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嵌入式系统

论文

1、单片机开创了嵌入式系统独立发展道路

嵌入式系统虽然起源于微型计算机时代，然而，微型计算机的体积、价位、

可靠性都无法满足广大对象系统的嵌入式应用要求，因此，嵌入式系统必须走独

立发展道路。这条道路就是芯片化道路。将计算机做在一个芯片上，从而开创了

嵌入式系统独立发展的单片机时代。

在探索单片机的发展道路时，有过两种模式，即“Σ模式”与“创新模式”。

“Σ模式”本质上是通用计算机直接芯片化的模式，它将通用计算机系统中的基

本单元进行裁剪后，集成在一个芯片上，构成单片微型计算机；“创新模式”则

完全按嵌入式应用要求设计全新的，满足嵌入式应用要求的体系结构、微处理器、

指令系统、总线方式、管理模式等。Intel公司的MCS-48、MCS-51就是按照创

新模式发展起来的单片形态的嵌入式系统（单片微型计算机）。MCS-51是在

MCS-48探索基础上，进行全面完善的嵌入式系统。历史证明，“创新模式”是

嵌入式系统独立发展的正确道路，MCS-51的体系结构也因此成为单片嵌入式系

统的典型结构体系。

2、单片机的技术发展史

单片机诞生于20世纪70年代末，经历了SCM、MCU、SoC三大阶段。

SCM即单片微型计算机（SingleChipMicrocomputer）阶段，主要是寻求

最佳的单片形态嵌入式系统的最佳体系结构。“创新模式”获得成功，奠定了

SCM与通用计算机完全不同的发展道路。在开创嵌入式系统独立发展道路上，

Intel公司功不可没。

MCU即微控制器（MicroControllerUnit）阶段，主要的技术发展方向是：

不断扩展满足嵌入式应用时，对象系统要求的各种外围电路与接口电路，突显其

对象的智能化控制能力。它所涉及的领域都与对象系统相关，因此，发展MCU

的重任不可避免地落在电气、电子技术厂家。从这一角度来看，Intel逐渐淡出

MCU的发展也有其客观因素。在发展MCU方面，最著名的厂家当数Philips公司。

Philips公司以其在嵌入式应用方面的巨大优势，将MCS-51从单片微型计

算机迅速发展到微控制器。因此，当我们回顾嵌入式系统发展道路时，不要忘记

Intel和Philips的历史功绩。

单片机是嵌入式系统的独立发展之路，向MCU阶段发展的重要因素，就是寻

求应用系统在芯片上的最大化解决；因此，专用单片机的发展自然形成了SoC

化趋势。随着微电子技术、IC设计、EDA工具的发展，基于SoC的单片机应用系

统设计会有较大的发展。因此，对单片机的理解可以从单片微型计算机、单片微

控制器延伸到单片应用系统。

嵌入式系统发展历史

目前，在嵌入式系统应用领域中，但是这个概念并非新近才出现。从２０世

纪七十年代单片机的出现到今天各式各样的嵌入式微处理器，微控制器的大规模

应用，嵌入式系统已经有了近３０年的发展历史。

嵌入式系统诞生于微型机时代，嵌入式系统的嵌入性本质是将一个计算机嵌

入到一个对象体系中去，这些是理解嵌入式系统的基本出发点。由于嵌入式计算

机系统要嵌入到对象体系中，实现的是对象的智能化控制，因此，它有着与通用

计算机系统完全不同的技术要求与技术发展方向。

通用计算机系统的技术要求是高速、海量的数值计算；技术发展方向是总线

速度的无限提升，存储容量的无限扩大。而嵌入式计算机系统的技术要求则是

对象的智能化控制能力；技术发展方向是与对象系统密切相关的嵌入性能、控制

能力与控制的可靠性。

嵌入式计算机系统则走上了一条完全不同的道路，这条独立发展的道路就是

单芯片化道路。它动员了原有的传统电子系统领域的厂家与专业人士，接过起源

于计算机领域的嵌入式系统，承担起发展与普及嵌入式系统的历史任务，迅速地

将传统的电子系统发展到智能化的现代电子系统时代。

在中国嵌入式系统领域，比较认同的嵌入式系统概念是：嵌入式系统是以应

用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、

可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。它一般由嵌入式微处

器、处围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个部分组成，用于

实现对其他设备的控制、监视或管理等功能。

嵌入式系统的组成

一个嵌入式系统装置一般都由嵌入式计算机系统和执行装置组成嵌入式计

算机系统是整个嵌入式系统