单片机控制系统运行与维护 分类及应用 单片机分类及应用.docVIP

单片机控制系统运行与维护 单片机控制系统运行与维护 PAGE 1 单片机分类及应用 一、学习目的与要求 1．了解单片机的发展。 2．了解单片机的分类及应用。 3．了解微控制技术的概念。 二、学习方法 1．学习本课程，首先要精读教材和讲义，深入理解单片机的基本概念、发展趋势。 2．根据章节目录列出大纲，以便对单片机有个大概的正确认识。 三、授课内容 1.嵌入式系统与单片机 以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，针对具体应用系统，对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统被称为嵌入式系统。 今天，嵌入式系统几乎包括了生活中的所有电器设备，如掌上PDA、移动计算设备、电视机顶盒、手机、数字电视、多媒体、汽车、微波炉、数字相机、家庭自动化系统、电梯、空调、安全系统、自动售货机、蜂窝式电话、工业自动化仪表与医疗仪器等。 简单地说，一个嵌入式系统就是一个硬件和软件的集合体。硬件包括嵌入式处理器、存储器及外设器件、输入/输出端口、图形控制器等，软件部件包括操作系统软件和应用程序。 嵌入式系统的核心就是嵌入式处理器。嵌入式处理器具有对实时和多任务有很强的支持能力、对存储区保护功能强、具有可扩展的处理器结构及低功耗等特点。 嵌入式处理器可分成下面几类： （1）嵌入式微处理器（Embedded Micro Processor Unit，EMPU） 嵌入式微处理器采用“增强型”通用微处理器。在工作温度、电磁兼容性以及可靠性方面的要求较高，在功能方面与标准的微处理器基本上是一样的。嵌入式微处理器组成的系统将嵌入式微处理器及其存储器、总线、外设等安装在一块电路主板上，具有体积小、重量轻、成本低、可靠性高的优点，但系统的技术必威体育官网网址性较差。主要的嵌入式处理器类型有Am186/88、386EX、SC-400、Power PC、68000、MIPS、ARM/ StrongARM系列等。 （2）嵌入式微控制器（Micro Controller Unit，MCU） 嵌入式微控制器又称单片机，它将整个计算机系统集成到一块芯片中。嵌入式微控制器一般以某种微处理器内核为核心，根据某些典型的应用，在芯片内部集成了ROM/EPROM、RAM、总线、总线逻辑、定时/计数器、看门狗、I/O口、串行口、脉宽调制输出、A/D、D/A、Flash RAM、E2PROM等各种必要的功能部件和外设。为适应不同的应用需求，对功能的设置和外设的配置进行必要的修改和裁减定制。和嵌入式微处理器相比，微控制器使应用系统的体积大大减小，功耗和成本大幅下降、可靠性提高。使得微控制器成为嵌入式系统应用的主流。由于MCU低廉的价格，优良的功能，所以拥有的品种和数量最多，比较有代表性的包括8051、MCS-251、MCS-96/196/296、P51XA、C166/167、68K系列以及 MCU 8XC930/931、C540、C541，并且有支持I2C、CAN-Bus、LCD及众多专用MCU和兼容系列。MCU占 嵌入式系统约70%的市场份额。Atmel出产的AVR 单片机由于其集成了FPGA等器件，所以具有很高的性价比。 （3）嵌入式DSP处理器（Embedded Digital Signal Processor，EDSP） 由于实际应用中对数字信号进行处理的要求，使DSP算法被大量应用于嵌入式系统。DSP应用从在通用单片机中以普通指令实现DSP功能，过渡到采用嵌入式DSP处理器。DSP处理器在系统结构和指令等方面进行了特殊设计，使之更适合用于运算量较大，特别是向量运算、指针线性寻址等较多的场合。最为广泛应用的是TI的TMS320C2000/C5000系列，另外如Intel的MCS-296和Siemens的TriCore也有各自的应用范围。 （4）嵌入式片上系统（System on Chip，SoC） 随着EDA的推广和VLSI设计的普及化，以及半导体工艺的迅速发展，可以在一块硅片上实现一个更为复杂的系统，这就产生了SoC技术。这样除了某些无法集成的器件以外，整个嵌入式系统大部分均可集成到一块或几块芯片中去，应用系统电路板将变得很简单，对于减小整个应用系统体积和功耗、提高可靠性非常有利。由于SOC往往是专用的，所以大部分都不为用户所知，比较典型的片上系统可以分为通用和专用两类。通用系列包括Infineon（Siemens）的TriCore，Motorola的M-Core，Echelon和Motorola联合研制的Neuron芯片等。专用片上系统代表性的产品是Philips的Smart XA。 2单片机的应用 由于单片机的种种优点和特性，其应用领域无所不至，无论是工业部门、民用部门和家用等领域，处处可以见