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現在但凡是從事電子行業的工程技術人員以及電子愛好者們,就沒有不知道什么是單片機和嵌入式的。在電子技術發展過程中,我個人認為,電子管、半導體技術那都是里程碑式的技術發明。伴隨著半導體技術的發展,單片機的出現,那就是一個必然的結果;而嵌入式系統是計算機控制程序在硬件上的大規模使用的一個必然的結果。
早期的電子產品是沒有PCB的,直接固定好元器件,再使用導線連接起來,就像下面這樣:
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隨著技術的發展,電子元器件的尺寸越來越小、電路上的電子元器件越來越多,PCB和集成電路也就出現了。而集成電路的出現,極大地促進了電子技術的發展,那么單片機以及嵌入式的產生也就成為了必然。我個人以為,集成電路的整體結構上,其實就是微觀版本的PCB,只是依托的介質和具體的設計不同而已。
我們都知道,早期一個傳統的計算機,包括電源、中央處理單元(CPU)、主板、內存、顯卡、聲卡、硬盤、顯示器等。
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CPU附著在主板上,控制程序保存在硬盤中。在運行時,程序需要調入內存中,同時通過各種接口,完成和其他輸入、輸出設備的通訊,從而實現各種控制。計算機的運算速度、應用便利、控制靈活等特點,使得它的應用迅速進入工業控制領域。但是,由于它的體積比較大,在某些地方就沒法使用了,這個時候,把計算機小型化,把運算器、內存、輸入輸出控制器集成起來使用的單片機就出現了。
早期的單片機是沒有集成ROM的,所以需要外部ROM來保存控制程序,同時需要單片機提供必要的接口來實現。所以早期的51單片機,都會提供專用的讀寫管腳、ALE管腳、P0口等,用來訪問外部ROM的資源。而現在的單片機內集成了ROM、Flash,使程序和數據的存儲,就不再需要單獨架設外部ROM了。
單片機的應用,是一定離不開程序的,每種單片機都有自己專用的匯編語言系統。通過匯編編程,配合外部電路,實現特定功能,構成了一套完整的單片機控制系統,這就是嵌入式的由來。當然,現在已經沒有多少人會全部使用匯編語言來開發嵌入式控制系統了,C語言的特點,使得它成為嵌入式開發的首選。
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隨著技術的發展,計算機中的實時性、多任務性也被“好事者”們移植到了單片機中,從而在單片機中嵌入了操作系統。當然,這個時候單片機的發展,已經能夠保證單片機中有足夠的資源用來支撐一個小型的操作系統了。今天,電子技術的發展,早就不是硬件技術和軟件技術的單獨發展了。
可以說,嵌入式系統就是軟硬件共同發展的一個結晶;今天嵌入式系統的發展,也越來越緊密地跟隨著計算機軟件技術的發展了。單片機是嵌入式系統的載體,嵌入式系統利用單片機提供的各種資源,實現靈活控制,廣泛應用于各種領域,尤其是進入到我們生活中的方方面面。電飯煲、洗衣機、熱水器、手機、路由器、智能穿戴設備等,已經成為我們生活中必不可少的一部分。
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