什么是嵌入式單片機？

　　嵌入式單片機，即嵌入式微控制器，指以微控制器為核心控制單元的嵌入到對象體系中的專用計算機系統，是應用十分廣泛的一種嵌入式系統結構。嵌入式單片機本質上是單片機，目的是構成嵌入式系統，所以其組成和特點遵循單片機和嵌入式系統的組成和特點。

　　單片機的特點：

　　單片機就是微控制器，其特點主要有：

　　①以控制為主要目的；

　　②集成度高，體積小，可靠性高；

　　③工作電壓低，功耗低，待機時間長；

　　④擴展度高，組成靈活；

　　⑤成本低，性價比高。

　　單片機的架構：

　　單片機的組成架構靈活，一般主要包含：運算器、控制器、存儲器、輸入輸出設備等。

　　體系結構分為馮·諾依曼體系結構和哈佛體系結構。

　　硬件結構主要由處理器、數據儲存器、程序儲存器、定時器/計數器、串并行接口等。

　　嵌入式系統的特點：

　　按照歷史性、本質性、普遍性要求，嵌入式系統應定義為：“嵌入到對象體系中的專用計算機系統”。“嵌入性”、“專用性”與“計算機系統”是嵌入式系統的三個基本要素。對象系統則是指嵌入式系統所嵌入的宿主系統。嵌入式系統的特點可以由定義中的三個基本要素衍生而來。

　　①與“嵌入性”的相關特點：由于是嵌入到對象系統中，必須滿足對象系統的環境要求，如物理環境（小型）、電氣/氣氛環境（可靠）、成本（價廉）等要求。

　　②與“專用性”的相關特點：軟、硬件的裁剪性；滿足對象要求的最小軟、硬件配置等。

　　③與“計算機系統”的相關特點：嵌入式系統必須是能滿足對象系統控制要求的計算機系統，并且必須配置有與對象系統相適應的接口電路。也可以總結為：實時性、多速率、可剪裁、低功耗、低成本、環境相關等。 另外，在理解嵌入式系統定義時，不要與嵌入式設備相混淆。嵌入式設備是指內部有嵌入式系統的產品、設備，例如，內含單片機的家用電器、儀器儀表、工控單元、機器人、手機、PDA等。

　　嵌入式系統的分類：

　　嵌入式系統按形態可分為設備級（工控機）、板級（單板、模塊）、芯片級（MCU、SoC）。嵌入式系統按功用分可為工業用、商業用、軍用、民用等，不同的使用環境對嵌入式系統的要求也是不一樣的。

　　嵌入式系統典型處理器

　　1、ARM處理器

　　ARM處理器由全球領先的32位RISC微處理器知識產權（IP）供應商ARM公司研發，其主要特點為：體積小、低功耗、成本低、性能高、16/32位雙指令集、市場份額大。

　　2、MIPS處理器

　　MIPS處理器由設計和制造高性能、高檔32/64位處理器的MIPS技術公司研發，其主要研發重心在嵌入式系統上。其主要特點是高性能、定位廣、64位指令集。

　　3、PowerPC處理器

　　PowerPC是摩托羅拉公司和IBM公司聯合為蘋果公司開發的處理器芯片，其特點是可伸縮性好、靈活度高、應用廣泛。

　　4、Intel Atom處理器

　　由英特爾公司研發，特點是低功耗、體積小、處理能力強，詳見（Atom處理器）。

　　嵌入式系統組成：

　　主要由硬件、軟件和相應開發工具與開發系統組成。硬件包括嵌入式核心芯片、儲存器系統和外部接口。軟件包括操作系統和應用軟件。

　　嵌入式單片機應用模式：

　　嵌入式系統的嵌入式應用特點，決定了它的多學科交叉特點。作為計算機的內含，要求計算機領域人員介入其體系結構、軟件技術、工程應用方面的研究。然而，了解對象系統的控制要求，實現系統控制模式必須具備對象領域的專業知識。因此，從嵌入式系統發展的歷史過程，以及嵌入式應用的多樣性中，可以了解到客觀上形成的兩種應用模式。

　　1.客觀存在的兩種應用模式

　　嵌入式計算機系統起源于微型機時代，但很快就進入到獨立發展的單片機時代。在單片機時代，嵌入式系統以器件形態迅速進入到傳統電子技術領域中，以電子技術應用工程師為主體，實現傳統電子系統的智能化，而計算機專業隊伍并沒有真正進入單片機應用領域。因此，電子技術應用工程師以自己習慣性的電子技術應用模式，從事單片機的應用開發。這種應用模式最重要的特點是：軟、硬件的底層性和隨意性；對象系統專業技術的密切相關性；缺少計算機工程設計方法。

　　雖然在單片機時代，計算機專業淡出了嵌入式系統領域，但隨著后PC時代的到來，網絡、通信技術得以發展；同時，嵌入式系統軟、硬件技術有了很大的提升，為計算機專業人士介入嵌入式系統應用開辟了廣闊天地。計算機專業人士的介入，形成的計算機應用模式帶有明顯的計算機的工程應用特點，即基于嵌入式系統軟、硬件平臺，以網絡、通信為主的非嵌入式底層應用。

　　2.兩種應用模式的并存與互補

　　由于嵌入式系統最大、最廣、最底層的應用是傳統電子技術領域的智能化改造，因此，以通曉對象專業的電子技術隊伍為主，用最少的嵌入式系統軟、硬件開銷，以8位機為主，帶有濃重的電子系統設計色彩的電子系統應用模式會長期存在下去。

　　另外，計算機專業人士會愈來愈多地介入嵌入式系統應用，但囿于對象專業知識的隔閡，其應用領域會集中在網絡、通信、多媒體、商務電子等方面，不可能替代原來電子工程師在控制、儀器儀表、機械電子等方面的嵌入式應用。因此，客觀存在的兩種應用模式會長期并存下去，在不同的領域中相互補充。電子系統設計模式應從計算機應用設計模式中，學習計算機工程方法和嵌入式系統軟件技術；計算機應用設計模式應從電子系統設計模式中，了解嵌入式系統應用的電路系統特性、基本的外圍電路設計方法和對象系統的基本要求等。

　　3.嵌入式系統應用的高低端

　　由于嵌入式系統有過很長的一段單片機的獨立發展道路，大多是基于8位單片機，實現最底層的嵌入式系統應用，帶有明顯的電子系統設計模式特點。大多數從事單片機應用開發人員，都是對象系統領域中的電子系統工程師，加之單片機的出現，立即脫離了計算機專業領域，以“智能化”器件身份進入電子系統領域，沒有帶入“嵌入式系統”概念。因此，不少從事單片機應用的人，不了解單片機與嵌入式系統的關系，在談到“嵌入式系統”領域時，往往理解成計算機專業領域的，基于32位嵌入式處理器，從事網絡、通信、多媒體等的應用。這樣，“單片機”與“嵌入式系統”形成了嵌入式系統中常見的兩個獨立的名詞。但由于“單片機”是典型的、獨立發展起來的嵌入式系統，從學科建設的角度出發，應該把它統一成“嵌入式系統”。考慮到原來單片機的電子系統底層應用特點，可以把嵌入式系統應用分成高端與低端，把原來的單片機應用理解成嵌入式系統的低端應用，含義為它的底層性以及與對象系統的緊耦合。