1.1 单片机的由来与发展历史

1.1.1 嵌入式系统

1．什么是嵌入式系统

以往我们按照计算机的体系结构、运算速度、结构规模、适用领域，将其分为巨型计算机、大型计算机、小型计算机和微型计算机，并以此来组织学科和产业分工，这种分类沿袭了约40年。近20年来，随着计算机技术的迅速发展，以及计算机技术和产品对其他行业的广泛渗透，以应用为中心的分类方法变得更切合实际。具体来说，就是按计算机的非嵌入式应用和嵌入式应用将其分为通用系统和嵌入式系统。

通用系统具有计算机的标准形态，通过装配不同的应用软件，以类同面目出现，并应用在社会的各个方面。现在我们在办公室里、家里，最广泛使用的PC就是通用系统最典型的代表。

而嵌入式计算机以嵌入式系统的形式出现在各种装置、产品和系统中。在许多的应用领域中，如工业控制、智能仪器仪表、家用电器、电子通信设备等的电子系统和电子产品中，我们对计算机的应用有着不同的要求。这些要求的主要特征为：

● 面对控制对象。面对传感器转换的信号输入；面对人机交互的操作控制；面对对象的伺服驱动和控制。

● 嵌入应用系统。体积小、功耗小、价格低廉，可方便地嵌入应用系统和电子产品。

● 能在工业现场环境中可靠地运行。

● 优良的控制功能。面对外部的各种模拟和数字信号能及时地捕捉，面对多种不同的控制对象能灵活地进行实时控制。

可以看出，满足上述要求的计算机系统与通用系统是不同的。换句话讲，能够满足和适合以上这些应用的计算机系统与通用系统在应用目标上有巨大的差异。

我们将具备高速计算能力和海量存储，用于高速数值计算和海量数据处理的计算机系统称为通用系统。而将面对工控领域对象，嵌入各种控制应用系统、各类电子系统和电子产品，实现嵌入式应用的计算机系统称为嵌入式系统（Embedded System）。

对于特定的环境、特定的功能，计算机系统需要与所嵌入的应用环境成为一个统一的整体，并且往往要满足紧凑、高可靠性、实时性好、低功耗等技术要求。这样一种面向具体、专用应用目标的计算机系统的设计方法和开发技术，构成了今天嵌入式系统的重要内涵，也是嵌入式系统发展成一个相对独立的计算机研究和学习领域的原因。

2．嵌入式系统的特点与应用

嵌入式系统是以应用为核心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪，以及对功能、可靠性、安全性、成本、体积、重量、功耗、环境等方面有严格要求的专用计算机系统。嵌入式系统将应用程序、操作系统与计算机硬件集成在一起，简单地讲就是系统的应用软件与系统的硬件一体化。这种系统具有软件代码少、高度自动化、响应速度快等特点，特别适用于面向对象的实时性要求高的应用和多任务的应用。

嵌入式系统在应用数量上远远超过了各种通用系统，一台通用系统计算机，如PC的外部设备中包含了 5～10 个嵌入式系统：键盘、鼠标、软驱、硬盘、显卡、显示器、调制解调器（Modem）、网卡、声卡、打印机、扫描仪、数字相机、USB集线器等均是由嵌入式处理器控制的。制造、过程控制、通信、仪器、仪表、汽车、船舶、航空、航天、军事装备、消费等均是嵌入式计算机的应用领域。

通用系统和嵌入式系统形成了计算机技术的两大分支。与通用系统相比，嵌入式系统最显著的特性是它面对工控领域的测控对象。工控领域的测量对象几乎都是物理量，如压力、温度、速度、位移等；控制对象则包括马达、电磁开关等。嵌入式系统对这些量的采集、处理等是有限的，而对控制方式和能力的要求是多种多样的。显然，这一特性形成并决定了嵌入式系统和通用系统在系统结构、技术、学习、开发和应用等诸多方面的差别，也使得嵌入式系统成为计算机技术发展中的一个重要分支。

嵌入式系统以其独特的结构和性能，越来越多地应用于国民经济的各个领域。