学习感悟 单片机和嵌入式，其实没有什么标准的定义来区分他们，对于进行过单片机和嵌入式开发的开发者来说，都有他们自己的定义，接下来，就谈谈本人对这两个概念的理解和感悟。 首先明确概念，什么是单片机，单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域广泛应用。从上世纪80年代，由当时的4位、8位单片机，发展到现在的300M的高速单片机。比如最经典的51系列单片机，外观只是一块一个拇指大小的长方体芯片，共40个引脚，里面包含了逻辑运算单元。实际上也就是一个cpu。 一直记得上单片机的第一节课上，老师介绍单片机时，是这样说的：单片机姓单。为什么要强调这一点呢？方便容易分不清的童鞋，以后每次想问这个问题的时候都想想这句话。了解的人其实很容易分开它们，实际上他们也没有什么可比性。 首先，见过单片机的人，都知道，其实单片机只是一块芯片，里面有运算器、存储器等组成的一个具有逻辑、运算、通信等功能的单元。说的再具体点，实际一个CPU。 DSP芯片也可以认为是一个单片机。当然它们性能很强大，但是功能依然很单一，总之就是处理数据、逻辑。 其次，单片机可以完成很多的任务处理，但一般都是跟一定的外围设备进行协作，比如，添加LED灯，实现交通灯系统;添加液晶屏，实现动画播放等。（当然很多同学都已经在大学期间自己完成过一个最小系统） 最后，我们来总结一下单片机，单片机是完成运算、逻辑控制、通信等功能的单一模块。相信我的上述讲解中，大家发现到了，单片机真的就是姓单（这个字读dan）。 针对嵌入式的概念是有些模糊定义的，一般情况下指的都是嵌入式系统。正因为这个概念有些模糊，所以会导致很多人对该概念的模糊认识。（就像大学中的一门课程，既可以叫
(完整版)嵌入式系统课后答案马维华
第1章嵌入式系统概述 1,什么是嵌入式系统嵌入式系统的特点是什么 嵌入式系统概念: (1) IEEE对嵌入式系统的定义:用于控制,监视或者辅助操作机器和设备的装置. (2)一般定义:以应用为中心,以计算机技术为基础,并且软硬件可裁剪,适用于应用系统对功能,可靠性,成本,体积,功耗有严格要求的专用计算机系统. 嵌入式系统的特点: (1) 专用的计算机系统 (2) 必须满足环境要求 (3) 必须能满足对象系统的控制要求 (4) 是集成计算机技术与各行业应用的集成系统 (5) 具有较长的生命周期 (6) 软件固化在非易失性存储器中 (7) 必须能满足实时性要求 (8) 需要专用开发环境和开发工具 2,简单分析几种嵌入式操作系统的主要特点,包括嵌入式Linux,Windows CE,uCOS II 及VxWorks. (1)嵌入式Linux:有多个主流版本,根据应用需求,性能略有差别.μCLinux是Linux小型化后,适合于没有MMU的微处理器芯片而裁剪成的操作系统,μCLinux保持了传统Linux操作系统的主要特性,包括稳定,强大的网络和文件系统的支持,μCLinux裁剪了大量的Linux内核以缩小尺寸,适合像512KB RAM,1MB Flash这样小容量,低成本的嵌入式系统.RT_Linux即能兼容通常的Linux,又能保证强实时性. (2)Windows CE:开发平台主要为WinCE Platform Builder,有时也用EVC环境开发一些较上层的应用.WinCE开发难度远低于嵌入式Linux,实时性略低,常用于手机,PDA等手持设备中. (3)uCOS II:结构小巧,抢先式的实时嵌入式操作系统,具有执行效率高,占用空间小,可移植性强,实时性能好和可扩展性能等优点.主要用于小型嵌入式系统. (4) VxWorks: 集成开发环境为Tornado,Vxworks因出现稍早,实时性很强,并且内核可极微(最小8K),可靠性较高等.通常应用在通信设备等实时性要求较高的系统中. 第2章嵌入式处理器体系结构 1,具体说明ARM7TDMI的含义,其中的T,D,M,I分别代表什么 ARM7TDMI是ARM7处理器系列成员之一,采用V4T版本指令.T表示Thumb,该内核可从16位指令集切换到32位ARM指令集;D表示Debug,该内核中放置了用于调试的结构,支持片内Debug调试;M表示Multiplier,支持位乘法;I表示Embedded ICE ,内含嵌入式ICE宏单元,支持片上断点和观察点. 2,ARMV4及以上版本的CPSR的哪一位反映了处理器的状态若CPSR=0x000000090,分析系统状态.CPSR=0x000000090表示当前处理器工作于ARM状态,系统处于用户模式下. CPSR的BIT5(T)反映当前处理器工作于ARM状态或Thumb状态. 3,ARM有哪几个异常类型,为什么FIQ的服务程序地址要位于0x1C 在复位后,ARM处理器处于何种模式,何种状态 ARM的7种异常类型:复位RESET异常,未定义的指令UND异常,软件中断SWI异常,指令预取中止PABT异常,数据访问中止DABT异常,外部中断请求IRQ异常,快速中断请求FIQ 异常.在有快速中断发生时,CPU从0x1C处取出指令执行.ARM复位后处于管理模式,工作于ARM状态. 4,为什么要使用Thumb模式,与ARM代码相比较,Thumb代码的两大优势是什么
AVR单片机嵌入式系统原理与应用实践——学习笔记
AVR单片机嵌入式系统原理与应用实践 学习笔记 1.AVR单片机的基本结构 1.1.单片机的基本组成 1.1.1.单片机的基本组成结构 单片机的基本组成单元 CPU 程序存储器数据存储器I/O接口 CPU与各基本单元通过芯片内的内部总线连接。 一般情况下，内部总线中的数据总线宽度（或指CPU字长）也是单片机等级的一个重要指标。 内部总线：数据总线、地址总线、控制总线。 1.1. 2.单片机的基本单元与作用 1)MCU单元 MCU单元部分包括CPU、时钟系统、复位、总线控制逻辑等电路。 CPU： 时钟和复位电路： 总线控制电路：
2)片内存储器 单片机的存储器一般分为程序存储器和数据存储器，它们往往构成互不相同的两个存储空间，分别寻址，互不干扰。 单片机的内部结构通常使用哈佛体系结构，在这种体系中采用分开的指令和数据总线以及分开的指令和数据空间，分别采用专用的总线与CPU交换，可以实现对程序和数据的同时访问，提高了CPU的执行速度和数据的吞吐量。 3)程序存储器 程序存储器用于存放嵌入式系统的应用程序。 4)数据存储器 单片机在片内集成的数据存储器一般有两类：随机存储器RAM、电可擦除存储器EEPROM。 随机存储器RAM： 电可擦除存储器EEPROM 5)输入输出端口 并行总线I/O端口： 通用数字I/O端口：
片内功能单元的I/O端口： 串行I/O 通信口： 其他专用接口： 6)操作管理寄存器 管理、协调、控制、操作单片机芯片中各功能单元的使用和运行。 1.2.ATmega16单片机的组成 1.2.1.AVR单片机的内核结构 “快速访问”意味着在一个周期内执行一个完整的ALU操作。 AVR的算术逻辑单元ALU支持寄存器之间、立即数与寄存器之间的算术与逻辑运算功能，以及单一寄存器操作。每一次运算操作的结果将影响和改变状态寄存器（SREG）的值。 ALU操作 从寄存器组中读取两个操作数 操作数被执行将执行结果写回目的寄存器 1.2.2.ATmega16的外部引脚与封装
归纳嵌入式系统概论习题
第一题单项选择题 1、ADDS R0,R1,R2执行完成后，不会对CPSR中的哪一位产生影响( B)？ A、N B、C C、V D、F 2、FD表示( B )。 A、满递增堆栈 B、满递减堆栈 C、空递增堆栈 D、空递减堆栈 3、已知R0=0xFFFFFC0F，则执行MVN R1，R0后，R1的值为（C ）。 A、0xFFFFFFFF B、0xFFFFFFF0 C、0x3F0 D、0x3F 4、在Linux中使用ls命令显示当前目录的所有内容应使用（A）参数？ A、-l B、-a C、-d D、-i 5、在EMBEST IDE开发环境中，程序的默认入口地址为（ C ）。 A、0x C000 B、0x 1C00 C、0x 8000 D、0x 0 6、已知R0=0x1000，R1=0x2000则执行CMP R0，R1后，R0的值为（B） A、0x2000 B、0x1000 C、0xFFFFF000 D、0xFFFFEFFF 7、已知R1=0x2F，则执行mov R0，R1，ASL #2后，R0的值为（D ）。 A、0xBC B、0xBF C、0x2F0 D、0x2F 8、在Linux中查看文件前10行内容的命令是（ D）。 A、less B、cat C、tail D、head 9、已知R0=0xFC，则执行BIC R0，#0x3C后，R0的值为（ D ）。 A、0x18 B、0x24 C、0xC0 D、0x30 10、已知R0*R1=0x1C2F3E4D5C6B，则执行SMULL R2，R3，R0，R1后，R2和R3的值分别为（D）。 A、R2=0x1C2F3E4D R3=0x5C6B B、R2=0x5C6B R3=0x1C2F3E4D C、R2=0x1C2F R3=0x3E4D5C6B D、R2=0x3E4D5C6B R3=0x1C2F 11、EMPU是( B )。 A、嵌入式微控制器 B、嵌入式微处理器 C、片上系统 D、嵌入式数字信号处理器 12、以下不属于CPSR的条件码标志位的是(A)。 A、Ｆ B、Ｎ C、Ｚ D、Ｃ 13、S3C44B0X的内核工作电压是( B )。 A、3.0V B、2.5V C、3.5V D、 1.5V 14、Linux中删除目录的命令是（B）。 A、rm B、 rmdir C、mkdir D、del 15、能实现ARM处理器在两种工作状态之间进行切换的命令是( D )。 A、B B、 BL C、 BLX D、BX 16、若CPSR寄存器的低5位（4-0）的值为10010，则ARM处理器工作于（B） 模式。 A、FIQ B、IRQ C、USER D、SVC
单片机与嵌入式系统复习题
《单片机与嵌入式系统》复习题 一、选择题 1．8031单片机的( )口的引脚，还具有外中断、串行通信等第二功能。 a）P0 b）P1 c）P2 d）P3 2．单片机应用程序一般存放在（ ）。 a） RAM b）ROM c）寄存器 d）CPU 3．已知某数的BCD 码为0111 0101 0100 0010 则其表示的十进制数值为（ ） a）7542H b）7542 c）75.42H d）75.42 4．下列指令中不影响标志位CY 的指令有（ ）。 a）ADD A，20H b）CLR c）RRC A d）INC A 5．CPU 主要的组成部部分为（ ） a）运算器、控制器 b）加法器、寄存器 c）运算器、寄存器 d）运算器、指令译码器 6．INTEL 8051 CPU 是（ ）位的单片机 a） 16 b）4 c）8 d）准16 7．8031复位后，PC 与SP 的值为（ ） a ）0000H，00H b） 0000H，07H c） 0003H，07H d）0800H，00H 8．当需要从MCS-51单片机程序存储器取数据时，采用的指令为（ ）。 a）MOV A,@R1 b）MOVC A,@A+DPTR c）MOVX A,@R0 d）MOVX A,@DPTR 9．8031单片机中既可位寻址又可字节寻址的单元是（ ） a）20H b）30H c）00H d）70H 10．下列哪条指令是正确的（ ） a） PUSH R2 b） ADD R0,A c）MOVX A，@DPTR d）MOV @R0,A 11. MCS-51单片机复位操作的主要功能是把PC 初始化为( )。 A.0100H B.2080H C.0000H D.8000H 12.若单片机的振荡频率为6MHz，设定时器工作在方式1需要定时1ms，则定时器初值应为 ( )。 A.500 B.1000 C.216-500 D.216-1000 13.定时器1工作在计数方式时，其外加的计数脉冲信号应连接到( )引脚。 A.P 3.2 B.P 3.3 C.P 3.4 D.P 3.5 14.当外部中断请求的信号方式为脉冲方式时，要求中断请求信号的高电平状态和低电平状态都应至少维持( )。 A.1个机器周期 B.2个机器周期 C.4个机器周期 D.10个晶振周期 15.MCS-51单片机在同一优先级的中断源同时申请中断时，CPU 首先响应( )。 A.外部中断0 B.外部中断1 C.定时器0中断 D.定时器1中断 16.定时器若工作在循环定时或循环计数场合，应选用( )。 A.工作方式0 B.工作方式1 C.工作方式2 D.工作方式3 17.MCS-51单片机的外部中断1的中断请求标志是( )。 A.ET1 B.TF1 C.IT1 D.IE1 18.下列标号中，正确的标号是( )。 A.1BT： B.BEGIN： C.ADD： D.STAB31： 19. 串行口每一次传送( )字符。 A.1个 B.1串 C.1帧 D.1波特 20．MCS-51单片机的堆栈区应建立在（）。 单片机与嵌入式系统复习题
嵌入式部分课后题答案
嵌入式复习资料 第一章嵌入式系统概述： 1、什么是嵌入式系统？是简单列举一些生活中常见的嵌入式系统的实例。P3 嵌入式系统是用于检测、控制、辅助、操作机械设备的装置。以应用为中心，一计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积和功耗等严格要求的专用计算机系统。 3、是比较嵌入式系统与通用PC的区别。P3 （1）嵌入式系统是专用的计算机系统，而PC是通用的计算机系统。 （2）技术要求不同，通用PC追求高速、海量的数据运算；嵌入式要求对象体系的智能化控制。 （3）发展方向不同，PC追求总线速度的不断提升，存储容量不断扩大；嵌入式追求特定对象系统的智能性，嵌入式，专用性。 4、嵌入式体统有哪些部分组成？简单说明各部分的功能与作用。P6 （1）硬件层是整个核心控制模块（由嵌入式微处理器、存储系统、通信模块、人机接口、其他I/O接口以及电源组成），嵌入式系统的硬件层以嵌入式微处理器为核心，在嵌入式微处理器基础上增加电源电路、时钟电路、和存储器电路（RAM和ROM等），这就构成了一个嵌入式核心控制模块，操作系统和应用程序都可以固化在ROM中。 （2）中间层把系统软件与底层硬件部分隔离，使得系统的底层设备驱动程序与硬件无关。一般包括硬件抽象层（Hardware Abstract Layer，HAL）和板级支持包（Board Support Package，BSP）。 （3）软件层由实时操作系统（Real Time Operating System，RTOS）、文件系统、图形用户接口（Graphical User Interfaces，GUI）、网络组件组成。（4）功能层是面向被控对象和用户的，当需要用户操作是往往需要提供一个友好的人际界面。 5、嵌入式系统是怎么分类的？P7 按照嵌入式微处理器的位数分类（4位、8位、16位、32位、64位）；按照是实时性分类（硬实时系统式之系统对响应时间有严格的要求；软实时系统是对响应时间有一定要求）； 按照嵌入式软件结构分类（循环轮询系统、前后台系统、多任务系统）；按照应用领域分类。 6什么是多任务系统？多任务系统的特点些？P9 应用的场合：对于较复杂的嵌入式系统而言，存在许多互不相关的过程需要计算机同时处理，在这种情况下就需要采用多任务系统。 多任务系统的软件是由多个任务、多个中断服务程序以及嵌入式操作系统组成。任务是顺序执行的，并行性通过操作系统完成。 特点：（1）每个任务都是一个无限循环的程序，等待特定的输入，从而机型相应的处理。（2）这种程序模型将系统成分相对简单、相互合作的模块。（3）不同的任务共享同一个CPU和其他硬件，嵌入式操作系统对这些共享资源进行管理。（4）多个顺序机型的任务在宏观上是并行执行的，每个任务都运行在自己独立的CPU上。 第二章嵌入式处理器 1`嵌入式处理器有哪几类？简述各类嵌入式处理器的主要特点和应用领域。P16 嵌入式微控制器、嵌入式微处理器、嵌入式DSP、嵌入式片上系统。(1)嵌入式
单片机和嵌入式系统概述
第一章单片机(和嵌入式系统)概述 1.1 单片机（和嵌入式系统）的发展 1.1.1 计算机发展的三个浪潮 １第一个浪潮（1946～1975）, 大型机硬件导向：计算机只能由专家操作，把处理后的信息交用户使用，信息处理与使用分离。─集中处理时代２第二个浪潮（1976～1993）台式计算机导向：ＰＣ机普及，信息由处理者个人享有不能互发信息，难以共享。信息处理与使用者结合。─分散处理时代 ３第三个浪潮（1994～?）,网络导向：计算机通过网络互连进行全球通信，引入网络就是计算机的新概念。软件可以象数据一样驻留在网络上，软件程序可以实时执行，用户可随时到达存放所需程序的地址，而不受计算机类型和操作系统的限制。信息收集、处理、分析和存储都商业化。─网络处理时代 1.1.2 计算机发展简史 第一代到第四代计算机都是以电子器件的发展更新来划分的，而第五代以后的计算机则是以设计思想的更新来划分。 １第一代电子管计算机（1946～1958） （１）硬件 逻辑器件：电子管和继电器 内存：汞延迟线，静电存储管，５３年出现磁芯（统治２０年） 外存：磁带机、穿孔纸带机和卡片机，５６年ＩＢＭ生产磁盘机
（２）软件：５４年以前几乎没有软件，主要用机器语言--二进制代码指令后期发展了汇编语言 （３）性能 运算速度：几千次到几万次 平均稳定运行时间：几小时 （４）特点 体积大、功耗大、价格大，速度慢、容量小、可靠性差（５）典型机器 1942年美籍保加利亚人，爱荷华州立学院数学系文森特.阿培纳索夫（Vincent Atanasoff）与其助手克里夫德.贝利（Clifford Berry）研制成功世界上第一台数字电子计算机ABC。采用300个电子管，用电容器做存储器，穿孔卡片作为辅助存储器，运算速度为1次/s。用于解线性代数方程。1973年美国法院把发明权归属于阿培纳索夫。 由美国宾夕法尼亚大学的工程师埃克特（J.Presper Eckert）和物理学家毛希利（，于1946年2月正式公开表演数字式电子计算机ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Computer）。1947年运到马里兰州陆军阿伯丁试炮场的弹道研究实验室正式使用。 用了１８８００只电子管、１２bit字长、内存１７kB，300次乘法/s, 5000次加法/s，占地165 m2，重量３０T，耗电１５０kW。 １９５３年４月ＩＢＭ－７０１
嵌入式系统概述
1 嵌入式系统概述 嵌入式系统（Embedded System ）也称嵌入式计算机系统。顾名思义，嵌入式系统是计算机的一种特殊形式，是计算机技术、通信技术、半导体技术、微电子技术、语音图像数据传输技术，甚至传感器等先进技术和具体应用对象相结合后的更新换代产品。嵌入式系统不仅和一般的PC 机上的应用系统不同，而且针对不同的具体应用而设计的嵌入式系统之间的差别也很大。嵌入式系统强调硬件和软件的协同性与整合性，软件和硬件可剪裁的，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗和应用环境等有严格要求的专用计算机系统。 嵌入式系统特别强调“量身定做”的原则，开发人员往往需要针对某一种特殊用途开发出一个截然不同的嵌入式系统，其特点如下。 （1）嵌入式系统具有应用针对性 应用针对性是嵌入式系统的一个基本特征，体现这种应用针对性的首先是软件，软件实现特定应用所需要的功能，所以嵌入式系统应用中必定配置了专用的应用程序；其次是硬件，大多数嵌入式系统的硬件是针对应用专门设计的，但也有一些标准化的嵌入式硬件模块，采用标准模块可降低开发的技术难度和风险，缩短开发时间，但灵活性不足。 （2）嵌入式系统硬件扩展能力要求不高 硬件上，嵌入式系统作为一种专用的计算机系统，其功能、机械结构、安装要求比较固定，所以一般没有或仅有较少的扩展能力；软件上，嵌入式系统往往是一个设备固定组成部分，其软件功能由设备的需求决定，在相对较长的生命周期里，一般不需要对软件进行改动。但也有一些特例，比如现在的手机，尤其是安装有嵌入式操作系统的智能手机，软件安装、升级比较灵活，但相对于桌面计算机，其软件扩展能力还是相当弱。 （3）嵌入式系统操作系统精简 在现代的通用计算机中，没有操作系统是无法想象的，而在嵌入式计算机中情况则大第 章
单片机与嵌入式系统实践第一章 课后答案
第一章课后答案 1、 答：一个单片机的典型内部结构通常包括： （1）中央处理器（CPU），包含算数逻辑运算单元（ALU）、控制器和寄存器等 （2）存储器，包含ROM、RAM和FLASH等 （3）功能模块，包括定时计数器、A/D和D/A转换、通信接口（UART、IIC、SPI）等 （4）工作支撑模块，包含电源、时钟电路、复位控制、看门狗电路等 2、 答：嵌入式系统具有以下几个基本特征：具有特定功能，用于特定的任务；注重成本控制与功耗要求；具有实时性的要求；软硬件可靠性要求更高；具有较长的生命周期 3、 答：在嵌入式系统中，常包含以下3种总线：地址总线、数据总线和控制总线。 (1)地址总线(Address Bus，简称AB)：单向，用于传送地址信息。 (2)数据总线(Data Bus，简称DB)：一般为双向，用于CPU与存储器、CPU与外设，或外设 与外设之间传送数据信息。 (3)控制总线(Control Bus，简称CB)：是计算机系统中所有控制信号线的总称，在控制总线 中传送的信息是控制信息。 4、 答： (l)时钟周期：用于输入到MCU的时钟信号 (2)机器周期：一般由一个或一个以上的时钟周期组成。 (3)指令周期：执行一条指令所需时间称为指令周期，它由一个到数个机器周期组成。 5、 答：看门狗(watch dog)是为了防止程序跑飞而设计的一种自动定时器，它可以产生一个脉冲，让单片机复位。当单片机的程序正常运行的时候，每隔一定的时间给看门狗电路发一个脉冲，使看门狗电路重新计时。当程序因为某种原因不正常运行时（死机），就不会发这个脉冲，看门狗电路计时时间到，就会复位单片机使其重新启动。 6、 答：处理器字长是指处理器一次能够处理数据的长度，字长是衡量微处理器功能、运算速度以及精度的重要指标之一，也是划分微处理器档次的重要依据。根据字长，可以将微处理器分为4位机、8位机、16位机、32位机、64位机等。如8位字长的处理器能够一次能够处理8位字长的数据。
《单片机与嵌入式系统》试卷A答案
。。。。。。。。。。。。。。。。。。。装。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。订。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。线。。。。。。。。。。。。。。。 2009～2010学年第2学期《单片机与嵌入式开发技术》试卷〖A卷〗 附：试卷中可能用到的特殊功能寄存器 2. 3. 4. 5. 一、选择题（每题1分，共20分） 注：请将选择题答案填入下表中，否则答题无效。 1、80C51单片机的堆栈区只可设置在（A）。 A. 片内RAM B. 片外RAM C. 片内ROM D. 片外ROM 2、MCS-51单片机串行端口有四种工作方式，其中方式1为（C）。 A. 同步串行移位寄存器方式 B. 11位波特率可变的通用异步收发器 C. 10位波特率可变的通用异步收发器 D. 11位固定波特率的通用异步收发器 3、下面关于MCS-51单片机并行扩展接口的描述，正确的为（C）。 A. 扩展的数据存储器和并行存储器必须统一编制 B. 必须用专用的地址译码器来产生片选信号 C. 执行“MOVX A，@R0”期间，P3.7(RD)引脚可能为低电平，而P3.6（WR）引脚保持高电平 D. 执行“MOVX @R0，A”期间，P3.7(RD)引脚可能为低电平，而P3.6（WR）引脚保持高电平 4、 80C51 CPU是（C）位的单片机。 A. 16 B. 4 C. 8 D. 准16 5、在单片机中，通常将一些中间计算结果放在（ D ）中。 A.累加器 B.控制器 C.程序存储器 D.数据存储器 6、数据指针DPTR在（C）中。 A.CPU控制器 B.CPU运算器 C.内部数据存储器 D.外部数据存储器 7、指令和程序是以（C）形式存放在程序存储器中。 A.源程序 B.汇编程序 C.二进制编码 D.BCD码 8、辅助进位标志AC在（ C ）中 A.累加器 B.逻辑运算部件ALU C.程序状态字寄存器PSW D.DPTR 9、单片机80C51的XTAL1和XTAL2引脚是（D）引脚
单片机和嵌入式区别
单片机和嵌入式区别 单片机与嵌入式系统一、现代计算机的技术发展史1.始于微型机时代的嵌入式应用电子数字计算机诞生于1946年，在其后漫长的历史进程中，计算机始终是供养在特殊的机房中，实现数值计算的大型昂贵设备。直到20世纪70年代，微处理器的出现，计算机才出现了历史性的变化。以微处理器为核心的微型计算机以其小型、价廉、高可靠性特点，迅速走出机房；基于高速数值解算能力的微型机，表现出的智能化水平引起了控制专业人士的兴趣，要求将微型机嵌入到一个对象体系中，实现对象体系的智能化控制。例如，将微型计算机经电气加固、机械加固，并配置各种外围接口电路，安装到大型舰船中构成自动驾驶仪或轮机状态监测系统。这样一来，计算机便失去了原来的形态与通用的计算机功能。为了区别于原有的通用计算机系统，把嵌入到对象体系中，实现对象体系智能化控制的计算机，称作嵌入式计算机系统。因此，嵌入式系统诞生于微型机时代，嵌入式系统的嵌入性本质是将一个计算机嵌入到一个对象体系中去，这些是理解嵌入式系统的基本出发点。2.现代计算机技术的两大分支由于嵌入式计算机系统要嵌入到对象体系中，实现的是对象的智能化控制，因此，它有着与通用计算机系统完全不同的技术要求与技术发展方向。通用计算机系统的技术要求是高速、海量的数值计算；技术发展方向是总线速度的无限提升，存储容量的无限扩大。而嵌入式计算机系统的技术要求则是对象的智能化控制能力；技术发展方向是与对象系统密切相关的嵌入性能、控制能力与控制的可靠性。早期，人们勉为其难地将通用计算机系统进行改装，在大型设备中实现嵌入式应用。然而，对于众多的对象系统（如家用电器、仪器仪表、工控单元……），无法嵌入通用计算机系统，况且嵌入式系统与通用计算机系统的技术发展方向完全不同，因此，必须独立地发展通用计算机系统与嵌入式计算机系统，这就形成了现代计算机技术发展的两大分支。如果说微型机的出现，使计算机进入到现代计算机发展阶段，那么嵌入式计算机系统的诞生，则标志了计算机进入了通用计算机系统与嵌入式计算机系统两大分支并行发展时代，从而导致20世纪末，计算机的高速发展时期。3.两大分支发展的里程碑事件通用计算机系统与嵌入式计算机系统的专业化分工发展，导致20世纪末、21世纪初，计算机技术的飞速发展。计算机专业领域集中精力发展通用计算机系统的软、硬件技术，不必兼顾嵌入式应用要求，通用微处
嵌入式系统概述
第1章嵌入式系统概述 1.1 嵌入式系统简介 根据IEEE（国际电气和电子工程师协会）的定义，嵌入式系统是“控制、监视或者辅助设备、机器和车间运行的装置”（全称为devices used to control，monitor，or assist the operation of equipment，machinery）。这主要是从应用上加以定义的，由此可以看出嵌入式系统是软件和硬件的综合体，可以涵盖机械等附属装置。 目前国内一个普遍的定义：以应用为中心、以计算机技术为基础，软硬件可裁减，适于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统。还有另一种定义：嵌入式系统是设计完成复杂功能的硬件和软件，并使其紧密耦合在一起的计算机系统。术语“嵌入式”反映了这些系统通常是更大系统中的一个完整部分，称为嵌入的系统。两种定义的出发角度不同，前者是从技术角度来定义的，后者是从系统角度来定义的。由于嵌入式系统本身是一个外延很广的名词，凡是与产品结合在一起的具有嵌入式特点的控制系统都可以叫嵌入式系统，很难给它下一个准确的定义。因此，目前通常把嵌入式系统概念的重心放在“系统”（即操作系统）上，指能够运行操作系统的软硬件综合体。总体上嵌入式系统可以划分成硬件和软件两部分，硬件一般由高性能的微处理器和外围接口电路组成，软件一般由实时操作系统和其上运行的应用软件构成，软件和硬件之间由所谓的中间层（BSP层，板级支持包）连接。 一般而言，嵌入式系统的架构可以分成4个部分：处理器、存储器、输入/输出（I/O）和软件，如图1.1所示。 图1.1 嵌入式系统的架构
1.2 嵌入式处理器 1.2.1 嵌入式处理器简介 从硬件方面讲，嵌入式系统的核心是嵌入式处理器，据不完全统计，全世界嵌入式处理器的品种数量已经超过1000多种，流行体系结构有30多个，其中8051体系占大多数。生产8051单片机的半导体厂家有20多个，共350多种衍生产品，仅Philips就有近100种。近年来，嵌入式微处理器的主要发展方向是小体积、高性能、低功耗，专业分工也越来越明显，出现了专业的IP（Intellectual Property Core，知识产权核）供应商，如ARM、MIPS 等，它们提供优质、高性能的嵌入式微处理器内核，由各半导体厂商生产面向各个应用领域的芯片。 嵌入式微处理器有许多种流行的处理器核，芯片制造商一般都基于这些处理器核生产不同型号的芯片。一般可以将嵌入式处理器分成4类，即嵌入式微处理器（MicroProcessor Unit，MPU）、嵌入式微控制器（MocroController Unit，MCU）、嵌入式DSP处理器（Digital Signal Processor，DSP）和嵌入式片上系统（System on Chip，SoC）。 ?嵌入式微处理器 嵌入式微处理器的基础是通用计算机中的CPU，它的特征是32位以上的处理器，具有较高的性能，当然其价格也相当高。为了满足嵌入式应用的特殊要求，虽然嵌入式微处理器在功能上和标准微处理器基本上是一样的，但一般在工作温度、抗电磁干扰及可靠性等方面都做了各种增强。 与工业控制计算机相比，嵌入式微处理器具有体积小、重量轻、成本低、可靠性高等优点。嵌入式微处理器目前主要有Am186/88、386EX、SC-400、Power PC、68000、MIPS 和ARM/StrongARM系列等。 ?嵌入式微控制器 嵌入式微控制器最典型的代表是单片机，单片机芯片内部集成了ROM/EPROM、RAM、总线、总线逻辑、定时/计数器、看门狗、I/O、串行口、脉宽调制输出、A/D、D/A、Flash、EEPROM等各种必要功能和外设。与嵌入式微处理器相比，微控制器的最大特点是单片机，体积大大减小，从而使功耗和成本下降、可靠性提高。微控制器是目前嵌入式系统工业的主流。微控制器的片上外设资源一般比较丰富，适合于控制，因此称为微控制器。 嵌入式微控制器目前的品种和数量最多，比较有代表性的包括8051、P51XA、MCS-251、MCS96/196/296、C166/167、MC68HC05/11/12/16、68300和数目众多的ARM 芯片。目前，MCU占嵌入式系统约70%的市场份额。 ?嵌入式DSP处理器 DSP处理器是专门用于信号处理方面的处理器，其在系统结构和指令上进行了特殊设计，具有很高的编译效率和指令执行速度。在数字滤波、FFT、频谱分析等仪器上，DSP 获得了大规模的应用。 嵌入式DSP处理器比较有代表性的产品是TI的TMS320系列和Motorola的DSP56000