嵌入式操作系统(单片机)的发展简介

    一、什么是单片机。
    单片机，亦称单片微电脑或单片微型计算机。它是把中央处理器(CPU)、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、输入/输出端口(I/O)等主要计算机功能部件都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。这种微型计算机因其制作在一块芯片上而被称为单片机。单片机是大规模集成电路技术发展的产物。单片机具有性能高、速度快、体积小、价格低、稳定可靠、应用广泛、通用性强等突出优点。单片机的设计目标主要是增强“控制”能力，满足实时控制(就是快速反应)方面的需要。因此，它在硬件结构、指令系统、I/O端口、功率消耗及可靠性等方面均有其独特之处，其最显著的特点之一就是具有非常有效的控制功能。因此，单片机又常常被人称为微控制器(MCU或μC)。

    二、单片机当前的发展状况。
    单片机自70年代问世以来得到蓬勃发展，目前单片机功能正日渐完善:

    1、单片机集成越来越多资源，内部存储

资源日益丰富，用户不需要扩充资源就可以完成项目开发，不仅是开发简单，产品小巧美观，同时系统也更加稳定，目前该方向即是发展为SOC(片上系统)。
    2、单片机抗干扰能力加强，使的它更加适合工业控制领域，具有更加广阔的市场前景。
    3、单片机提供在线编程能力，加速了产品的开发进程，为企业产品上市赢得宝贵时间。
    4、在线编程目前有两种不同方式：

    1)、ISP ，具备ISP的单片机内部集成FLASH存储器，用户可以通过下载线以特定的硬件时序在线编程，但用户程序自身不可以对内部存储器做修改。这类产品如ATMEL8990系列。
    2)、IAP ，具备这种特性的单片机厂家在出厂时内部写入了单片机引导程序，用户可以通过下载线对它在线编程，用户程序也可以自己对内存重新修改。这对于工业实时控制和数据的保存提供了方便。这类产品如SST的89系列。

    5、在线仿真变的容易。用户一旦开发一个比较大的系统，开发调试变的非常复杂，同时由于单片机资源有限，不能象PC一样直接调试自己的软件，于是出现了品种繁多的专业仿真器，为用户的开发提供了强大功能，加速了开发进程，降低了开发难度，同时这类仿真器也给中小型用户带来沉重的经济负担，目前已经有公司推出了可以在线调试的单片机，这类单片机采用标准JTAG接口，JTAG是一种标准(IEEE 1149。1)，是为测试芯片而制定的，目的是用TCK、TDI、TDO和TMS四个信号来测试芯片的内部状态，为什么测试芯片还需要专门制定标准呢？这是因为复杂芯片引脚太多，特别是还有些芯片一旦安装到多层电路板上就无法看到引脚，更不要说测量了，这时就可以在计算机软件的支持下通过JTAG接口，对芯片进行测量，如果各个公司的芯片都符合该标准，就可以将各个芯片的JTAG口串联起来(外国人称为菊花链)，无论在电路板上有多少芯片，只需4个引脚，就可以测量电路板上的所有芯片。既然可以测量芯片，当然可以将数据写入芯片，在可编程逻辑器件的数据下载中也使用JTAG接口，出现了在系统编程(ISP)的概念，也就是，即使可编程逻辑器件安装到了系统中，也可以对其内部电路进行修改，JTAG技术和EDA软件的进步，使可编程逻辑器件的开发与使用得到快速发展。具备这类功能的单片机如TI MSP430系列。

    三、单片机常用外围接口介绍。

    1、串口， I2C，SPI。单片机提供这类功能，目的是为了方便系统和外围设备的连接，用户可以通过I2C，SPI接口连接诸如传感器的设备，完成检测功能，同时把系统情况通过串口传给上位机管理系统，完成远程设备的控制。大部分厂家的后续产品都提供了这样的功能。

    2、模数转换。单片机通过提供模数转换功能，方便用户进行数据的采集处理，实现强大的数据处理和控制能力，同时单片机也推出如16位，32位处理器，这更加强了单片机作为工业控制的能力。大部分厂家的后续产品都提供了这样的功能。

    3、红外线接口。单片机通过提供红外线接口为用户无限控制带来了方便。如富士通单片机。

    4、CAN总线。单片机提供CAN总线模块，配合工业控制，为单片机的应用注入强大的活力。如富士通单片机。

    5、LCD控制模块。单片机集成LCD模块，为控制系统信息显示提供了强大功能。如富士通单片机。

    6、强电控制模块。最近有的厂家把弱电和强电控制接口集成到单片机内部，这更加方便用户利用单片机做工业控制。

    7、USB通信单片机集成USB通信模块，这大大方便了系统和PC通信。

    四、单片机软件发展状况。
    随着单片机的发展，人们对事物的要求越来越高，单片机的应用软件技术也发生了巨大的变化，从最初的汇编语言，开始演变到C语言开发，不但增加了语言的可读性，结构性，而且对于跨平台的移植也提供了方便，另外一些复杂的系统开始在单片机上采用操作系统，一些小的RTOS等，一方面加速了开发人员的开发速度，节约开发成本，另外也为更复杂的实现提供了可能。当前比较流行的RTOS有:WINCE，uClinux，Linux，uC/OS等等。

    五、单片机目前状况。
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bsp; 目前低端定位的单片机仍然走俏，但高端的单片机(微处理器)却是风起云涌，SOC技术的发展，现代电子技术应用中包含了硬件(HW)、硬件加软件(HW+SW)、固件(FW)3个层次。这3个层次也可以说是现代电子技术应用的3人发展阶段。自1997年以来，电子技术应用又增加了一个新的层次——片上系统(SOC)层次。SOC技术概念和应用技术层次的出现，标志着现代电子技术应用进入了SOC阶段。

    从各个发展阶段看，自HW+SW阶段开始，电子技术应用就与单片机紧密地联系在一起。在FW阶段，作为固件系统的重要核心技术，单片机又以嵌入式技术为基础，再次成为现代电子应用技术的核心技术之一，并为SOC应用技术提供了紧实的基础。 SOC为各种应用提供了一个新的实现技术。这种新的电子系统实现技术促使工业界在近3年中发生了巨大的变化，为信息技术的应用提供坚实的基础，因此，完全可以称之为SOC革命。同时，SOC也为单片机技术提供了更广阔的应用领域，使单片机应用技术发生了革命性的变化。