文獻綜述-文獻翻譯-單片機

1m sm m m 2m m et,s,sm e,m em em sm m m m m al al,m s,m 0,U,m s,s,m m m m nt m s,m m m m m m m m m m m m em m e,ge,e,a0,a1,em m m em o,at,m m 022,m noC)m O,em 5em 8s,em em em al,m em 機單 片 機 也 被 稱 為 微 控 制 器 （ ， 常 用 英 文 字 母的 縮 寫 單 片 機 ， 它 最 早 是 被 用 在 工 業(yè) 控 制 領(lǐng) 域 。 單 片 機 由 芯 片 內(nèi)僅 有 用 處 理 器 發(fā) 展 而 來 。 最 早 的 設 計 理 念 是 通 過 將 大 量 外 圍 設 備和 在 一 個 芯 片 中 ， 使 計 算 機 系 統(tǒng) 更 小 ， 更 容 易 集 成 進 復 雜 的 而 對體 積 要 求 嚴 格 的 控 制 設 備 當 中 。 80是 最 早 按 照 這 種 思 想 設 計 出 的處 理 器 ， 從 此 以 后 ， 單 片 機 和 專 用 處 理 器 的 發(fā) 展 便 分 道 揚 鑣 。 早 期 的 單 片 機 都 是 8位 或 4位 的 。 其 中 最 成 功 的 是 031， 因為 簡 單 可 靠 而 性 能 不 錯 獲 得 了 很 大 的 好 評 。 此 后 在 8031上 發(fā) 展 出 了 單 片 機 系 統(tǒng) 。 基 于 這 一 系 統(tǒng) 的 單 片 機 系 統(tǒng) 直 到 現(xiàn) 在 還 在 廣 泛 使 用 。 隨著 工 業(yè) 控 制 領(lǐng) 域 要 求 的 提 高 ， 開 始 出 現(xiàn) 了 16位 單 片 機 ， 但 因 為 性 價 比 不 理想 并 未 得 到 很 廣 泛 的 應 用 。 90年 代 后 隨 著 消 費 電 子 產(chǎn) 品 大 發(fā) 展 ， 單 片 機 技術(shù) 得 到 了 巨 大 提 高 。 隨 著 特 別 是 后 來 的 的 廣 泛 應用 ， 32位 單 片 機 迅 速 取 代 16位 單 片 機 的 高 端 地 位 ， 并 且 進 入 主 流 市 場 。 而傳 統(tǒng) 的 8位 單 片 機 的 性 能 也 得 到 了 飛 速 提 高 ， 處 理 能 力 比 起 80年 代 提 高 了數(shù) 百 倍 。 目 前 ， 高 端 的 32位 單 片 機 主 頻 已 經(jīng) 超 過 30性 能 直 追 90年代 中 期 的 專 用 處 理 器 ， 而 普 通 的 型 號 出 廠 價 格 跌 落 至 1美 元 ， 最 高 端 1的 型號 也 只 有 10美 元 。 當 代 單 片 機 系 統(tǒng) 已 經(jīng) 不 再 只 在 裸 機 環(huán) 境 下 開 發(fā) 和 使 用 ，大 量 專 用 的 嵌 入 式 操 作 系 統(tǒng) 被 廣 泛 應 用 在 全 系 列 的 單 片 機 上 。 而 在 作 為 掌上 電 腦 和 手 機 核 心 處 理 的 高 端 單 片 機 甚 至 可 以 直 接 使 用 專 用 的 系 統(tǒng) 。單 片 機 比 專 用 處 理 器 更 適 合 應 用 于 嵌 入 式 系 統(tǒng) ， 因 此 它 得 到 了 最 多 的應 用 。 事 實 上 單 片 機 是 世 界 上 數(shù) 量 最 多 的 計 算 機 。 現(xiàn) 代 人 類 生 活 中 所 用 的幾 乎 每 件 電 子 和 機 械 產(chǎn) 品 中 都 會 集 成 有 單 片 機 。 手 機 、 電 話 、 計 算 器 、 家用 電 器 、 電 子 玩 具 、 掌 上 電 腦 以 及 鼠 標 等 電 腦 配 件 中 都 配 有 1 片 機 。而 個 人 電 腦 中 也 會 有 為 數(shù) 不 少 的 單 片 機 在 工 作 。 汽 車 上 一 般 配 備 40多 部 單片 機 ， 復 雜 的 工 業(yè) 控 制 系 統(tǒng) 上 甚 至 可 能 有 數(shù) 百 臺 單 片 機 在 同 時 工 作 ！ 單 片機 的 數(shù) 量 不 僅 遠 超 過 其 他 計 算 的 總 和 ， 甚 至 比 人 類 的 數(shù) 量 還 要 多 。10單 片 機 又 稱 單 片 微 控 制 器 ,它 不 是 完 成 某 一 個 邏 輯 功 能 的 芯 片 ,而 是 把一 個 計 算 機 系 統(tǒng) 集 成 到 一 個 芯 片 上 。 相 當 于 一 個 微 型 的 計 算 機 ， 和 計 算 機相 比 ， 單 片 機 只 缺 少 了 I/ 。 概 括 的 講 ： 一 塊 芯 片 就 成 了 一 臺 計 算 機 。它 的 體 積 小 、 質(zhì) 量 輕 、 價 格 便 宜 、 為 學 習 、 應 用 和 開 發(fā) 提 供 了 便 利 條 件 。同 時 ， 學 習 使 用 單 片 機 是 了 解 計 算 機 原 理 與 結(jié) 構(gòu) 的 最 佳 選 擇 。 單 片 機 內(nèi) 部 也 用 和 電 腦 功 能 類 似 的 模 塊 ， 比 如 內(nèi) 存 ， 并 行 總 線 ，還 有 和 硬 盤 作 用 相 同 的 存 儲 器 件 ， 不 同 的 是 它 的 這 些 部 件 性 能 都 相 對 我 們的 家 用 電 腦 弱 很 多 ， 不 過 價 錢 也 是 低 的 ， 一 般 不 超 過 10元 即 可 .來 做 一 些 控 制 電 器 一 類 不 是 很 復 雜 的 工 作 足 矣 了 。 我 們 現(xiàn) 在 用 的 全 自 動 滾筒 洗 衣 機 、 排 煙 罩 、 的 家 電 里 面 都 可 以 看 到 它 的 身 影 ！ .要 是 作 為 控 制 部 分 的 核 心 部 件 。 它 是 一 種 在 線 式 實 時 控 制 計 算 機 ， 在 線 式 就 是 現(xiàn) 場 控 制 ， 需 要 的 是 有較 強 的 抗 干 擾 能 力 ， 較 低 的 成 本 ， 這 也 是 和 離 線 式 計 算 機 的 （ 比 如 家 用 主 要 區(qū) 別 。單 片 機 芯 片 單 片 機 是 靠 程 序 運 行 的 ， 并 且 可 以 修 改 。 通 過 不 同 的 程 序 實 現(xiàn) 不 同的 功 能 ， 尤 其 是 特 殊 的 獨 特 的 一 些 功 能 ， 這 是 別 的 器 件 需 要 費 很 大 力 氣 才能 做 到 的 ， 有 些 則 是 花 大 力 氣 也 很 難 做 到 的 。 一 個 不 是 很 復 雜 的 功 能 要 是用 美 國 50年 代 開 發(fā) 的 74系 列 ， 或 者 60年 代 的 這 些 純 硬 件 來搞 定 的 話 ， 電 路 一 定 是 一 塊 大 但 是 如 果 要 是 用 美 國 70年 代 成 功 投放 市 場 的 系 列 單 片 機 ， 結(jié) 果 就 會 有 天 壤 之 別 ！ 只 因 為 單 片 機 的 通 過 你 編 寫的 程 序 可 以 實 現(xiàn) 高 智 能 ， 高 效 率 ， 以 及 高 可 靠 性 ！ 由 于 單 片 機 對 成 本 是 敏 感 的 ， 所 以 目 前 占 統(tǒng) 治 地 位 的 軟 件 還 是 最 低 級匯 編 語 言 ， 它 是 除 了 二 進 制 機 器 碼 以 上 最 低 級 的 語 言 了 ， 既 然 這 么 低 級 為什 么 還 要 用 呢 ？ 很 多 高 級 的 語 言 已 經(jīng) 達 到 了 可 視 化 編 程 的 水 平 為 什 么 不 用呢 ？ 原 因 很 簡 單 ， 就 是 單 片 機 沒 有 家 用 計 算 機 那 樣 的 也 沒 有 像 硬 盤 那樣 的 海 量 存 儲 設 備 。 一 個 可 視 化 高 級 語 言 編 寫 的 小 程 序 里 面 即 使 只 有 一 個按 鈕 ， 也 會 達 到 幾 十 寸 ！ 對 于 家 用 盤 來 講 沒 什 么 ， 可 是 對 于單 片 機 來 講 是 不 能 接 受 的 。 單 片 機 在 硬 件 資 源 方 面 的 利 用 率 必 須 很 高 才1行 ， 所 以 匯 編 雖 然 原 始 卻 還 是 在 大 量 使 用 。 一 樣 的 道 理 ， 如 果 把 巨 型 計 算機 上 的 操 作 系 統(tǒng) 和 應 用 軟 件 拿 到 家 用 運 行 ， 家 用 是 承 受 不了 的 。 可 以 說 ， 二 十 世 紀 跨 越 了 三 個 “ 電 ” 的 時 代 ， 即 電 氣 時 代 、 電 子 時 代 和現(xiàn) 已 進 入 的 電 腦 時 代 。 不 過 ， 這 種 電 腦 ， 通 常 是 指 個 人 計 算 機 ， 簡 稱 它 由 主 機 、 鍵 盤 、 顯 示 器 等 組 成 。 還 有 一 類 計 算 機 ， 大 多 數(shù) 人 卻 不 怎 么 熟悉 。 這 種 計 算 機 就 是 把 智 能 賦 予 各 種 機 械 的 單 片 機 （ 亦 稱 微 控 制 器 ） 。 顧名 思 義 ， 這 種 計 算 機 的 最 小 系 統(tǒng) 只 用 了 一 片 集 成 電 路 ， 即 可 進 行 簡 單 運 算和 控 制 。 因 為 它 體 積 小 ， 通 常 都 藏 在 被 控 機 械 的 “ 肚 子 ” 里 。 它 在 整 個 裝 置中 ， 起 著 有 如 人 類 頭 腦 的 作 用 ， 它 出 了 毛 病 ， 整 個 裝 置 就 癱 瘓 了 。 現(xiàn) 在 ，這 種 單 片 機 的 使 用 領(lǐng) 域 已 十 分 廣 泛 ， 如 智 能 儀 表 、 實 時 工 控 、 通 訊 設 備 、導 航 系 統(tǒng) 、 家 用 電 器 等 。 各 種 產(chǎn) 品 一 旦 用 上 了 單 片 機 ， 就 能 起 到 使 產(chǎn) 品 升級 換 代 的 功 效 ， 常 在 產(chǎn) 品 名 稱 前 冠 以 形 容 詞 “ 智 能 型 ” ， 如 智 能 型 洗 衣機 等 。 現(xiàn) 在 有 些 工 廠 的 技 術(shù) 人 員 或 其 它 業(yè) 余 電 子 開 發(fā) 者 搞 出 來 的 某 些 產(chǎn) 品 ，不 是 電 路 太 復 雜 ， 就 是 功 能 太 簡 單 且 極 易 被 仿 制 。 究 其 原 因 ， 可 能 就 卡 在產(chǎn) 品 未 使 用 單 片 機 或 其 它 可 編 程 邏 輯 器 件 上 。單 片 機 歷 史單 片 機 誕 生 于 20世 紀 70年 代 末 ， 經(jīng) 歷 了 階 段 。起 初 模 型 片 微 型 計 算 機 （ 階 段 ， 主 要是 尋 求 最 佳 的 單 片 形 態(tài) 嵌 入 式 系 統(tǒng) 的 最 佳 體 系 結(jié) 構(gòu) 。 “ 創(chuàng) 新 模 式 ” 獲 得 成功 ， 奠 定 了 用 計 算 機 完 全 不 同 的 發(fā) 展 道 路 。 在 開 創(chuàng) 嵌 入 式 系 統(tǒng) 獨立 發(fā) 展