1.1 單片機的由來與發展歷史

1.1.1 嵌入式系統

1．什么是嵌入式系統

以往我們按照計算機的體系結構、運算速度、結構規模、適用領域，將其分為巨型計算機、大型計算機、小型計算機和微型計算機，并以此來組織學科和產業分工，這種分類沿襲了約40年。近20年來，隨著計算機技術的迅速發展，以及計算機技術和產品對其他行業的廣泛滲透，以應用為中心的分類方法變得更切合實際。具體來說，就是按計算機的非嵌入式應用和嵌入式應用將其分為通用系統和嵌入式系統。

通用系統具有計算機的標準形態，通過裝配不同的應用軟件，以類同面目出現，并應用在社會的各個方面。現在我們在辦公室里、家里，最廣泛使用的PC就是通用系統最典型的代表。

而嵌入式計算機以嵌入式系統的形式出現在各種裝置、產品和系統中。在許多的應用領域中，如工業控制、智能儀器儀表、家用電器、電子通信設備等的電子系統和電子產品中，我們對計算機的應用有著不同的要求。這些要求的主要特征為：

● 面對控制對象。面對傳感器轉換的信號輸入；面對人機交互的操作控制；面對對象的伺服驅動和控制。

● 嵌入應用系統。體積小、功耗小、價格低廉，可方便地嵌入應用系統和電子產品。

● 能在工業現場環境中可靠地運行。

● 優良的控制功能。面對外部的各種模擬和數字信號能及時地捕捉，面對多種不同的控制對象能靈活地進行實時控制。

可以看出，滿足上述要求的計算機系統與通用系統是不同的。換句話講，能夠滿足和適合以上這些應用的計算機系統與通用系統在應用目標上有巨大的差異。

我們將具備高速計算能力和海量存儲，用于高速數值計算和海量數據處理的計算機系統稱為通用系統。而將面對工控領域對象，嵌入各種控制應用系統、各類電子系統和電子產品，實現嵌入式應用的計算機系統稱為嵌入式系統（Embedded System）。

對于特定的環境、特定的功能，計算機系統需要與所嵌入的應用環境成為一個統一的整體，并且往往要滿足緊湊、高可靠性、實時性好、低功耗等技術要求。這樣一種面向具體、專用應用目標的計算機系統的設計方法和開發技術，構成了今天嵌入式系統的重要內涵，也是嵌入式系統發展成一個相對獨立的計算機研究和學習領域的原因。

2．嵌入式系統的特點與應用

嵌入式系統是以應用為核心、以計算機技術為基礎、軟件硬件可裁剪，以及對功能、可靠性、安全性、成本、體積、重量、功耗、環境等方面有嚴格要求的專用計算機系統。嵌入式系統將應用程序、操作系統與計算機硬件集成在一起，簡單地講就是系統的應用軟件與系統的硬件一體化。這種系統具有軟件代碼少、高度自動化、響應速度快等特點，特別適用于面向對象的實時性要求高的應用和多任務的應用。

嵌入式系統在應用數量上遠遠超過了各種通用系統，一臺通用系統計算機，如PC的外部設備中包含了 5～10 個嵌入式系統：鍵盤、鼠標、軟驅、硬盤、顯卡、顯示器、調制解調器（Modem）、網卡、聲卡、打印機、掃描儀、數字相機、USB集線器等均是由嵌入式處理器控制的。制造、過程控制、通信、儀器、儀表、汽車、船舶、航空、航天、軍事裝備、消費等均是嵌入式計算機的應用領域。

通用系統和嵌入式系統形成了計算機技術的兩大分支。與通用系統相比，嵌入式系統最顯著的特性是它面對工控領域的測控對象。工控領域的測量對象幾乎都是物理量，如壓力、溫度、速度、位移等；控制對象則包括馬達、電磁開關等。嵌入式系統對這些量的采集、處理等是有限的，而對控制方式和能力的要求是多種多樣的。顯然，這一特性形成并決定了嵌入式系統和通用系統在系統結構、技術、學習、開發和應用等諸多方面的差別，也使得嵌入式系統成為計算機技術發展中的一個重要分支。

嵌入式系統以其獨特的結構和性能，越來越多地應用于國民經濟的各個領域。