PCB不可不知的幾個基本問題

PCB不可不知的幾個基本問題這幾個問題在eetchina上發(fā)過帖，那里有個大俠講得比較詳細(xì)了，不過由于基礎(chǔ)弱，有些地方還是不太理解。發(fā)在這，想看看這里的各位朋友有什么看法，尤其是希望雷震子這樣的大俠能指點(diǎn)一下，使我等初學(xué)者少走彎路，謝謝。

1.電阻電容的封裝形式如何選擇，有沒有什么原則?比如,同樣是104的電容有0603、0805的封裝，同樣是10uF電容有3216，0805,3528等封裝形式，選擇哪種封裝形式比較合適呢?

我看到的電路里常用電阻電容封裝：

電容：

0.01uF可能的封裝有0603、0805

10uF的封裝有3216、3528、0805

100uF的有7343

320pF封裝：0603或0805

電阻：

4.7K、10k、330、33既有0603又有0805封裝

請問怎么選擇這些封裝?

2.有時候兩個芯片的引腳(如芯片A的引腳1,芯片B的引腳2)可以直接相連，有時候引腳之間(如A-1和B-2)之間卻要加上一片電阻，如22歐，請問這是為什么?這個電阻有什么作用?電阻阻值如何選擇?

3.藕合電容如何布置？有什么原則？是不是每個電源引腳布置一片0.1uf？有時候看到0.1uf和10uf聯(lián)合起來使用，為什么?

4.所謂5Vttl器件、5Vcmos器件是指什么意思?是不是說該器件電源接上5V，其引腳輸出或輸入電平就是5Vttl或者5vcmos?

5.板子上要做兩個串口，可不可以只用一塊MAX232芯片?如果可以，用哪個型號的芯片?MAX3232C、MAX3232E還是MAX3232CSE?或者說這幾個芯片哪個都可以

6.看PDIUSBD12芯片手冊，見到兩個概念，不清楚：單地址/數(shù)據(jù)總線配置、多路地址/數(shù)據(jù)總線配置,請問這兩者有什么區(qū)別

7.protel99中，電源和地的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號是不是肯定是全局的(即使我使用層次電路原理圖繪圖模式3:電路端口全局，網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號局部)

8.晶振起振電路電容好像一般為22pF，這是不是經(jīng)驗(yàn)值，像上下拉電阻取值一般為4.7k~10K

9.usb插座電路，有一個電容:0.01uF/2KV，有這么高的耐壓電壓電容嗎？為什么在這里需要使用這么高的耐壓電容

10.DB9插座究竟是2發(fā)送，3接收還是3接收2發(fā)送，或者是由自己定義，無所謂

12.何謂扇入、扇出、扇入系數(shù)及扇出系數(shù)

13."高速的差分信號線具有速率高，好布線，信號完整性好等特點(diǎn)"，請問何謂高速差分信號線?

14.protel99se中，布線時，信號線、地線、電源線線寬一般是多少？有什么原則需要注意?

15.TTL電路和cmos電路有什么區(qū)別？什么時候使用TTL系列？什么時候使用cmos器件?

一些回答：

1.電阻電容的封裝形式如何選擇，有沒有什么原則?比如,同樣是104的電容有0603、0805的封裝，同樣是10uF電容有3216，0805,3528等封裝形式，選擇哪種封裝形式比較合適呢?

我看到的電路里常用電阻電容封裝：

電容：

0.01uF可能的封裝有0603、0805

10uF的封裝有3216、3528、0805

100uF的有7343

320pF封裝：0603或0805

電阻：

4.7K、10k、330、33既有0603又有0805封裝

請問怎么選擇這些封裝?

答：選擇合適的封裝第一要看你的PCB空間，是不是可以放下這個器件。一般來說，封裝大的器件會比較便宜，小封裝的器件因?yàn)榧庸みM(jìn)度要高一點(diǎn)，有可能會貴一點(diǎn)，然后封裝大的電容耐壓值會比封裝小的同容量電容耐壓值高，這些都是要根據(jù)你實(shí)際的需要來選擇的，另外，小封裝的元器件對貼裝要求會高一點(diǎn)，比如SMT機(jī)器的精度。如手機(jī)里面的電路板，因?yàn)榭臻g有限，工作電壓低，就可以選用0402的電阻和電容，而大容量的鉭電容就多為3216等等大的封裝

2.有時候兩個芯片的引腳(如芯片A的引腳1,芯片B的引腳2)可以直接相連，有時候引腳之間(如A-1和B-2)之間卻要加上一片電阻，如22歐，請問這是為什么?這個電阻有什么作用?電阻阻值如何選擇?

答：這個電阻一般是串電阻，拿來做阻抗匹配的，當(dāng)然也可以做降壓用，用于3.3VI/O連接2.5VI/O類似的應(yīng)用上面。阻值的選擇要認(rèn)真看Datasheet，來計算

3.藕合電容如何布置？有什么原則？是不是每個電源引腳布置一片0.1uf？有時候看到0.1uf和10uf聯(lián)合起來使用，為什么?

答：電容靠近電源腳，這個問題可以參見/bbs/DetailTopic_new.asp?topicid=3961&ForumID=5

補(bǔ)充一點(diǎn)看法：

在兩個芯片的引腳之間串連一個電阻，一般都是在高速數(shù)字電路中，為了避免信號產(chǎn)生振鈴（即信號的上升或下降沿附近的跳動）。原理是該電阻消耗了振鈴功率，也可以認(rèn)為它降低了傳輸線路的Q值。

通常在數(shù)字電路設(shè)計中要真正做到阻抗匹配是比較困難的，原因有二：1、實(shí)際的印制板上連線的阻抗受到面積等設(shè)計方面的限制；2、數(shù)字電路的輸入阻抗和輸出阻抗不象模擬電路那樣基本固定，而是一個非線性的東西。

實(shí)際設(shè)計時，我們常用22到33歐姆的電阻，實(shí)踐證明，在此范圍內(nèi)的電阻能夠較好地抑制振鈴。但是事物總是兩面的，該電阻在抑制振鈴的同時，也使得信號延時增加，所以通常只用在頻率幾兆到幾十兆赫茲的場合。頻率過低無此必要，而頻率過高則此法的延時會嚴(yán)重影響信號傳輸。另外，該電阻也往往只用在對信號完整性要求比較高的信號線上，例如讀寫線等，而對于一般的地址線和數(shù)據(jù)線，由于芯片設(shè)計總有一個穩(wěn)定時間和保持時間，所以即使有點(diǎn)振鈴，只要真正發(fā)生讀寫的時刻已經(jīng)在振鈴以后，就無甚大影響。

前面已經(jīng)補(bǔ)充了一點(diǎn)，再補(bǔ)充一點(diǎn)：關(guān)于接地問題。

接地是一個極其重要的問題，有時關(guān)系到設(shè)計的成敗。

首先要明確的是，所有的接地都不是理想的，在任何時候都具有分布電阻與分布電感，前者在信號頻率較低時起作用，后者則在信號頻率高時成為主要影響因素。由于上述分布參數(shù)的存在，信號在經(jīng)過地線的時候，會產(chǎn)生壓降以及磁場。若這些壓降或磁場（以及由該磁場引起的感應(yīng)電壓）耦合到其它電路的輸入，就可能會被放大（模擬電路中）或影響信號完整性（數(shù)字電路中）。所以，一般要求在設(shè)計時就考慮這些影響，有一個大致的原則如下：

1、在頻率較低的電路中（尤其是模擬電路或模數(shù)混合電路中的模擬部分），采用單點(diǎn)接地，即各級放大器的地線（包括電源線）分別接到電源輸出端，成為星形連接，并且在這個星的節(jié)點(diǎn)上接一個大電容。這樣做的目的是避免信號在地線上的壓降耦合到其他放大器中。

2、在模擬電路中（尤其是小信號電路）要避免出現(xiàn)地線環(huán)，因?yàn)榄h(huán)狀的地線會產(chǎn)生感應(yīng)電流，此電流造成的感應(yīng)電勢是許多干擾信號的來源。

3、如果是單純的數(shù)字電路（包括模數(shù)混合電路中的數(shù)字部分）且信號頻率不高（一般不超過10兆），可以共用一組電源與地線，但是必須注意每個芯片的退耦電容必須靠近芯片的電源與地引腳。

4、在高速的數(shù)字電路（例如幾十兆的信號頻率）中，必須采取大面積接地，即采用4層以上的印制板，其中有一個單獨(dú)的接地層。這樣做的目的是給信號提供一個最短的返回路徑。由于高速數(shù)字信號具有很高的諧波分量，所以此時地線與信號線之間構(gòu)成的回路電感成為主要影響因素，信號的實(shí)際返回路徑是緊貼在信號線下面的，這樣構(gòu)成的回路面積最?。◤亩姼凶钚。?。大面積接地提供了這樣的返回路徑的可能性，而采用其他的接地方式均無法提供此返回路徑。需要注意的是，要避免由于過孔或其他器件在接地平面上造成的絕緣區(qū)將信號的返回路徑割斷（地槽），若出現(xiàn)這種情況，情況會變得十分糟糕。

5、高頻模擬電路，也要采取大面積接地。但是由于此時的信號線要考慮阻抗匹配問題，所以情況更復(fù)雜一些，在這里就不展開了。

以上是個人多年實(shí)踐中成功的經(jīng)驗(yàn)與失敗的教訓(xùn)，希望對你有所幫助?；趩纹瑱C(jī)的低成本遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)【摘要】簡述了基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計思想，重點(diǎn)介紹了有線／無線數(shù)據(jù)通信的電路設(shè)計，最后就如何提高系統(tǒng)可靠性等技術(shù)問題進(jìn)行了說明。

關(guān)鍵詞：單片機(jī)，調(diào)制解調(diào)器，可靠性

1引言

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，對特定分散測控對象實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控的應(yīng)用需求正日益廣泛。以單片機(jī)為核心設(shè)計的低成本遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于野外作業(yè)、企業(yè)生產(chǎn)及軍事裝備的指揮控制中，能夠充分體現(xiàn)出組網(wǎng)靈活、高可靠性與可維護(hù)性以及令人滿意的性能價格比。

2系統(tǒng)總體方案簡介

系統(tǒng)由一個主站、若干個機(jī)動從站構(gòu)成。主站負(fù)責(zé)自動化轉(zhuǎn)臺及傳感器的數(shù)據(jù)采集、控制命令及狀態(tài)信息的上傳下達(dá)。從站位于固定機(jī)房、無人值守間及野外作業(yè)站等地方，負(fù)責(zé)接收檢測傳感器的指示數(shù)據(jù)、進(jìn)行Karlman濾波后的生產(chǎn)工藝方程解算、相關(guān)顯控處理等。主站與從站之間實(shí)現(xiàn)點(diǎn)與點(diǎn)之間的碼分多址通信，可以實(shí)現(xiàn)有線數(shù)據(jù)通信（15km），以及在V／UHF電臺支持下的無線分時復(fù)用數(shù)／話一體通信（25km）。

系統(tǒng)工作原理簡圖如圖1所示，電路功能主要有：

·主站、從站均采用雙CPU（80C196、8031）擴(kuò)展STD總線結(jié)構(gòu)，即除STD的56芯標(biāo)準(zhǔn)插件之外，自定義了60芯的專用系統(tǒng)信號。0C000H－0C3FFH分配給雙口RAM（IDT7130），以便與數(shù)據(jù)通信板的8031進(jìn)行透明的數(shù)據(jù)交換。非全地址譯碼I／O空間，采用了在線可編程芯片ISP2031，便于調(diào)試。

·付站顯控電路。以MC6847作為顯控主芯片，顯存占用80C196地址空間的0A000－0C000H，外接工業(yè)級CRT，顯示分辨率為256×192。根據(jù)在微機(jī)上獲取的漢字字模，自建專用12×12非標(biāo)準(zhǔn)漢字庫。鍵盤控制的主芯片為8279，在應(yīng)用軟件的支持下，可以獲得類似于工控機(jī)的表頁或圖示式監(jiān)控效果。

·各類I／O板，接收來自擴(kuò)展STD總線的信號，完成數(shù)據(jù)、地址與控制信號的隔離驅(qū)動，為了防止設(shè)備間的互相干擾，在這類電路板上，廣泛采用了MC1413支持下的繼電器隔離、光電隔離，以及變壓線圈隔離等措施，以保證系統(tǒng)工作的可靠性。

·智能接口板，主要以3片MC6821控制芯片為核心，形成48路可以任意位定義的信號（如瞬時IO方向，信號持續(xù)時間等），與模擬器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，該電路板可以模擬給出展寬后的復(fù)雜總線時序驅(qū)動信號。

·轉(zhuǎn)臺方位轉(zhuǎn)換電路。以分立元器件電路得出同步傳輸機(jī)的模擬方位信號，經(jīng)過粗、精信號的分化，形成直流電平，再由CPU控制多路開關(guān)切換，以后由80C196內(nèi)置的AD變換電路求出方位數(shù)據(jù)。其他傳感器轉(zhuǎn)換電路，在識別同步脈沖后，直接由高性能計數(shù)器計數(shù)，并產(chǎn)生外部中斷信號，交CPU處理。

3有線／無線數(shù)據(jù)通信的軟硬件設(shè)計

單片機(jī)串行口，只能解決近距離的通信，對中、遠(yuǎn)距離通訊則無能為力。當(dāng)各點(diǎn)之間距離超過1km或更遠(yuǎn)時，就需要采用調(diào)制解調(diào)技術(shù)來解決，參見圖2。

3．1有線數(shù)據(jù)通信

采用電話線作通信介質(zhì)在主、從站都經(jīng)過有線數(shù)字調(diào)制解調(diào)器（簡稱Modem）形成FSK調(diào)制信號。

在本方案中采用TCM3105，它是TI公司生產(chǎn)的單片CMOS工藝的Modem，符合CCITTV．23建議和BELL202標(biāo)準(zhǔn)，內(nèi)含基本的調(diào)制解調(diào)、定時、載波檢測，以及群延時均衡等，可工作于全雙工或半雙工方式。其RD及TD腳可以和單片機(jī)的串行口RXD、TXD直接相接，RDR1、RDR2外接至8031的P1口以設(shè)定波特率（1200、600bps）。RXB腳用于接受信號偏壓調(diào)整，在片內(nèi)調(diào)整最后一級比較器的門限電平。CDL腳作載波檢測電平設(shè)定，所以應(yīng)精確調(diào)整電位器W1、W2以保證良好的收發(fā)性能。這里的CLK腳僅作觀測用，一般不接。

調(diào)制信號輸入RC、輸出腳TC經(jīng)過兩級運(yùn)放及1:1變壓線圈隔離后至外部電纜接插件。

3．2無線數(shù)、話一體通信

無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)膫鞑ソ橘|(zhì)是電磁波，很適合復(fù)雜地形或機(jī)動設(shè)備等應(yīng)用場合，并且能和話音分時復(fù)用一部電臺，其優(yōu)點(diǎn)不言而喻。無論是數(shù)據(jù)還是話音，V／UHF電臺本質(zhì)上傳輸?shù)亩际堑皖l基帶信號。MSM6927是***OKI公司生產(chǎn)的一種單片集成、采用FSK調(diào)制的Modem，符合ITU－TV．23通信協(xié)議，與8031微處理器以及射頻電路一起可以進(jìn)行無線鏈路數(shù)據(jù)報的雙向可靠傳輸。

圖2中的發(fā)送RD和XD是收發(fā)數(shù)據(jù)腳，為了與有線Modem復(fù)用8031的串行口，還應(yīng)將這二者和TCM3105的RD、TD腳通過多路開關(guān)54LS157轉(zhuǎn)接至8031的RXD、TXD，這一點(diǎn)圖中沒有繪出。／CD2腳表示是否接收到載波信號，低電平有效，可接至指示燈。調(diào)制信號輸入AIN、輸出腳AO經(jīng)過運(yùn)放處理及低通濾波后饋送到電臺。

3．3通信軟件設(shè)計

通信采取由主機(jī)首先發(fā)起廣播呼叫，檢查各從機(jī)是否就緒，再將缺席者從以后的輪詢隊列中刪除的方法。由于未采用復(fù)雜的TCP協(xié)議，所以主呼與應(yīng)答必須事先確定好規(guī)則，這樣可以避免多個現(xiàn)場節(jié)點(diǎn)同時呼叫而出現(xiàn)通信阻塞。數(shù)據(jù)幀定義為：

主呼方呼叫后無應(yīng)答，給出超時標(biāo)志后即脫離。分機(jī)收到數(shù)據(jù)包后如發(fā)現(xiàn)地址與本機(jī)符合則接受，有錯則視信息的重要與否，要求重發(fā)或干脆丟棄。調(diào)試時可與微機(jī)進(jìn)行仿真通信，評估控制關(guān)系及數(shù)據(jù)響應(yīng)率，以減小研發(fā)工作量。

4改善可靠性的措施

·適當(dāng)?shù)娜哂嘣O(shè)計有助于軍用系統(tǒng)的可靠性。如本系統(tǒng)的有線／無線通信，CRT與LET復(fù)合顯示，以及備用通道的控制等，都起到了良好的效果。

·抗雷擊措施在野外作業(yè)時應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)。本系統(tǒng)曾遭雷擊而重度受損，后追加了防雷保護(hù)器，包括有線數(shù)據(jù)通信電纜串接的防雷保護(hù)器、電源防雷保護(hù)器等，系統(tǒng)經(jīng)受住了惡劣氣候的考驗(yàn)。

·防止鍵盤死鎖的一種特殊辦法。鍵盤死鎖是工業(yè)控制系統(tǒng)甚至家用電腦的常見故障，但對于實(shí)時性要求比較高的軍用系統(tǒng)，則要堅決杜絕這一現(xiàn)象。本系統(tǒng)曾遇到由于8279的RST上出現(xiàn)小毛刺，而使8279異常復(fù)位，從而導(dǎo)致鍵盤死鎖的現(xiàn)象。因此，在定時器子程序內(nèi)追加了8279初始化代碼，即，每隔10ms定時給8279初始化一次，以后再未出現(xiàn)鍵盤死鎖現(xiàn)象。

·算法設(shè)計優(yōu)化也可提高系統(tǒng)的可使用性。如AD采樣后的“野值”剔除處理、Karlman濾波，以及數(shù)據(jù)通信的糾錯編碼等，本系統(tǒng)采用了海明（Hamming）編碼校驗(yàn)與代碼和相結(jié)合的方法進(jìn)行檢錯與糾錯。

5結(jié)束語

采用上述思路設(shè)計的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，已批量生產(chǎn)并裝備部隊。經(jīng)使用證明其啟動快捷、組網(wǎng)靈活、運(yùn)行可靠，取得了良好的效益。幾種常用無線收發(fā)芯片性能比較表幾種常用無線收發(fā)芯片性能比較表

Brand

nRF401

Nordic

RF2915RFMD

BC418Bluechip

XC1201Xemics

CC400ChipCon

工作電壓

2.7—5.25V

2.4—5.0V

2.5---3.4V

2.4—5.5V

2.7---3.3V

數(shù)據(jù)可否直接接單片機(jī)串口使用

可以直接接單片機(jī)串口使用，數(shù)據(jù)無需曼徹斯特編碼，可直接傳輸串口數(shù)據(jù)，效率高

不能直接接單片機(jī)串口使用，數(shù)據(jù)需要進(jìn)行曼徹斯特編碼，效率低（實(shí)際速率為標(biāo)稱的1/3）

不能直接接單片機(jī)串口使用，數(shù)據(jù)需要進(jìn)行曼徹斯特編碼，效率低（實(shí)際速率為標(biāo)稱的1/3）

不能直接接單片機(jī)串口使用，數(shù)據(jù)需要進(jìn)行曼徹斯特編碼，效率低（實(shí)際速率為標(biāo)稱的1/3）

不能直接接單片機(jī)串口使用，數(shù)據(jù)需要進(jìn)行曼徹斯特編碼，效率低（實(shí)際速率為標(biāo)稱的1/3）

發(fā)射電流@5dBmoutput

9mA

17mA

45mA

10mA

91mA

接收電流433MHz

11mA

6.8mA+ext.PLL&3ext.filters

maximum8mA

7.5mA

40mA

最大輸出功率

+10dBm

+5dBm

+12dBm

-5dBm

+14dBm

速率

20Kbps

9.6Kbps

<128Kbps（外部調(diào)制）2.4Kbps（內(nèi)部調(diào)制）

64Kbps

9.6Kbps

需要外接天線的數(shù)量（分別為收發(fā)用）

1

1

2*

2*

1

封裝

SSOP20

LQFP32

TQFP44

TQFP32

SSOP28

外圍元件數(shù)量

約10個

約50個

>50個

兩根天線時約20個一根天線時約35個

>25個

由于無線收發(fā)芯片的種類和數(shù)量比較多，如何在你的設(shè)計中選擇你所需要的芯片是非常關(guān)鍵的，正確的選擇可以使你少走彎路，降低成本，更快地將你的產(chǎn)品推向市場。下面幾點(diǎn)有助于你選擇你所需要的產(chǎn)品：1、收發(fā)芯片的數(shù)據(jù)傳輸是否需要進(jìn)行曼徹斯特編碼？

采用曼徹斯特編碼的芯片，在編程上會需要較高的技巧和經(jīng)驗(yàn)，需要更多的內(nèi)存和程序容量，并且曼徹斯特編碼大大降低數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?，一般僅能達(dá)到標(biāo)稱速率的1/3。

而采用串口傳輸?shù)男酒ㄈ鏽RF401），應(yīng)用及編程非常簡單，傳送的效率很高，標(biāo)稱速率就是實(shí)際速率，因?yàn)榇趯Υ蠹襾碚f是再熟悉不過的了，編程也很方便。2、收發(fā)芯片所需的外圍元件數(shù)量

芯片外圍元件的數(shù)量的直接決定你的產(chǎn)品的成本，因此應(yīng)該選擇外圍元件少的收發(fā)芯片。有些芯片似乎比較便宜，可是外圍元件使用很多昂貴的元件如變?nèi)莨芤约奥暠頌V波器等；有些芯片收發(fā)分別需要兩根天線，會大大加大成本。這方面nRF401做得很好，外圍元件僅10個左右，無需聲表濾波器、變?nèi)莨艿劝嘿F的元件，只需要便宜且易于獲得的4MHz晶體，收發(fā)天線合一。3、功耗

大多數(shù)無線收發(fā)芯片是應(yīng)用在便攜式產(chǎn)品上的，因此功耗也非常重要，應(yīng)該根據(jù)需要選擇綜合功耗較小的產(chǎn)品.4、發(fā)射功率

在同等條件下，為了保證有效和可靠的通信，應(yīng)該選用發(fā)射功率較高的產(chǎn)品。但是也應(yīng)該注意，有些產(chǎn)品號稱的發(fā)射功率雖然較高，但是由于其外圍元件多，調(diào)試復(fù)雜，往往實(shí)際的發(fā)射功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到標(biāo)稱值。5、收發(fā)芯片的封裝和管腳數(shù)

較少的管腳以及較小的封裝，有利于減少PCB面積降低成本，適合便攜式產(chǎn)品的設(shè)計，也有利于開發(fā)和生產(chǎn)。nRF401僅20腳，是管腳數(shù)和體積最小的。自制51/avr單片機(jī)USBISP下載線（硬件部分）技術(shù)分類：嵌入式系統(tǒng)

|2008-11-10

作者：borlittle:EDNChinaEDN博客精華文章

作者：borlittle如今呢是使用筆記本的人越來越多了，可是呢買了筆記本對于學(xué)習(xí)很多\o"單片機(jī)"單片機(jī)比如說51或者\(yùn)o"avr"avr就不方便了。因?yàn)榇蠖鄶?shù)電腦都不帶串并口了。但是呢新出的筆記本上的\o"USB"USB接口是足夠用的。因而都想用USB轉(zhuǎn)了串口或者并口就能方便單片機(jī)學(xué)習(xí)開發(fā)時的\o"ISP"ISP編程或者JTAG仿真了。其實(shí)很多單片機(jī)開發(fā)商和銷售商都早就有了USBisp的配套軟件和硬件了的，只不過都比較昂貴，而且技術(shù)資料多是保密的，對于自己小本學(xué)習(xí)單片機(jī)的人而言不免都希望能與價廉物美的USBISP燒寫器，而且也多想自己動手做一個了。網(wǎng)上公開的比較流行的支持51和AVR的燒寫器是用ATMEL公司的MAGE8單片機(jī)做的，其機(jī)理也就是通過軟件編程的方式將USB接口信號轉(zhuǎn)換為并口信號以實(shí)現(xiàn)ISP的。其原理圖如下圖：點(diǎn)擊看原圖使用的是個名叫PROGISP的軟件，我收集了制作的相關(guān)資料在壓縮包中/upload/2008/11/11/bf1d3595-924d-493f-9893-e595913476bb.rar，有興趣的朋友可以看看或者嘗試一下。但是呢我在這里主要并不是向大家介紹這個MAGE8做的USBISP\o"下載線"下載線，因?yàn)樗木幊誊浖軓?qiáng)大但是配置太靈活了，對于初學(xué)者，很容易配錯相關(guān)設(shè)置，比如AVR的融絲位，弄不好可能將你的AVR單片機(jī)鎖死了。而且燒入MAGE8的固件有可能不支持51或AVR，找固件比較麻煩。我要向大家推薦的另一種方案是用專門的USB轉(zhuǎn)串口的USB芯片。利用它制作一個USBISP下載線，而且支持51和AVR系列的單片機(jī)，功能算比較強(qiáng)的，電路也并不比MAGE8做的USBISP下載線難多少，只需要在主芯片外接晶振和幾個電容電阻就是了。這個方案就是利用我們國產(chǎn)的南京沁恒公司的CH341A芯片將USB轉(zhuǎn)為并口直接實(shí)現(xiàn)ISP編程。電路圖如下圖：[修改]姓

名：許廣利性

別：男出生年月：1984-01-06學(xué)

歷：大專專

業(yè)：機(jī)械設(shè)計制造及其自動化目前狀態(tài)：在職證件類型：身份證證件號碼

口：河南省商丘現(xiàn)居住地：江蘇省蘇州市區(qū)健康狀況：良好婚育狀況：單身工作年限：二年以上計算機(jī)能力：熟練擅長外語1：英語良好擅長外語2：良好手機(jī)號碼/p>

固定電話/p>

電子郵件：flczgli@163.com

職業(yè)概況/求職意向現(xiàn)從事行業(yè)：機(jī)械/機(jī)電現(xiàn)從事職業(yè)：單片機(jī)/底層開發(fā)現(xiàn)工作地點(diǎn):蘇州市區(qū)目前薪水:1500-1999元/月求職狀態(tài):有好的工作才會考慮工作性質(zhì):全職意向行業(yè)一:機(jī)械/機(jī)電意向行業(yè)二:IT服務(wù)/網(wǎng)絡(luò)/電信/通訊意向職位一:單片機(jī)/底層開發(fā)意向職位二:自動控制期望工作地點(diǎn)一:期望薪水:面議

工作經(jīng)驗(yàn)[修改]2008/07-至今:蘇州名碩電腦所屬行業(yè)：集成電路開發(fā)與設(shè)計

公司規(guī)模：5000人以上電氣工程

主管以下工作描述及業(yè)績：負(fù)責(zé)沖床（金豐）及成型注塑機(jī)（日綱、發(fā)那科、震雄、東芝等）、機(jī)械手(哈模、威得客等)、模溫機(jī)(百陽)等生產(chǎn)設(shè)備的保養(yǎng)及維修。后又調(diào)入專案，自行設(shè)計溫控箱，壓合機(jī)，時序控制器等小型設(shè)備為公司節(jié)約大筆成本。為近一步降低成本，利用單片機(jī)自行設(shè)計的PCB板代替PLC，設(shè)計測試中，此為下一步發(fā)展目標(biāo)。2007/11-2008/07:浙江華業(yè)塑料機(jī)械有限公司所屬行業(yè)：機(jī)械/機(jī)電

公司規(guī)模：500-999CNC工程

主管以下工作描述及業(yè)績：工作中虛心學(xué)習(xí)，敢于向老師傅提出疑問，并根據(jù)所學(xué)專業(yè)知識，結(jié)合CNC加工的特點(diǎn)，兩次改進(jìn)加工工藝，即減少了加工工序又提高了工作效率，也提高了加工精度，受到領(lǐng)導(dǎo)的嘉獎。

教育背景[修改]2005/09-2008/07黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院數(shù)控技術(shù)及應(yīng)用大專所獲證書：國家新型專利詳細(xì)描述：主修課程：單片機(jī)、電工電子技術(shù)、電氣控制與PLC、傳感器與檢測技術(shù)、現(xiàn)代控制基、工程力學(xué)、高等數(shù)學(xué)、C語言程序設(shè)計、CAM/CAD、AutoCAD、機(jī)械制圖、數(shù)控機(jī)床及其應(yīng)用、數(shù)控加工工藝與刀具、數(shù)控特種加工、模具設(shè)計與制造、機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)、機(jī)械制造基礎(chǔ)、液壓傳動、專業(yè)英語等

自我評價[修改]上進(jìn)好學(xué)、知識面廣、自學(xué)能力強(qiáng)、動手能力強(qiáng)；思維慎密、銳意進(jìn)取、較強(qiáng)的創(chuàng)新能力；善于合作、較強(qiáng)的團(tuán)隊意識。夢想讓我們成功，夢想讓我們與眾不同！嵌入式系統(tǒng)百科名片根據(jù)IEEE（國際電機(jī)工程師協(xié)會）的定義，嵌入式系統(tǒng)是“控制、監(jiān)視或者輔助裝置、機(jī)器和設(shè)備運(yùn)行的裝置”（devicesusedtocontrol,monitor,orassisttheoperationofequipment,machineryorplants）。從中可以看出嵌入式系統(tǒng)是軟件和硬件的綜合體，還可以涵蓋機(jī)械等附屬裝置。目前國內(nèi)一個普遍被認(rèn)同的定義是：以應(yīng)用為中心、以計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、軟件硬件可裁剪、適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計算機(jī)系統(tǒng)。目錄[隱藏]嵌入式系統(tǒng)簡介嵌入式系統(tǒng)的定義嵌入式系統(tǒng)重要概念嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)嵌入式系統(tǒng)的分類嵌入式系統(tǒng)的組成嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域嵌入式系統(tǒng)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢HYPERLINKHYPERLINK嵌入式系統(tǒng)簡介嵌入式系統(tǒng)的定義嵌入式系統(tǒng)重要概念嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)嵌入式系統(tǒng)的分類嵌入式系統(tǒng)的組成嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域嵌入式系統(tǒng)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢嵌入式系統(tǒng)學(xué)習(xí)方法18常見的嵌入式操作系統(tǒng)19嵌入式系統(tǒng)的核心是嵌入式微處理器。嵌入式微處理器一般就具備以下4個特點(diǎn)：1）對實(shí)時任務(wù)有很強(qiáng)的支持能力，能完成多任務(wù)并且有較短的中斷響應(yīng)時間，從而使內(nèi)部的代碼和實(shí)時內(nèi)核心的執(zhí)行時間減少到最低限度。2）具有功能很強(qiáng)的存儲區(qū)保護(hù)功能。這是由于嵌入式系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)已模塊化，而為了避免在軟件模塊之間出現(xiàn)錯誤的交叉作用，需要設(shè)計強(qiáng)大的存儲區(qū)保護(hù)功能，同時也有利于軟件診斷。3）可擴(kuò)展的處理器結(jié)構(gòu)，以能最迅速地開發(fā)出滿足應(yīng)用的最高性能的嵌入式微處理器。4）嵌入式微處理器必須功耗很低，尤其是用于便攜式的無線及移動的計算和通信設(shè)備中靠電池供電的嵌入式系統(tǒng)更是如此，如需要功耗只有mW甚至μW級。嵌入式計算機(jī)系統(tǒng)同通用型計算機(jī)系統(tǒng)相比具有以下特點(diǎn)：1.嵌入式系統(tǒng)通常是面向特定應(yīng)用的嵌入式CPU與通用型的最大不同就是嵌入式CPU大多工作在為特定用戶群設(shè)計的系統(tǒng)中，它通常都具有低功耗、體積小、集成度高等特點(diǎn)，能夠把通用CPU中許多由板卡完成的任務(wù)集成在芯片內(nèi)部，從而有利于嵌入式系統(tǒng)設(shè)計趨于小型化，移動能力大大增強(qiáng)，跟網(wǎng)絡(luò)的耦合也越來越緊密。2.嵌入式系統(tǒng)是將先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和電子技術(shù)與各個行業(yè)的具體應(yīng)用相結(jié)合后的產(chǎn)物。這一點(diǎn)就決定了它必然是一個技術(shù)密集、資金密集、高度分散、不斷創(chuàng)新的知識集成系統(tǒng)。3.嵌入式系統(tǒng)的硬件和軟件都必須高效率地設(shè)計，量體裁衣、去除冗余，力爭在同樣的硅片面積上實(shí)現(xiàn)更高的性能，這樣才能在具體應(yīng)用中對處理器的選擇更具有競爭力。4.嵌入式系統(tǒng)和具體應(yīng)用有機(jī)地結(jié)合在一起，它的升級換代也是和具體產(chǎn)品同步進(jìn)行，因此嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品一旦進(jìn)入市場，具有較長的生命周期。5.為了提高執(zhí)行速度和系統(tǒng)可靠性，嵌入式系統(tǒng)中的軟件一般都固化在存儲器芯片或單片機(jī)本身中，而不是存貯于磁盤等載體中。6.嵌入式系統(tǒng)本身不具備自舉開發(fā)能力，即使設(shè)計完成以后用戶通常也是不能對其中的程序功能進(jìn)行修改的，必須有一套開發(fā)工具和環(huán)境才能進(jìn)行開發(fā)。7.目前，嵌入式系統(tǒng)多用于手機(jī)等操作系統(tǒng)的開發(fā)。具有巨大的市場潛力.[編輯本段]嵌入式系統(tǒng)簡介嵌入式系統(tǒng)本身是一個相對模糊的定義。目前嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)滲透到我們生活中的每個角落，工業(yè)、服務(wù)業(yè)、消費(fèi)電子……，而恰恰由于這種范圍的擴(kuò)大，使得“嵌入式系統(tǒng)”更加難于明確定義。舉個簡單例子：一個手持的mp3是否可以叫做是嵌入式系統(tǒng)呢？答案肯定是“是”。另外一個PC104的微型工業(yè)控制計算機(jī)你會認(rèn)為它是嵌入式系統(tǒng)嗎？當(dāng)然，也是，工業(yè)控制是嵌入式系統(tǒng)技術(shù)的一個典型應(yīng)用領(lǐng)域。然而比較兩者，你也許會發(fā)現(xiàn)二者幾乎完全不同，除了其中都嵌入有微處理器。那是否可以說嵌入著微處理器的設(shè)備就是嵌入式系統(tǒng)？那鼠標(biāo)中也有單片機(jī)，能叫嵌入式系統(tǒng)嘛？那到底什么是嵌入式系統(tǒng)？莫非嵌入式系統(tǒng)只是一個難以定義的抽象概念？１．嵌入式系統(tǒng)的歷史雖然嵌入式系統(tǒng)是近幾年才風(fēng)靡起來的，但是這個概念并非新近才出現(xiàn)。從20世紀(jì)七十年代單片機(jī)的出現(xiàn)到今天各式各樣的嵌入式微處理器，微控制器的大規(guī)模應(yīng)用，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)有了近30年的發(fā)展歷史。作為一個系統(tǒng)，往往是在硬件和軟件交替發(fā)展的雙螺旋的支撐下逐漸趨于穩(wěn)定和成熟，嵌入式系統(tǒng)也不例外。嵌入式系統(tǒng)的出現(xiàn)最初是基于單片機(jī)的。70年代單片機(jī)的出現(xiàn)，使得汽車、家電、工業(yè)機(jī)器、通信裝置以及成千上萬種產(chǎn)品可以通過內(nèi)嵌電子裝置來獲得更佳的使用性能：更容易使用、更快、更便宜。這些裝置已經(jīng)初步具備了嵌入式的應(yīng)用特點(diǎn)，但是這時的應(yīng)用只是使用８位的芯片，執(zhí)行一些單線程的程序，還談不上“系統(tǒng)”的概念。提示：最早的單片機(jī)是Intel公司的8048，它出現(xiàn)在1976年。Motorola同時推出了68HC05，Zilog公司推出了Z80系列，這些早期的單片機(jī)均含有256字節(jié)的RAM、4K的ROM、4個8位并口、1個全雙工串行口、兩個16位定時器。之后在80年代初，Intel又進(jìn)一步完善了8048，在它的基礎(chǔ)上研制成功了8051，這在單片機(jī)的歷史上是值得紀(jì)念的一頁，迄今為止，51系列的單片機(jī)仍然是最為成功的單片機(jī)芯片，在各種產(chǎn)品中有著非常廣泛的應(yīng)用。從80年代早期開始，嵌入式系統(tǒng)的程序員開始用商業(yè)級的“操作系統(tǒng)”編寫嵌入式應(yīng)用軟件，這使得可以獲取更短的開發(fā)周期，更低的開發(fā)資金和更高的開發(fā)效率，“嵌入式系統(tǒng)”真正出現(xiàn)了。確切點(diǎn)說，這個時候的操作系統(tǒng)是一個實(shí)時核，這個實(shí)時核包含了許多傳統(tǒng)操作系統(tǒng)的特征，包括任務(wù)管理、任務(wù)間通訊、同步與相互排斥、中斷支持、內(nèi)存管理等功能。其中比較著名的有ReadySystem公司的VRTX、IntegratedSystemIncorporation(ISI)的PSOS和IMG的VxWorks、QNX公司的QNX等。這些嵌入式操作系統(tǒng)都具有嵌入式的典型特點(diǎn)：它們均采用占先式的調(diào)度，響應(yīng)的時間很短，任務(wù)執(zhí)行的時間可以確定；系統(tǒng)內(nèi)核很小，具有可裁剪，可擴(kuò)充和可移植性，可以移植到各種處理器上；較強(qiáng)的實(shí)時和可靠性，適合嵌入式應(yīng)用。這些嵌入式實(shí)時多任務(wù)操作系統(tǒng)的出現(xiàn)，使得應(yīng)用開發(fā)人員得以從小范圍的開發(fā)解放出來，同時也促使嵌入式有了更為廣闊的應(yīng)用空間。90年代以后，隨著對實(shí)時性要求的提高，軟件規(guī)模不斷上升，實(shí)時核逐漸發(fā)展為實(shí)時多任務(wù)操作系統(tǒng)（RTOS），并作為一種軟件平臺逐步成為目前國際嵌入式系統(tǒng)的主流。這時候更多的公司看到了嵌入式系統(tǒng)的廣闊發(fā)展前景，開始大力發(fā)展自己的嵌入式操作系統(tǒng)。除了上面的幾家老牌公司以外，還出現(xiàn)了PalmOS，WinCE，嵌入式Linux，Lynx，Nucleux，以及國內(nèi)的Hopen，DeltaOs等嵌入式操作系統(tǒng)。隨著嵌入式技術(shù)的發(fā)展前景日益廣闊，相信會有更多的嵌入式操作系統(tǒng)軟件出現(xiàn)。在中國嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域，比較認(rèn)同的嵌入式系統(tǒng)概念是：嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，以計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，并且軟硬件可裁剪，適用于應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴(yán)格要求的專用計算機(jī)系統(tǒng)。它一般由嵌入式微處理器、外圍硬件設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)以及用戶的應(yīng)用程序等四個部分組成，用于實(shí)現(xiàn)對其他設(shè)備的控制、監(jiān)視或管理等功能。[編輯本段]嵌入式系統(tǒng)的定義定義可從幾方面來理解嵌入式系統(tǒng)：◆嵌入式系統(tǒng)是面向用戶、面向產(chǎn)品、面向應(yīng)用的，它必須與具體應(yīng)用相結(jié)合才會具有生命力、才更具有優(yōu)勢。因此可以這樣理解上述三個面向的含義，即嵌入式系統(tǒng)是與應(yīng)用緊密結(jié)合的，它具有很強(qiáng)的專用性，必須結(jié)合實(shí)際系統(tǒng)需求進(jìn)行合理的裁減利用?！羟度胧较到y(tǒng)是將先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和電子技術(shù)和各個行業(yè)的具體應(yīng)用相結(jié)合后的產(chǎn)物，這一點(diǎn)就決定了它必然是一個技術(shù)密集、資金密集、高度分散、不斷創(chuàng)新的知識集成系統(tǒng)。所以，介入嵌入式系統(tǒng)行業(yè)，必須有一個正確的定位。例如Palm之所以在PDA領(lǐng)域占有70％以上的市場，就是因?yàn)槠淞⒆阌趥€人電子消費(fèi)品，著重發(fā)展圖形界面和多任務(wù)管理；而風(fēng)河的Vxworks之所以在火星車上得以應(yīng)用，則是因?yàn)槠涓邔?shí)時性和高可靠性?！羟度胧较到y(tǒng)必須根據(jù)應(yīng)用需求對軟硬件進(jìn)行裁剪，滿足應(yīng)用系統(tǒng)的功能、可靠性、成本、體積等要求。所以，如果能建立相對通用的軟硬件基礎(chǔ)，然后在其上開發(fā)出適應(yīng)各種需要的系統(tǒng)，是一個比較好的發(fā)展模式。目前的嵌入式系統(tǒng)的核心往往是一個只有幾K到幾十K微內(nèi)核，需要根據(jù)實(shí)際的使用進(jìn)行功能擴(kuò)展或者裁減，但是由于微內(nèi)核的存在，使得這種擴(kuò)展能夠非常順利的進(jìn)行。實(shí)際上，嵌入式系統(tǒng)本身是一個外延極廣的名詞，凡是與產(chǎn)品結(jié)合在一起的具有嵌入式特點(diǎn)的控制系統(tǒng)都可以叫嵌入式系統(tǒng)，而且有時很難以給它下一個準(zhǔn)確的定義?，F(xiàn)在人們講嵌入式系統(tǒng)時，某種程度上指近些年比較熱的具有操作系統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)，本文在進(jìn)行分析和展望時，也沿用這一觀點(diǎn)。一般而言，嵌入式系統(tǒng)的構(gòu)架可以分成四個部分：處理器、存儲器、輸入輸出（I/O）和軟件（由于多數(shù)嵌入式設(shè)備的應(yīng)用軟件和操作系統(tǒng)都是緊密結(jié)合的，在這里我們對其不加區(qū)分，這也是嵌入式系統(tǒng)和Windows系統(tǒng)的最大區(qū)別）。[編輯本段]嵌入式系統(tǒng)重要概念嵌入式系統(tǒng)中有許多非常重要的概念：◆嵌入式處理器：嵌入式系統(tǒng)的核心，是控制、輔助系統(tǒng)運(yùn)行的硬件單元。范圍極其廣闊，從最初的４位處理器，目前仍在大規(guī)模應(yīng)用的８位單片機(jī)，到最新的受到廣泛青睞的32位，64位嵌入式CPU。◆實(shí)時操作系統(tǒng)（RTOS-RealTimeOperatingSystem）：嵌入式系統(tǒng)目前最主要的組成部分。根據(jù)操作系統(tǒng)的工作特性，實(shí)時是指物理進(jìn)程的真實(shí)時間。實(shí)時操作系統(tǒng)具有實(shí)時性，能從硬件方面支持實(shí)時控制系統(tǒng)工作的操作系統(tǒng)。其中實(shí)時性是第一要求，需要調(diào)度一切可利用的資源完成實(shí)時控制任務(wù)，其次才著眼于提高計算機(jī)系統(tǒng)的使用效率，重要特點(diǎn)是要滿足對時間的限制和要求。◆分時操作系統(tǒng)：對于分時操作系統(tǒng)，軟件的執(zhí)行在時間上的要求，并不嚴(yán)格，時間上的錯誤，一般不會造成災(zāi)難性的后果。目前分時系統(tǒng)的強(qiáng)項在于多任務(wù)的管理，而實(shí)時操作系統(tǒng)的重要特點(diǎn)是具有系統(tǒng)的可確定性，即系統(tǒng)能對運(yùn)行情況的最好和最壞等的情況能做出精確的估計?！舳嗳蝿?wù)操作系統(tǒng)：系統(tǒng)支持多任務(wù)管理和任務(wù)間的同步和通信，傳統(tǒng)的單片機(jī)系統(tǒng)和DOS系統(tǒng)等對多任務(wù)支持的功能很弱，而目前的Windows是典型的多任務(wù)操作系統(tǒng)。在嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域中，多任務(wù)是一個普遍的要求?！魧?shí)時操作系統(tǒng)中的重要概念：系統(tǒng)響應(yīng)時間（Systemresponsetime）：系統(tǒng)發(fā)出處理要求到系統(tǒng)給出應(yīng)答信號的時間。任務(wù)換道時間（Context-switchingtime）：任務(wù)之間切換而使用的時間。中斷延遲（Interruptlatency）：計算機(jī)接收到中斷信號到操作系統(tǒng)作出響應(yīng)，并完成換道轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)程序的時間?！魧?shí)時操作系統(tǒng)的工作狀態(tài)：實(shí)時系統(tǒng)中的任務(wù)有四種狀態(tài)：運(yùn)行（Executing），就緒（Ready），掛起（Suspended），冬眠（Dormant）。運(yùn)行：獲得CPU控制權(quán)。就緒：進(jìn)入任務(wù)等待隊列，通過調(diào)度轉(zhuǎn)為運(yùn)行狀態(tài)。掛起：任務(wù)發(fā)生阻塞，移出任務(wù)等待隊列，等待系統(tǒng)實(shí)時事件的發(fā)生而喚醒，從而轉(zhuǎn)為就緒或運(yùn)行。冬眠：任務(wù)完成或錯誤等原因被清除的任務(wù)，也可以認(rèn)為是系統(tǒng)中不存在的任務(wù)。任何時刻系統(tǒng)中只能有一個任務(wù)在運(yùn)行狀態(tài)，各任務(wù)按級別通過時間片分別獲得對CPU的訪問權(quán)。[編輯本段]嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)這些年來掀起了嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用熱潮的原因只要有幾個方面：一是芯片技術(shù)的發(fā)展，使得單個芯片具有更強(qiáng)的處理能力，而且使集成多種接口已經(jīng)成為可能，眾多芯片生產(chǎn)廠商已經(jīng)將注意力集中在這方面。另一方面的原因就是應(yīng)用的需要，由于對產(chǎn)品可靠性、成本、更新?lián)Q代要求的提高，使得嵌入式系統(tǒng)逐漸從純硬件實(shí)現(xiàn)和使用通用計算機(jī)實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用中脫穎而出，成為近年來令人關(guān)注的焦點(diǎn)。從上面的定義，我們可以看出嵌入式系統(tǒng)的幾個重要特征：１．系統(tǒng)內(nèi)核小。由于嵌入式系統(tǒng)一般是應(yīng)用于小型電子裝置的，系統(tǒng)資源相對有限，所以內(nèi)核較之傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)要小得多。比如Enea公司的OSE分布式系統(tǒng)，內(nèi)核只有5K，而Windows的內(nèi)核？簡直沒有可比性。２．專用性強(qiáng)。嵌入式系統(tǒng)的個性化很強(qiáng)，其中的軟件系統(tǒng)和硬件的結(jié)合非常緊密，一般要針對硬件進(jìn)行系統(tǒng)的移植，即使在同一品牌、同一系列的產(chǎn)品中也需要根據(jù)系統(tǒng)硬件的變化和增減不斷進(jìn)行修改。同時針對不同的任務(wù)，往往需要對系統(tǒng)進(jìn)行較大更改，程序的編譯下載要和系統(tǒng)相結(jié)合，這種修改和通用軟件的“升級”是完全兩個概念。３．系統(tǒng)精簡。嵌入式系統(tǒng)一般沒有系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的明顯區(qū)分，不要求其功能設(shè)計及實(shí)現(xiàn)上過于復(fù)雜，這樣一方面利于控制系統(tǒng)成本，同時也利于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)安全。４．高實(shí)時性的系統(tǒng)軟件(OS)是嵌入式軟件的基本要求。而且軟件要求固態(tài)存儲，以提高速度；軟件代碼要求高質(zhì)量和高可靠性。５．嵌入式軟件開發(fā)要想走向標(biāo)準(zhǔn)化，就必須使用多任務(wù)的操作系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用程序可以沒有操作系統(tǒng)直接在芯片上運(yùn)行；但是為了合理地調(diào)度多任務(wù)、利用系統(tǒng)資源、系統(tǒng)函數(shù)以及和專家?guī)旌瘮?shù)接口，用戶必須自行選配RTOS（Real－TimeOperatingSystem）開發(fā)平臺，這樣才能保證程序執(zhí)行的實(shí)時性、可靠性，并減少開發(fā)時間，保障軟件質(zhì)量。６．嵌入式系統(tǒng)開發(fā)需要開發(fā)工具和環(huán)境。由于其本身不具備自舉開發(fā)能力，即使設(shè)計完成以后用戶通常也是不能對其中的程序功能進(jìn)行修改的，必須有一套開發(fā)工具和環(huán)境才能進(jìn)行開發(fā)，這些工具和環(huán)境一般是基于通用計算機(jī)上的軟硬件設(shè)備以及各種邏輯分析儀、混合信號示波器等。開發(fā)時往往有主機(jī)和目標(biāo)機(jī)的概念，主機(jī)用于程序的開發(fā)，目標(biāo)機(jī)作為最后的執(zhí)行機(jī)，開發(fā)時需要交替結(jié)合進(jìn)行。[編輯本段]嵌入式系統(tǒng)的分類由于嵌入式系統(tǒng)由硬件和軟件兩大部分組成，所以其分類也可以從硬件和軟件進(jìn)行劃分。從硬件方面來講，各式各樣的嵌入式處理器是嵌入式系統(tǒng)硬件中的最核心的部分，而目前世界上具有嵌入式功能特點(diǎn)的處理器已經(jīng)超過1000種，流行體系結(jié)構(gòu)包括MCU，MPU等30多個系列。鑒于嵌入式系統(tǒng)廣闊的發(fā)展前景，很多半導(dǎo)體制造商都大規(guī)模生產(chǎn)嵌入式處理器，并且公司自主設(shè)計處理器也已經(jīng)成為了未來嵌入式領(lǐng)域的一大趨勢，其中從單片機(jī)、DSP到FPGA有著各式各樣的品種，速度越來越快，性能越來越強(qiáng)，價格也越來越低。目前嵌入式處理器的尋址空間可以從64kB到16MB，處理速度最快可以達(dá)到2000MIPS，封裝從8個引腳到144個引腳不等。嵌入式系統(tǒng)的核心是嵌入式微處理器。嵌入式微處理器一般就具備以下4個特點(diǎn)：1）對實(shí)時多任務(wù)有很強(qiáng)的支持能力，能完成多任務(wù)并且有較短的中斷響應(yīng)時間，從而使內(nèi)部的代碼和實(shí)時內(nèi)核心的執(zhí)行時間減少到最低限度。2）具有功能很強(qiáng)的存儲區(qū)保護(hù)功能。這是由于嵌入式系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)已模塊化，而為了避免在軟件模塊之間出現(xiàn)錯誤的交叉作用，需要設(shè)計強(qiáng)大的存儲區(qū)保護(hù)功能，同時也有利于軟件診斷。3）可擴(kuò)展的處理器結(jié)構(gòu)，以能最迅速地開展出滿足應(yīng)用的最高性能的嵌入式微處理器。4）嵌入式微處理器必須功耗很低，尤其是用于便攜式的無線及移動的計算和通信設(shè)備中靠電池供電的嵌入式系統(tǒng)更是如此，如需要功耗只有mW甚至μW級。根據(jù)其現(xiàn)狀，嵌入式處理器可以分成下面幾類：◆嵌入式微處理器（MicroProcessorUnit，MPU）嵌入式微處理器是由通用計算機(jī)中的CPU演變而來的。它的特征是具有32位以上的處理器，具有較高的性能，當(dāng)然其價格也相應(yīng)較高。但與計算機(jī)處理器不同的是，在實(shí)際嵌入式應(yīng)用中，只保留和嵌入式應(yīng)用緊密相關(guān)的功能硬件，去除其他的冗余功能部分，這樣就以最低的功耗和資源實(shí)現(xiàn)嵌入式應(yīng)用的特殊要求。和工業(yè)控制計算機(jī)相比，嵌入式微處理器具有體積小、重量輕、成本低、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。目前主要的嵌入式處理器類型有Am186/88、386EX、SC-400、PowerPC、68000、MIPS、ARM/StrongARM系列等。其中Arm／StrongArm是專為手持設(shè)備開發(fā)的嵌入式微處理器，屬于中檔的價位?！羟度胧轿⒖刂破?MicrocontrollerUnit,MCU)嵌入式微控制器的典型代表是單片機(jī)，從70年代末單片機(jī)出現(xiàn)到今天，雖然已經(jīng)經(jīng)過了20多年的歷史，但這種８位的電子器件目前在嵌入式設(shè)備中仍然有著極其廣泛的應(yīng)用。單片機(jī)芯片內(nèi)部集成ROM/EPROM、RAM、總線、總線邏輯、定時/計數(shù)器、看門狗、I/O、串行口、脈寬調(diào)制輸出、A/D、D/A、FlashRAM、EEPROM等各種必要功能和外設(shè)。和嵌入式微處理器相比，微控制器的最大特點(diǎn)是單片化，體積大大減小，從而使功耗和成本下降、可靠性提高。微控制器是目前嵌入式系統(tǒng)工業(yè)的主流。微控制器的片上外設(shè)資源一般比較豐富，適合于控制，因此稱微控制器。由于MCU低廉的價格，優(yōu)良的功能，所以擁有的品種和數(shù)量最多，比較有代表性的包括8051、MCS-251、MCS-96/196/296、P51XA、C166/167、68K系列以及MCU8XC930/931、C540、C541，并且有支持I2C、CAN-Bus、LCD及眾多專用MCU和兼容系列。目前MCU占嵌入式系統(tǒng)約70％的市場份額。近來Atmel出產(chǎn)的Avr單片機(jī)由于其集成了FPGA等器件，所以具有很高的性價比，勢必將推動單片機(jī)獲得更高的發(fā)展?！羟度胧紻SP處理器(EmbeddedDigitalSignalProcessor,EDSP)DSP處理器是專門用于信號處理方面的處理器，其在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和指令算法方面進(jìn)行了特殊設(shè)計，具有很高的編譯效率和指令的執(zhí)行速度。在數(shù)字濾波、FFT、譜分析等各種儀器上DSP獲得了大規(guī)模的應(yīng)用。DSP的理論算法在70年代就已經(jīng)出現(xiàn)，但是由于專門的DSP處理器還未出現(xiàn)，所以這種理論算法只能通過MPU等由分立元件實(shí)現(xiàn)。MPU較低的處理速度無法滿足DSP的算法要求，其應(yīng)用領(lǐng)域僅僅局限于一些尖端的高科技領(lǐng)域。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)發(fā)展，1982年世界上誕生了首枚DSP芯片。其運(yùn)算速度比MPU快了幾十倍，在語音合成和編碼解碼器中得到了廣泛應(yīng)用。至80年代中期，隨著CMOS技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，第二代基于CMOS工藝的DSP芯片應(yīng)運(yùn)而生，其存儲容量和運(yùn)算速度都得到成倍提高，成為語音處理、圖像硬件處理技術(shù)的基礎(chǔ)。到80年代后期，DSP的運(yùn)算速度進(jìn)一步提高，應(yīng)用領(lǐng)域也從上述范圍擴(kuò)大到了通信和計算機(jī)方面。90年代后，DSP發(fā)展到了第五代產(chǎn)品，集成度更高，使用范圍也更加廣闊。目前最為廣泛應(yīng)用的是TI的TMS320C2000/C5000系列，另外如Intel的MCS-296和Siemens的TriCore也有各自的應(yīng)用范圍?！羟度胧狡舷到y(tǒng)(SystemOnChip)SoC追求產(chǎn)品系統(tǒng)最大包容的集成器件，是目前嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域的熱門話題之一。SOC最大的特點(diǎn)是成功實(shí)現(xiàn)了軟硬件無縫結(jié)合，直接在處理器片內(nèi)嵌入操作系統(tǒng)的代碼模塊。而且SOC具有極高的綜合性，在一個硅片內(nèi)部運(yùn)用VHDL等硬件描述語言，實(shí)現(xiàn)一個復(fù)雜的系統(tǒng)。用戶不需要再像傳統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計一樣，繪制龐大復(fù)雜的電路板，一點(diǎn)點(diǎn)的連接焊制，只需要使用精確的語言，綜合時序設(shè)計直接在器件庫中調(diào)用各種通用處理器的標(biāo)準(zhǔn)，然后通過仿真之后就可以直接交付芯片廠商進(jìn)行生產(chǎn)。由于絕大部分系統(tǒng)構(gòu)件都是在系統(tǒng)內(nèi)部，整個系統(tǒng)就特別簡潔，不僅減小了系統(tǒng)的體積和功耗，而且提高了系統(tǒng)的可靠性，提高了設(shè)計生產(chǎn)效率。由于SOC往往是專用的，所以大部分都不為用戶所知，比較典型的SOC產(chǎn)品是Philips的SmartXA。少數(shù)通用系列如Siemens的TriCore，Motorola的M-Core，某些ARM系列器件，Echelon和Motorola聯(lián)合研制的Neuron芯片等。預(yù)計不久的將來，一些大的芯片公司將通過推出成熟的、能占領(lǐng)多數(shù)市場的SOC芯片，一舉擊退競爭者。SOC芯片也將在聲音、圖像、影視、網(wǎng)絡(luò)及系統(tǒng)邏輯等應(yīng)用領(lǐng)域中發(fā)揮重要作用。從軟件方面劃分，主要可以依據(jù)操作系統(tǒng)的類型。目前嵌入式系統(tǒng)的軟件主要有兩大類：實(shí)時系統(tǒng)和分時系統(tǒng)。其中實(shí)時系統(tǒng)又分為兩類：硬實(shí)時系統(tǒng)和軟實(shí)時系統(tǒng)。實(shí)時嵌入系統(tǒng)是為執(zhí)行特定功能而設(shè)計的，可以嚴(yán)格的按時序執(zhí)行功能。其最大的特征就是程序的執(zhí)行具有確定性。在實(shí)時系統(tǒng)中，如果系統(tǒng)在指定的時間內(nèi)未能實(shí)現(xiàn)某個確定的任務(wù)，會導(dǎo)致系統(tǒng)的全面失敗，則系統(tǒng)被稱為硬實(shí)時系統(tǒng)。而在軟實(shí)時系統(tǒng)中，雖然響應(yīng)時間同樣重要，但是超時卻不會導(dǎo)致致命錯誤。一個硬實(shí)時系統(tǒng)往往在硬件上需要添加專門用于時間和優(yōu)先級管理的控制芯片，而軟實(shí)時系統(tǒng)則主要在軟件方面通過編程實(shí)現(xiàn)時限的管理。比如WindowsCE就是一個多任務(wù)分時系統(tǒng)，而Ucos-II則是典型的實(shí)時操作系統(tǒng)。當(dāng)然，除了上述分類之外，還有許多其他分類方法，比如從應(yīng)用方面分為工業(yè)應(yīng)用和消費(fèi)電子等，在這里就不一一累述了。[編輯本段]嵌入式系統(tǒng)的組成一個嵌入式系統(tǒng)裝置一般都由嵌入式計算機(jī)系統(tǒng)和執(zhí)行裝置組成，如圖1-1所示，嵌入式計算機(jī)系統(tǒng)是整個嵌入式系統(tǒng)的核心，由硬件層、中間層、系統(tǒng)軟件層和應(yīng)用軟件層組成。執(zhí)行裝置也稱為被控對象，它可以接受嵌入式計算機(jī)系統(tǒng)發(fā)出的控制命令，執(zhí)行所規(guī)定的操作或任務(wù)。執(zhí)行裝置可以很簡單，如手機(jī)上的一個微小型的電機(jī)，當(dāng)手機(jī)處于震動接收狀態(tài)時打開；也可以很復(fù)雜，如SONY智能機(jī)器狗，上面集成了多個微小型控制電機(jī)和多種傳感器，從而可以執(zhí)行各種復(fù)雜的動作和感受各種狀態(tài)信息。下面對嵌入式計算機(jī)系統(tǒng)的組成進(jìn)行介紹。1）硬件層硬件層中包含嵌入式微處理器、存儲器（SDRAM、ROM、Flash等）、通用設(shè)備接口和I/O接口（A/D、D/A、I/O等）。在一片嵌入式處理器基礎(chǔ)上添加電源電路、時鐘電路和存儲器電路，就構(gòu)成了一個嵌入式核心控制模塊。其中操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序都可以固化在ROM中。（1）嵌入式微處理器嵌入式系統(tǒng)硬件層的核心是嵌入式微處理器，嵌入式微處理器與通用CPU最大的不同在于嵌入式微處理器大多工作在為特定用戶群所專用設(shè)計的系統(tǒng)中，它將通用CPU許多由板卡完成的任務(wù)集成在芯片內(nèi)部，從而有利于嵌入式系統(tǒng)在設(shè)計時趨于小型化，同時還具有很高的效率和可靠性。嵌入式微處理器的體系結(jié)構(gòu)可以采用馮·諾依曼體系或哈佛體系結(jié)構(gòu)；指令系統(tǒng)可以選用精簡指令系統(tǒng)（ReducedInstructionSetComputer，RISC）和復(fù)雜指令系統(tǒng)CISC（ComplexInstructionSetComputer，CISC）。RISC計算機(jī)在通道中只包含最有用的指令，確保數(shù)據(jù)通道快速執(zhí)行每一條指令，從而提高了執(zhí)行效率并使CPU硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計變得更為簡單。嵌入式微處理器有各種不同的體系，即使在同一體系中也可能具有不同的時鐘頻率和數(shù)據(jù)總線寬度，或集成了不同的外設(shè)和接口。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前全世界嵌入式微處理器已經(jīng)超過1000多種，體系結(jié)構(gòu)有30多個系列，其中主流的體系有ARM、MIPS、PowerPC、X86和SH等。但與全球PC市場不同的是，沒有一種嵌入式微處理器可以主導(dǎo)市場，僅以32位的產(chǎn)品而言，就有100種以上的嵌入式微處理器。嵌入式微處理器的選擇是根據(jù)具體的應(yīng)用而決定的。（2）存儲器嵌入式系統(tǒng)需要存儲器來存放和執(zhí)行代碼。嵌入式系統(tǒng)的存儲器包含Cache、主存和輔助存儲器，其存儲結(jié)構(gòu)如圖1-2所示。1>CacheCache是一種容量小、速度快的存儲器陣列它位于主存和嵌入式微處理器內(nèi)核之間，存放的是最近一段時間微處理器使用最多的程序代碼和數(shù)據(jù)。在需要進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取操作時，微處理器盡可能的從Cache中讀取數(shù)據(jù)，而不是從主存中讀取，這樣就大大改善了系統(tǒng)的性能，提高了微處理器和主存之間的數(shù)據(jù)傳輸速率。Cache的主要目標(biāo)就是：減小存儲器（如主存和輔助存儲器）給微處理器內(nèi)核造成的存儲器訪問瓶頸，使處理速度更快，實(shí)時性更強(qiáng)。在嵌入式系統(tǒng)中Cache全部集成在嵌入式微處理器內(nèi)，可分為數(shù)據(jù)Cache、指令Cache或混合Cache，Cache的大小依不同處理器而定。一般中高檔的嵌入式微處理器才會把Cache集成進(jìn)去。2>主存主存是嵌入式微處理器能直接訪問的寄存器，用來存放系統(tǒng)和用戶的程序及數(shù)據(jù)。它可以位于微處理器的內(nèi)部或外部，其容量為256KB~1GB，根據(jù)具體的應(yīng)用而定，一般片內(nèi)存儲器容量小，速度快，片外存儲器容量大。常用作主存的存儲器有：ROM類NORFlash、EPROM和PROM等。RAM類SRAM、DRAM和SDRAM等。其中NORFlash憑借其可擦寫次數(shù)多、存儲速度快、存儲容量大、價格便宜等優(yōu)點(diǎn)，在嵌入式領(lǐng)域內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用。3>輔助存儲器輔助存儲器用來存放大數(shù)據(jù)量的程序代碼或信息，它的容量大、但讀取速度與主存相比就慢的很多，用來長期保存用戶的信息。嵌入式系統(tǒng)中常用的外存有：硬盤、NANDFlash、CF卡、MMC和SD卡等。(3)通用設(shè)備接口和I/O接口嵌入式系統(tǒng)和外界交互需要一定形式的通用設(shè)備接口，如A/D、D/A、I/O等，外設(shè)通過和片外其他設(shè)備的或傳感器的連接來實(shí)現(xiàn)微處理器的輸入/輸出功能。每個外設(shè)通常都只有單一的功能，它可以在芯片外也可以內(nèi)置芯片中。外設(shè)的種類很多，可從一個簡單的串行通信設(shè)備到非常復(fù)雜的802.11無線設(shè)備。目前嵌入式系統(tǒng)中常用的通用設(shè)備接口有A/D（模/數(shù)轉(zhuǎn)換接口）、D/A（數(shù)/模轉(zhuǎn)換接口），I/O接口有RS-232接口（串行通信接口）、Ethernet（以太網(wǎng)接口）、USB（通用串行總線接口）、音頻接口、VGA視頻輸出接口、I2C（現(xiàn)場總線）、SPI（串行外圍設(shè)備接口）和IrDA（紅外線接口）等。2)中間層硬件層與軟件層之間為中間層，也稱為硬件抽象層（HardwareAbstractLayer，HAL）或板級支持包（BoardSupportPackage，BSP），它將系統(tǒng)上層軟件與底層硬件分離開來，使系統(tǒng)的底層驅(qū)動程序與硬件無關(guān)，上層軟件開發(fā)人員無需關(guān)心底層硬件的具體情況，根據(jù)BSP層提供的接口即可進(jìn)行開發(fā)。該層一般包含相關(guān)底層硬件的初始化、數(shù)據(jù)的輸入/輸出操作和硬件設(shè)備的配置功能。BSP具有以下兩個特點(diǎn)。硬件相關(guān)性：因?yàn)榍度胧綄?shí)時系統(tǒng)的硬件環(huán)境具有應(yīng)用相關(guān)性，而作為上層軟件與硬件平臺之間的接口，BSP需要為操作系統(tǒng)提供操作和控制具體硬件的方法。操作系統(tǒng)相關(guān)性：不同的操作系統(tǒng)具有各自的軟件層次結(jié)構(gòu)，因此，不同的操作系統(tǒng)具有特定的硬件接口形式。實(shí)際上，BSP是一個介于操作系統(tǒng)和底層硬件之間的軟件層次，包括了系統(tǒng)中大部分與硬件聯(lián)系緊密的軟件模塊。設(shè)計一個完整的BSP需要完成兩部分工作：嵌入式系統(tǒng)的硬件初始化以及BSP功能，設(shè)計硬件相關(guān)的設(shè)備驅(qū)動。(1)嵌入式系統(tǒng)硬件初始化系統(tǒng)初始化過程可以分為3個主要環(huán)節(jié)，按照自底向上、從硬件到軟件的次序依次為：片級初始化、板級初始化和系統(tǒng)級初始化。片級初始化完成嵌入式微處理器的初始化，包括設(shè)置嵌入式微處理器的核心寄存器和控制寄存器、嵌入式微處理器核心工作模式和嵌入式微處理器的局部總線模式等。片級初始化把嵌入式微處理器從上電時的默認(rèn)狀態(tài)逐步設(shè)置成系統(tǒng)所要求的工作狀態(tài)。這是一個純硬件的初始化過程。板級初始化完成嵌入式微處理器以外的其他硬件設(shè)備的初始化。另外，還需設(shè)置某些軟件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和參數(shù)，為隨后的系統(tǒng)級初始化和應(yīng)用程序的運(yùn)行建立硬件和軟件環(huán)境。這是一個同時包含軟硬件兩部分在內(nèi)的初始化過程。系統(tǒng)初始化該初始化過程以軟件初始化為主，主要進(jìn)行操作系統(tǒng)的初始化。BSP將對嵌入式微處理器的控制權(quán)轉(zhuǎn)交給嵌入式操作系統(tǒng)，由操作系統(tǒng)完成余下的初始化操作，包含加載和初始化與硬件無關(guān)的設(shè)備驅(qū)動程序，建立系統(tǒng)內(nèi)存區(qū)，加載并初始化其他系統(tǒng)軟件模塊，如網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、文件系統(tǒng)等。最后，操作系統(tǒng)創(chuàng)建應(yīng)用程序環(huán)境，并將控制權(quán)交給應(yīng)用程序的入口。(2)硬件相關(guān)的設(shè)備驅(qū)動程序BSP的另一個主要功能是硬件相關(guān)的設(shè)備驅(qū)動。硬件相關(guān)的設(shè)備驅(qū)動程序的初始化通常是一個從高到低的過程。盡管BSP中包含硬件相關(guān)的設(shè)備驅(qū)動程序，但是這些設(shè)備驅(qū)動程序通常不直接由BSP使用，而是在系統(tǒng)初始化過程中由BSP將他們與操作系統(tǒng)中通用的設(shè)備驅(qū)動程序關(guān)聯(lián)起來，并在隨后的應(yīng)用中由通用的設(shè)備驅(qū)動程序調(diào)用，實(shí)現(xiàn)對硬件設(shè)備的操作。與硬件相關(guān)的驅(qū)動程序是BSP設(shè)計與開發(fā)中另一個非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。3)系統(tǒng)軟件層系統(tǒng)軟件層由實(shí)時多任務(wù)操作系統(tǒng)（Real-timeOperationSystem，RTOS）、文件系統(tǒng)、圖形用戶接口（GraphicUserInterface，GUI）、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及通用組件模塊組成。RTOS是嵌入式應(yīng)用軟件的基礎(chǔ)和開發(fā)平臺。(1)嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng)（EmbeddedOperationSystem，EOS）是一種用途廣泛的系統(tǒng)軟件，過去它主要應(yīng)用與工業(yè)控制和國防系統(tǒng)領(lǐng)域。EOS負(fù)責(zé)嵌入系統(tǒng)的全部軟、硬件資源的分配、任務(wù)調(diào)度，控制、協(xié)調(diào)并發(fā)活動。它必須體現(xiàn)其所在系統(tǒng)的特征，能夠通過裝卸某些模塊來達(dá)到系統(tǒng)所要求的功能。目前，已推出一些應(yīng)用比較成功的EOS產(chǎn)品系列。隨著Internet技術(shù)的發(fā)展、信息家電的普及應(yīng)用及EOS的微型化和專業(yè)化，EOS開始從單一的弱功能向高專業(yè)化的強(qiáng)功能方向發(fā)展。嵌入式操作系統(tǒng)在系統(tǒng)實(shí)時高效性、硬件的相關(guān)依賴性、軟件固化以及應(yīng)用的專用性等方面具有較為突出的特點(diǎn)。EOS是相對于一般操作系統(tǒng)而言的，它除具有了一般操作系統(tǒng)最基本的功能，如任務(wù)調(diào)度、同步機(jī)制、中斷處理、文件處理等外，還有以下[編輯本段]嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域嵌入式系統(tǒng)技術(shù)具有非常廣闊的應(yīng)用前景，其應(yīng)用領(lǐng)域可以包括：１．工業(yè)控制：基于嵌入式芯片的工業(yè)自動化設(shè)備將獲得長足的發(fā)展，目前已經(jīng)有大量的8、16、32位嵌入式微控制器在應(yīng)用中，網(wǎng)絡(luò)化是提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量、減少人力資源主要途徑，如工業(yè)過程控制、數(shù)字機(jī)床、電力系統(tǒng)、電網(wǎng)安全、電網(wǎng)設(shè)備監(jiān)測、石油化工系統(tǒng)。就傳統(tǒng)的工業(yè)控制產(chǎn)品而言，低端型采用的往往是８位單片機(jī)。但是隨著技術(shù)的發(fā)展，32位、64位的處理器逐漸成為工業(yè)控制設(shè)備的核心，在未來幾年內(nèi)必將獲得長足的發(fā)展。２．交通管理：在車輛導(dǎo)航、流量控制、信息監(jiān)測與汽車服務(wù)方面，嵌入式系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)獲得了廣泛的應(yīng)用，內(nèi)嵌GPS模塊，GSM模塊的移動定位終端已經(jīng)在各種運(yùn)輸行業(yè)獲得了成功的使用。目前GPS設(shè)備已經(jīng)從尖端產(chǎn)品進(jìn)入了普通百姓的家庭，只需要幾千元，就可以隨時隨地找到你的位置。３．信息家電：這將稱為嵌入式系統(tǒng)最大的應(yīng)用領(lǐng)域，冰箱、空調(diào)等的網(wǎng)絡(luò)化、智能化將引領(lǐng)人們的生活步入一個嶄新的空間。即使你不在家里，也可以通過電話線、網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。在這些設(shè)備中，嵌入式系統(tǒng)將大有用武之地。４．家庭智能管理系統(tǒng)：水、電、煤氣表的遠(yuǎn)程自動抄表，安全防火、防盜系統(tǒng)，其中嵌有的專用控制芯片將代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工檢查，并實(shí)現(xiàn)更高，更準(zhǔn)確和更安全的性能。目前在服務(wù)領(lǐng)域，如遠(yuǎn)程點(diǎn)菜器等已經(jīng)體現(xiàn)了嵌入式系統(tǒng)的優(yōu)勢。５．POS網(wǎng)絡(luò)及電子商務(wù)：公共交通無接觸智能卡(ContactlessSmartcard,CSC)發(fā)行系統(tǒng)，公共電話卡發(fā)行系統(tǒng)，自動售貨機(jī)，各種智能ATM終端將全面走入人們的生活，到時手持一卡就可以行遍天下。６．環(huán)境工程與自然：水文資料實(shí)時監(jiān)測，防洪體系及水土質(zhì)量監(jiān)測、堤壩安全，地震監(jiān)測網(wǎng)，實(shí)時氣象信息網(wǎng)，水源和空氣污染監(jiān)測。在很多環(huán)境惡劣，地況復(fù)雜的地區(qū)，嵌入式系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)無人監(jiān)測。７．機(jī)器人：嵌入式芯片的發(fā)展將使機(jī)器人在微型化，高智能方面優(yōu)勢更加明顯，同時會大幅度降低機(jī)器人的價格，使其在工業(yè)領(lǐng)域和服務(wù)領(lǐng)域獲得更廣泛的應(yīng)用。這些應(yīng)用中，可以著重于在控制方面的應(yīng)用。就遠(yuǎn)程家電控制而言，除了開發(fā)出支持TCP/IP的嵌入式系統(tǒng)之外，家電產(chǎn)品控制協(xié)議也需要制訂和統(tǒng)一，這需要家電生產(chǎn)廠家來做。同樣的道理，所有基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程控制器件都需要與嵌入式系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)接口，然后再由嵌入式系統(tǒng)來控制并通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)控制。所以，開發(fā)和探討嵌入式系統(tǒng)有著十分重要的意義。1.3嵌入式系統(tǒng)在機(jī)電產(chǎn)品方面的應(yīng)用相對于其他的領(lǐng)域，機(jī)電產(chǎn)品可以說是嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用最典型最廣泛的領(lǐng)域之一。從最初的單片機(jī)到現(xiàn)在的工控機(jī)、SOC在各種機(jī)電產(chǎn)品中均有著巨大的市場。工業(yè)設(shè)備是機(jī)電產(chǎn)品中最大的一類，在目前的工業(yè)控制設(shè)備中，工控機(jī)的使用非常廣泛，這些工控機(jī)一般采用的是工業(yè)級的處理器和各種設(shè)備，其中以X86的MPU最多。工控的要求往往較高，需要各種各樣的設(shè)備接口，除了進(jìn)行實(shí)時控制，還須將設(shè)備狀態(tài)，傳感器的信息等在顯示屏上實(shí)時顯示。這些要求8位的單片機(jī)是無法滿足的，以前多數(shù)使用16位的處理器，隨著處理器快速的發(fā)展，目前32位、64位的處理器逐漸替代了16位處理器，進(jìn)一步提升了系統(tǒng)性能。采用PC104總線的系統(tǒng)，體積小，穩(wěn)定可靠，受到了很多用戶的青睞。不過這些工控機(jī)采用的往往是DOS或者Windows系統(tǒng)，雖然具有嵌入式的特點(diǎn)，卻不能稱作純粹的嵌入式系統(tǒng)。另外在工業(yè)控制器和設(shè)備控制器方面，則是各種嵌入式處理器的天下。這些控制器往往采用16位以上的處理器，各種MCU，Arm、Mips、68K系列的處理器在控制器中占據(jù)核心地位。這些處理器上提供了豐富的接口總線資源，可以通過它們實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)處理，通訊以及顯示（顯示一般是連接LED或者LCD）。最近飛利浦和ARM共同推出32位RISC嵌入式控制器，適用于工業(yè)控制，采用最先進(jìn)的0.18微米CMOS嵌入式閃存處理技術(shù)，操作電壓可以低至1.2伏，它還能降低25%到30%的制造成本，在工業(yè)領(lǐng)域中對最終用戶而言是一套極具成本效益的解決方案。美國TERN工業(yè)控制器基于Am188/186ES、i386EX、NECV25、Am586(ElanSC520)，采用了SUPERTASK實(shí)時多任務(wù)內(nèi)核，可應(yīng)用于便攜設(shè)備、無線控制設(shè)備、數(shù)據(jù)采集設(shè)備、工業(yè)控制與工業(yè)自動化設(shè)備以及其它需要控制處理的設(shè)備。家電行業(yè)是嵌入式應(yīng)用的另一大行業(yè)，我們傳統(tǒng)的電視，電冰箱當(dāng)然其中也嵌有處理器，但是這些處理器只是在控制方面應(yīng)用。而現(xiàn)在只有按鈕、開關(guān)的電器顯然已經(jīng)不能滿足人們的日常需求，具有用戶界面，能遠(yuǎn)程控制，智能管理的電器是未來的發(fā)展趨勢。據(jù)IDG發(fā)布的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，未來信息家電將會成長五至十倍。中國的傳統(tǒng)家電廠商向信息家電過渡時，首先面臨的挑戰(zhàn)是核心操作系統(tǒng)軟件開發(fā)工作。硬件方面，進(jìn)行智能信息控制并不是很高的要求，目前絕大多數(shù)嵌入式處理器都可以滿足硬件要求，真正的難點(diǎn)是如何使軟件操作系統(tǒng)容量小、穩(wěn)定性高且易于開發(fā)。Linux核心可以起到很好的橋梁作用，作為一個跨平臺的操作系統(tǒng)，它可以支持二三十種CPU，而目前已有眾多家電業(yè)的芯片都開始做Linux的平臺移植工作。1999年就登錄中國的微軟“維納斯”計劃給了國人一個數(shù)字家庭的概念，引導(dǎo)各大家電廠商紛紛投入到這場革命中來，雖然最終未能獲得成功，卻使信息家電深入人心。如今各大廠商仍然在努力推出適用于新一代家電應(yīng)用的芯片，英特爾公司已專為信息家電業(yè)研發(fā)了名為StrongARM的ARMCPU系列，這一系列CPU本身不象X86CPU需要整合不同的芯片組，它在一顆芯片中可以包括你所需要的各項功能，即硬件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了SOC的概念。美商網(wǎng)虎公司已將全球最小的嵌入式操作系統(tǒng)——QUARK成功移植到StrongARM系列芯片上，這是第一次把Linux、圖形界面和一些程序進(jìn)行完整移植（QUARK的內(nèi)核只有143K），它將為信息家電提供功能強(qiáng)大的核心操作系統(tǒng)。相信在不久的將來，數(shù)字智能家庭必將來到我們身邊。機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展從來就是與嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展緊密聯(lián)系在一起的。最早的機(jī)器人技術(shù)是50年代MIT提出的數(shù)控技術(shù)，當(dāng)時使用的還遠(yuǎn)未達(dá)到芯片水平，只是簡單的與非門邏輯電路。之后由于處理器和智能控制理論的發(fā)展緩慢從50年代到70年代初期，機(jī)器人技術(shù)一直未能獲得充分的發(fā)展。70年代中期之后，由于智能理論的發(fā)展和MCU出現(xiàn)，機(jī)器人逐漸成為研究熱點(diǎn)，并且獲得了長足的發(fā)展。近來由于嵌入式處理器的高度發(fā)展，機(jī)器人從硬件到軟件也呈現(xiàn)了新的發(fā)展趨勢。例如火星車就是一個典型例子，這個價值10億美金的技術(shù)高密集移動機(jī)器人，采用的是美國風(fēng)河公司的Vxworks嵌入式操作系統(tǒng)，可以在不與地球聯(lián)系的情況下自主工作。1997年美國發(fā)射的“索杰納”火星車帶有機(jī)械手，可以采集火星上的各種地況，并且通過攝像頭把火星上的圖像發(fā)回地面指揮中心。這臺火星車在火星上自主工作了3個月，充分體現(xiàn)了Vxworks系統(tǒng)的高可靠性。以索尼的機(jī)器狗為代表的智能機(jī)器寵物，可以僅僅使用8位的AVR，51單片機(jī)或者16位的DSP來控制舵機(jī)，進(jìn)行圖像處理，就能制造出那些人見人愛的玩具，讓我們不能不驚嘆嵌入式處理器強(qiáng)大的功能。近來32位處理器，WindowsCE等32位嵌入式操作系統(tǒng)的盛行，使得操控一個機(jī)器人只需要在手持PDA上獲取遠(yuǎn)程機(jī)器人的信息，并且通過無線通訊控制機(jī)器人的運(yùn)行，與傳統(tǒng)的采用工控機(jī)相比，要輕巧便捷的多。隨著嵌入式控制器越來越微型化、功能化，微型機(jī)器人、特種機(jī)器人等也將獲得更大的發(fā)展機(jī)遇。[編輯本段]嵌入式系統(tǒng)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢1.4.1嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀隨著信息化，智能化，網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)技術(shù)也將獲得廣闊的發(fā)展空間。美國著名未來學(xué)家尼葛洛龐帝99年1月訪華時預(yù)言，4～5年后嵌入式智能（電腦)工具將是PC和因特網(wǎng)之后最偉大的發(fā)明。我國著名嵌入式系統(tǒng)專家沈緒榜院士98年11月在武漢全國第11次微機(jī)學(xué)術(shù)交流會上發(fā)表的《計算機(jī)的發(fā)展與技術(shù)》一文中，對未來10年以嵌入式芯片為基礎(chǔ)的計算機(jī)工業(yè)進(jìn)行了科學(xué)的闡述和展望。1999年世界電子產(chǎn)品產(chǎn)值已超過12000億美元，2000年達(dá)到13000億美元，預(yù)計2005年，銷售額將達(dá)18000億美元。進(jìn)入20世紀(jì)90年代，嵌入式技術(shù)全面展開，目前已成為通信和消費(fèi)類產(chǎn)品的共同發(fā)展方向。在通信領(lǐng)域，數(shù)字技術(shù)正在全面取代模擬技術(shù)。在廣播電視領(lǐng)域，美國已開始由模擬電視向數(shù)字電視轉(zhuǎn)變，歐洲的DVB（數(shù)字電視廣播）技術(shù)已在全球大多數(shù)國家推廣。數(shù)字音頻廣播（DAB）也已進(jìn)入商品化試播階段。而軟件、集成電路和新型元器件在產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的作用日益重要。所有上述產(chǎn)品中，都離不開嵌入式系統(tǒng)技術(shù)。象前途無可計量的維納斯計劃生產(chǎn)機(jī)頂盒，核心技術(shù)就是采用32位以上芯片級的嵌入式技術(shù)。在個人領(lǐng)域中，嵌入式產(chǎn)品將主要是個人商用，作為個人移動的數(shù)據(jù)處理和通訊軟件。由于嵌入式設(shè)備具有自然的人機(jī)交互界面，GUI屏幕為中心的多媒體界面給人很大的親和力。手寫文字輸入、語音撥號上網(wǎng)、收發(fā)電子郵件以及彩色圖形、圖像已取得初步成效。目前一些先進(jìn)的PDA在顯示屏幕上已實(shí)現(xiàn)漢字寫入、短消息語音發(fā)布，日用范圍也將日益廣闊。對于企業(yè)專用解決方案，如物流管理、條碼掃描、移動信息采集等，這種小型手持嵌入式系統(tǒng)將發(fā)揮巨大的作用。自動控制領(lǐng)域，不僅可以用于ATM機(jī)，自動售貨機(jī)，工業(yè)控制等專用設(shè)備，和移動通訊設(shè)備結(jié)合、GPS、娛樂相結(jié)合，嵌入式系統(tǒng)同樣可以發(fā)揮巨大的作用。近期長虹推出的ADSL產(chǎn)品，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)，控制，信息，這種智能化，網(wǎng)絡(luò)化將是家電發(fā)展的新趨勢。硬件方面，不僅有各大公司的微處理器芯片，還有用于學(xué)習(xí)和研發(fā)的各種配套開發(fā)包。目前低層系統(tǒng)和硬件平臺經(jīng)過若干年的研究，已經(jīng)相對比較成熟，實(shí)現(xiàn)各種功能的芯片應(yīng)有盡有。而且巨大的市場需求給我們提供了學(xué)習(xí)研發(fā)的資金和技術(shù)力量。從軟件方面講，也有相當(dāng)部分的成熟軟件系統(tǒng)。國外商品化的嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)，已進(jìn)入我國市場的有WindRiver、Microsoft、QNX和Nuclear等產(chǎn)品。我國自主開發(fā)的嵌入式系統(tǒng)軟件產(chǎn)品如科銀(CoreTek)公司的嵌入式軟件開發(fā)平臺DeltaSystem，中科院推出的Hopen嵌入式操作系統(tǒng)（雖然還不夠完善）。同時由于是研究熱點(diǎn)，所以我們可以在網(wǎng)上找到各種各樣的免費(fèi)資源，從各大廠商的開發(fā)文檔，到各種驅(qū)動，程序源代碼，甚至很多廠商還提供微處理器的樣片。這對于我們從事這方面的研發(fā)，無疑是個資源寶庫。對于軟件設(shè)計來說，不管是上手還是進(jìn)一步開發(fā)，都相對來說比較容易。這就使得很多生手能夠比較快的進(jìn)入研究狀態(tài)，利于發(fā)揮大家的積極創(chuàng)造性。今天嵌入式系統(tǒng)帶來的工業(yè)年產(chǎn)值已超過了1萬億美元，1997年來自美國嵌入式系統(tǒng)大會(EmbeddedSystemConference)的報告指出，未來5年僅基于嵌入式計算機(jī)系統(tǒng)的全數(shù)字電視產(chǎn)品，就將在美國產(chǎn)生一個每年1500億美元的新市場。美國汽車大王福特公司的高級經(jīng)理也曾宣稱，“福特出售的‘計算能力’已超過了IBM”，由此可以想見嵌入式計算機(jī)工業(yè)的規(guī)模和廣度。1998年11月在美國加州舉行的嵌入式系統(tǒng)大會上，基于RTOS的EmbeddedInternet成為一個技術(shù)新熱點(diǎn)。在國內(nèi)，“維納斯計劃”和“女鍋計劃”一度鬧得沸沸揚(yáng)揚(yáng)，機(jī)頂盒、信息加電這兩年更成了IT熱點(diǎn)，而實(shí)際上這些都是嵌入式系統(tǒng)在特定環(huán)境下的一個特定應(yīng)用。據(jù)調(diào)查，目前國際上已有兩百多種嵌入式操作系統(tǒng)，而各種各樣的開發(fā)工具、應(yīng)用于嵌入式開發(fā)的儀器設(shè)備更是不可勝數(shù)。在國內(nèi)，雖然嵌入式應(yīng)用、開發(fā)很