嵌入式微控制器概述(編輯修改稿)
2025-06-17 07:25 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 機； ?Atmel的 AVR系列單片機； ?NS（美國國家半導(dǎo)體）的 COP8系列單片機 ； ?三星的 KS86/KS88系列單片機； ?Scenix公司的 SX系列單片機； ?NEC公司的 78K系列 8位單片機； ?富士通的 MB8900系列單片機； ?東芝的 970/90系列單片機； ?Epson的帶 LCD驅(qū)動的 S1C88系列單片機； ?瑞薩（日立、三菱）的 H8系列、 740系列等； ?cypress的 CG/CY系列 PSoC混合信號陣列。 25 ?其中，飛思卡爾公司（ Freescale）以其豐富多彩的單片機系列（ 8位、 16位和 32位）在移動通信、 PDA、汽車、網(wǎng)絡(luò)通信、工業(yè)控制等方面均獲得成功。 ?飛思卡爾微控制器的有著 51單片機不可比擬的特點： 技術(shù)成熟，可靠性高，抗干擾和電磁兼容性強，內(nèi)部資源豐富，品種齊全，選擇余地大，新產(chǎn)品多。 更重要的是飛思卡爾單片機的調(diào)試方式有了根本性的變革，與過去的調(diào)試方式不同，不再需要仿真器，調(diào)試是通過 BDM頭直接對 MCU中的程序進行調(diào)試。 BDM頭除實現(xiàn) Flash寫入、擦除功能外，還可以在應(yīng)用程序運行時，動態(tài)地獲取 CPU、存儲器等瞬態(tài)信息。 BDM調(diào)試工具與單片機的通信通過雙向的 BKGD引腳實現(xiàn)。調(diào)試模式有兩種：單步調(diào)試和斷點調(diào)試。 26 ?③ 嵌入式 DSP處理器 (Embedded Digital Signal Processor， EDSP) ?DSP處理器是專門用于信號處理方面的處理器。 ?DSP處理器對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和指令進行了特殊設(shè)計，使其適合于執(zhí)行 DSP算法。 DSP核心代碼使用匯編，有較高的執(zhí)行效率，指令執(zhí)行速度也較快。在數(shù)字濾波、語音處理和編碼解碼、譜分析等方面有著廣泛的應(yīng)用。 ?比較有代表性的產(chǎn)品是 TI公司的 TMS320系列和 Motorola公司的 DSP56000系列等。 27 ?④ 嵌入式片上系統(tǒng) (System On Chip， SOC) ? 在一個硅片上實現(xiàn)多個更為復(fù)雜的系統(tǒng)。隨著 EDA的推廣和 VLSI設(shè)計的普及，以及半導(dǎo)體工藝的迅速發(fā)展，在一個硅片上實現(xiàn)多個更為復(fù)雜的系統(tǒng)的時代已來臨，這就是片上系統(tǒng) SoC(System on Chip)。它結(jié)合了許多功能模塊，將整個系統(tǒng)做在一個芯片上。 ? SOC（片上系統(tǒng)）是 IC設(shè)計的發(fā)展趨勢。 28 ?（ 2）外圍設(shè)備 ? 外圍設(shè)備是嵌入式處理器的輔助部件。 ? 外圍設(shè)備是指在一個嵌入式系統(tǒng)中，除了嵌入式處理器以外用于完成存儲、通信、調(diào)試、顯示等輔助功能的其他部件。 ? 根據(jù)外圍設(shè)備的功能可分為以下 3類： ? ① 存儲器： ? 嵌入式系統(tǒng)有別于一般的計算機處理系統(tǒng)，它不具備像硬盤那樣大容量的存儲介質(zhì)，而大多使用 EPROM、 EEPROM或閃存 (Flash Memory)作為存儲介質(zhì)。其中， Flash以可擦寫次數(shù)多、存儲速度快、容量大及價格低等優(yōu)點在嵌入式領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。 29 ? ② 接口： ? 應(yīng)用最為廣泛的包括并口、 RS－ 232串口、 IRDA紅外接口、 SPI串行外圍設(shè)備接口、 I2C(Inter IC)總線接口、USB通用串行總線接口、 Ether網(wǎng)口等。 ? ③ 人機交互： ? 包括 LCD、鍵盤和觸摸屏等人機交互設(shè)備。 30 ?（ 3）嵌入式操作系統(tǒng) ? 隨著嵌入式系統(tǒng)越來越復(fù)雜，嵌入式操作系統(tǒng)就顯得越 ?來越有必要。 ? 使用嵌入式操作系統(tǒng)有以下優(yōu)點： ? ①操作系統(tǒng)能有效管理越來越復(fù)雜的系統(tǒng)資源，而且提高了系統(tǒng)的可靠性。 ? ②提高了開發(fā)效率，縮短了開發(fā)周期。操作系統(tǒng)能夠把硬件虛擬化，使得開發(fā)人員從繁忙的驅(qū)動程序移植和維護中解脫出來。 ? ③操作系統(tǒng)能夠提供庫函數(shù)、驅(qū)動程序、工具集以及應(yīng)用程序。 31 ? 從某種意義上說，沒有配備操作系統(tǒng)的嵌入式處理器是不能真正稱之為嵌入式系統(tǒng)的，在嵌入式應(yīng)用中，只有把CPU嵌入到系統(tǒng)中，同時又把操作系統(tǒng)嵌入進去，才是真正的計算機嵌入式應(yīng)用。 ?常用嵌入式操作系統(tǒng)大體上可分為兩種，商用型和免費型。 ?商用型： ?商用型的嵌入式操作系統(tǒng)功能穩(wěn)定、可靠，有完善的技術(shù)支持和售后服務(wù)，但往往價格昂貴。 ?有代表性的產(chǎn)品主要有 WindowsCE、 Palm OS、 VxWorks等。 ?免費型： ?免費型的嵌入式操作系統(tǒng)在價格方面具有優(yōu)勢，是學(xué)習(xí)和實踐的理想選擇。目前主要有 μC/OS II和嵌入式 Linux。 32 ? 嵌人式實時操作系統(tǒng) ? （ RTOS）應(yīng)用無處不在 33 ?（ 4）嵌入式應(yīng)用層軟件 ?① 嵌入式軟件是針對特定的實際專業(yè)領(lǐng)域，基于相應(yīng)的嵌入式硬件平臺，并能完成用戶預(yù)期任務(wù)的計算機軟件。 ?② 嵌入式軟件的特點 ?要求軟件代碼高質(zhì)量、高可靠性，要盡可能地優(yōu)化。 ? 對嵌入式應(yīng)用軟件的要求也與通用計算機有所不同。為減少系統(tǒng)成本，除了精簡每個硬件單元的成本外，應(yīng)盡可能地減少應(yīng)用軟件的資源消耗。存儲空間仍然是寶貴的。為此，程序編寫和編譯工具的質(zhì)量要高，以減少程序二進制代碼的長度，提高執(zhí)行速度。 ?開發(fā)模式，需要用交叉編譯開發(fā)環(huán)境。 ? 簡單地講交叉編譯就是在一個平臺上生成可以在另一 34 個平臺上執(zhí)行的代碼。使用交叉編譯是因為在嵌入式硬件板上無法安裝所需的編譯器，只好借助于宿主機（即通用的 PC機），在宿主機上對即將運行在嵌入式系統(tǒng)上的應(yīng)用程序進行編譯，生成可在嵌入式系統(tǒng)上運行的代碼文件。
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