嵌入式系統(tǒng)中的雙核技術(shù)

前言

隨著集成電路技術(shù)的高速發(fā)展，用于控制領(lǐng)域的單片機(jī)內(nèi)部開(kāi)始使用雙核技術(shù)，在主CPU的管理下，另一個(gè)CPU內(nèi)核——協(xié)處理器將用來(lái)專門處理外部事件。這種雙核技術(shù)雖然大幅度提升了控制系統(tǒng)的性能，但也增加了應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)難度。在嵌入式系統(tǒng)中使用雙核技術(shù)，是近年來(lái)單片機(jī)技術(shù)發(fā)展的一大亮點(diǎn)。本書(shū)是介紹雙內(nèi)核單片機(jī)開(kāi)發(fā)技術(shù)的一本專著，介紹在開(kāi)發(fā)普通單CPU類單片機(jī)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，如何進(jìn)一步開(kāi)發(fā)帶協(xié)處理器的雙核單片機(jī)。普通單CPU類單片機(jī)的開(kāi)發(fā)方法是我們多年來(lái)開(kāi)發(fā)嵌入式應(yīng)用的主要方法，它強(qiáng)調(diào)的是在線開(kāi)發(fā)和不使用仿真器。我們?cè)?004年出版的《單片機(jī)嵌入式應(yīng)用的在線開(kāi)發(fā)方法》一書(shū)中詳盡描述了該方法。本書(shū)在此基礎(chǔ)上主要增加了協(xié)處理器的開(kāi)發(fā)技術(shù)，并作為清華大學(xué)研究生精品課“嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)與單片機(jī)應(yīng)用”的后續(xù)教材之一。除了講述雙核單片機(jī)的開(kāi)發(fā)技術(shù)，書(shū)中還介紹了開(kāi)源的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS）μC/OSⅡ的移植和使用。μC/OSⅡ是國(guó)內(nèi)很有影響力的單片機(jī)嵌入式RTOS。雙核技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)提高RTOS的實(shí)時(shí)性、定時(shí)精度等技術(shù)指標(biāo)有重要意義。由于最初的μCOS就是為早年傳統(tǒng)的MC68HC11單片機(jī)寫(xiě)的，與其源碼兼容的替代產(chǎn)品——S12系列單片機(jī)，是68HC11系列單片機(jī)的升級(jí)產(chǎn)品，而雙核的S12X系列單片機(jī)中的一個(gè)內(nèi)核與S12系列單片機(jī)兼容。使用或不使用雙核單片機(jī)中的另外一個(gè)內(nèi)核，μC/OSⅡ都是最佳的RTOS之一。本書(shū)還以工程實(shí)例的方式，介紹了如何使用協(xié)處理器提高μC/OSⅡ的實(shí)時(shí)性。這本書(shū)也是為嵌入式應(yīng)用開(kāi)發(fā)工程師寫(xiě)的，由于16位單片機(jī)比8位單片機(jī)要復(fù)雜很多，所以對(duì)于那些急于開(kāi)發(fā)產(chǎn)品而又不熟悉16位單片機(jī)的工程師，采用我們提供的開(kāi)發(fā)工具，盡快把目標(biāo)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境搭建起來(lái)，邊開(kāi)發(fā)、邊學(xué)習(xí)，是多快好省的辦法。本書(shū)也可供理工科大專院校電類本科生學(xué)習(xí)參考。16位單片機(jī)性能強(qiáng)于8位單片機(jī)，與32位單片機(jī)相比，在運(yùn)算能力上雖然相對(duì)低一些，但在嵌入式應(yīng)用中卻比32位單片機(jī)有獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)，16位CPU結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，寄存器入棧、出棧快，中斷響應(yīng)快。而2個(gè)16位CPU比1個(gè)32位CPU在嵌入式應(yīng)用中優(yōu)勢(shì)會(huì)更加顯著。16位單片機(jī)使用16位地址總線，指針變量只需要2 B，對(duì)內(nèi)存的占用只有32位單片機(jī)的一半，而由此帶來(lái)的64 KB尋址空間的限制是傳統(tǒng)16位單片機(jī)的缺憾。以分頁(yè)管理方式擴(kuò)展存儲(chǔ)空間到8 MB巧妙地解決了這個(gè)問(wèn)題。特別是采用全線性編制方式，借助全局寄存器，使CPU可以直接讀/寫(xiě)整個(gè)存儲(chǔ)空間，在保持短指針變量?jī)?yōu)勢(shì)的同時(shí)，創(chuàng)造性地解決了尋址空間不夠的問(wèn)題，特別適用于量身定制的控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。因而作者在此強(qiáng)烈推薦和使用嵌入式應(yīng)用中16位單片機(jī)的雙核技術(shù)。雖然聽(tīng)到一些用戶抱怨這種存儲(chǔ)管理方式不如32位單片機(jī)用起來(lái)順手，要求單片機(jī)設(shè)計(jì)人員提供類似32位單片機(jī)的線性內(nèi)存編制方式，但這樣，16位單片機(jī)的一些優(yōu)勢(shì)就喪失了。而目前存在的開(kāi)發(fā)相對(duì)復(fù)雜的弊端，可以通過(guò)軟件開(kāi)發(fā)工具的完善予以解決。本書(shū)的第1章簡(jiǎn)單介紹近年來(lái)以雙核技術(shù)為代表的單片機(jī)技術(shù)發(fā)展的一些新亮點(diǎn)，以及雙核單片機(jī)系列，目的在于強(qiáng)調(diào)單片機(jī)應(yīng)用是個(gè)性化的，用戶針對(duì)不同的應(yīng)用，一定要選擇最合適的單片機(jī)。第2章以帶協(xié)處理器的16位單片機(jī)S12XDP512和S12XE100為例，給出開(kāi)發(fā)雙核單片機(jī)的一般方法：從設(shè)計(jì)單片機(jī)最小硬件系統(tǒng)開(kāi)始，實(shí)現(xiàn)人與單片機(jī)通過(guò)串行口對(duì)話，盡快讓單片機(jī)“活”起來(lái)。第3章和第4章分別介紹雙核單片機(jī)的主處理器和協(xié)處理器，以及各自的指令集、匯編語(yǔ)言編程等。第5章講解如何在單片機(jī)上建立C語(yǔ)言程序的運(yùn)行環(huán)境，C語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言是怎么接口的。第6章講解如何將μC/OSⅡ移植到S12X單片機(jī)上。第7章介紹后臺(tái)在線開(kāi)發(fā)（BDM）方法的原理。第8章講解商用軟件CodeWarrior的使用方法入門。第9章通過(guò)用協(xié)處理器管理異步串行口的實(shí)例，給出第2個(gè)CPU內(nèi)核的開(kāi)發(fā)方法。第10章介紹如何使用協(xié)處理器提高μC/OSⅡ的實(shí)時(shí)性。在附錄A中，給出相關(guān)開(kāi)發(fā)套件及內(nèi)嵌監(jiān)控程序的使用方法;附錄B、C和D是便于用戶在開(kāi)發(fā)中查閱的指令表。感謝Freescale半導(dǎo)體公司對(duì)我校教學(xué)與科研的長(zhǎng)期支持。感謝何峰、侯磊、卓開(kāi)闊、馮澤東和謝俊紅等研究生在研制MC9S12XDP512和MC9S12XE100開(kāi)發(fā)板、BDM調(diào)試工具及提供應(yīng)用范例程序等方面做出的貢獻(xiàn)。參與本書(shū)編寫(xiě)的還有龔光華、薛濤和曾鳴等。需求在增長(zhǎng)，技術(shù)在發(fā)展，社會(huì)對(duì)人才的需求是無(wú)止境的，嵌入式系統(tǒng)中的雙核技術(shù)剛剛起步，作者對(duì)其的了解及系統(tǒng)相關(guān)知識(shí)有限，不當(dāng)之處請(qǐng)讀者指正。

內(nèi)容概要

本書(shū)以16位MC9S12XD／XE系列雙核單片機(jī)為例，介紹雙核單片機(jī)的優(yōu)勢(shì)和開(kāi)發(fā)方法。從介紹雙核單片機(jī)的背景知識(shí)開(kāi)始，講述雙核單片機(jī)基本硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法；主處理器初始化協(xié)處理器并將部分工作交給協(xié)處理器完成的過(guò)程；主、協(xié)兩個(gè)處理器的通信機(jī)制與克服競(jìng)爭(zhēng)的方法；用C語(yǔ)言編寫(xiě)雙核單片機(jī)的應(yīng)用程序；建立雙核單片機(jī)應(yīng)用程序調(diào)試的環(huán)境；利用商用軟件CodeWarriot的教學(xué)版本，將嵌入式實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)μC／OS-Ⅱ移植到雙核單片機(jī)上，建立基于RTOS的開(kāi)發(fā)環(huán)境；同時(shí)給出了幾個(gè)實(shí)現(xiàn)雙核系統(tǒng)應(yīng)用的范例和源代碼，包括利用協(xié)處理器提升RTOS性能的方法；還簡(jiǎn)要介紹了單片機(jī)片內(nèi)容錯(cuò)與糾錯(cuò)技術(shù)、雙時(shí)鐘技術(shù)和FlexRay通信技術(shù)等伴隨單片機(jī)雙核技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一些新技術(shù)，這些技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用將進(jìn)一步提高嵌入式控制系統(tǒng)的可靠性。    本書(shū)可作為相關(guān)專業(yè)研究生課程教材，也可供理工科大專院校電類本科生和嵌入式控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)應(yīng)用工程師參考。

作者簡(jiǎn)介

邵貝貝，1946年8月出生，教授，博士生導(dǎo)師。1970年畢業(yè)于清華大學(xué)工程物理系。1970年至1978年在某國(guó)防單位任劑量員、反應(yīng)堆操縱員，1978年到中科院高能所任工程師，1994年來(lái)清華大學(xué)任教。1982年至1984年，1999年至2000年在歐洲核研究中心工作，1987年至1988年在意大利都靈大學(xué)工作，1992年至1994年在美國(guó)SSC工作。致力于輻射監(jiān)測(cè)儀器、核電子學(xué)、高能加速器及其它核裝置的數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)的建造與研究。在微弱信號(hào)檢測(cè)方面曾獲部委級(jí)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。目前負(fù)責(zé)工物系的國(guó)家基金委支持的與歐洲核研究中心的LHCB電子學(xué)國(guó)際合作項(xiàng)目，現(xiàn)任清華FREESCALEMCU/DSP應(yīng)用開(kāi)發(fā)研究中心主任、中國(guó)單片機(jī)學(xué)會(huì)理事、核電子學(xué)會(huì)計(jì)算技術(shù)應(yīng)用專業(yè)委員會(huì)副主任。兼任《單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)》、《今日電子》、《現(xiàn)代物理知識(shí)》雜志編委。近期主要著作與譯著有《單片機(jī)嵌入式應(yīng)用的在線開(kāi)發(fā)方法》,《嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)MC/OS-II（第2版）,《MOTOROLADSP型16位單片機(jī)原理與實(shí)踐》,《MICROC/OS-II―源碼公開(kāi)的實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)》,《微控制器應(yīng)用與開(kāi)發(fā)技術(shù)》,《MOTOROLA單片機(jī)68HC11開(kāi)發(fā)技術(shù)》等，各類中文文章100余篇。

書(shū)籍目錄

第1章  單片機(jī)技術(shù)發(fā)展新趨勢(shì)及雙核單片機(jī)  1.1 片上系統(tǒng)以及應(yīng)用系統(tǒng)單片化趨勢(shì)  1.2 以存儲(chǔ)器為核心制訂解決方案  1.3 使用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)  1.4 MISRA標(biāo)準(zhǔn)C    1.5 協(xié)處理器在單片機(jī)中的應(yīng)用  1.6 單片機(jī)世界中的雙核單片機(jī)    1.6.1 雙核單片機(jī)系列的由來(lái)    1.6.2 雙核單片機(jī)的基礎(chǔ)——單核單片機(jī)系列  1.7 MC9S12系列單片機(jī)    1.7.1 MC9S12A系列和B系列16位單片機(jī)    1.7.2 帶CAN總線的Mcgsl2D系列16位單片機(jī)    1.7.3.MC9S12DP512單片機(jī)    1.7.4 低供電電壓的16位單片機(jī)    1.7.5 帶USB接口的16位單片機(jī)    1.7.6 帶以太網(wǎng)接口的16位單片機(jī)  1.8 使用CPU V1的雙核單片機(jī)系列    1.8.1 S12XA系列單片機(jī)    1.8.2 S12XB系列單片機(jī)    1.8.3 S12XD系列單片機(jī)    1.8.4 帶液晶、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的雙核S12XH2系列單片機(jī)    1.8.5 帶液晶驅(qū)動(dòng)的單核單片機(jī)  1.9 使用CPU V2內(nèi)核的S12X系列單片機(jī)    1.9.1 S12X CPU V2內(nèi)核    1.9.2 S12XE系列單片機(jī)  1.10 支持FlexRay通信協(xié)議的S12XF系列單片機(jī)    1.10.1 FlaxRay通信協(xié)議    1.10.2 S12XF系列單片機(jī)    1.10.3 S12XS系列單片機(jī)  1.11 雙核單片機(jī)的開(kāi)發(fā)工具    1.11.1 軟件開(kāi)發(fā)工具    1.11.2 動(dòng)態(tài)調(diào)試方法  1.12 奴核單片機(jī)中的其他新技術(shù)    1.12.1 片內(nèi)容錯(cuò)與糾錯(cuò)技術(shù)    1.12.2 片內(nèi)存儲(chǔ)器資源管理技術(shù)    1.12.3 編譯、調(diào)試技術(shù)的新發(fā)展第2章  單片機(jī)基本系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)  2.1 16位單片機(jī)    2.1.1 帶協(xié)處理器的16位單片機(jī)    2.1.2 MC9S12XDP512單片機(jī)  2.2 單片機(jī)基本硬件系統(tǒng)    2.2.1 MC9S12XD的基本硬件系統(tǒng)    2.2.2 監(jiān)控程序    2.2.3 體驗(yàn)機(jī)器碼  2.3 利用異步串行口實(shí)現(xiàn)人機(jī)通信    2.3.1 串行通信協(xié)議RS-232標(biāo)準(zhǔn)    2.3.2 ASCII碼    2.3.3 串行數(shù)據(jù)格式    2.3.4 RS-232-C電纜的連接方法    2.3.5 通信速率  2.4 MC9S12XD單片機(jī)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)  2.5 運(yùn)行模式    2.5.1 單片運(yùn)行模式    2.5.2 擴(kuò)展運(yùn)行模式  2.6 MC9S12XE單片機(jī)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)第3章  主處理器及其指令集  3.1 主處理器的內(nèi)部寄存器結(jié)構(gòu)    3.1.1 S12X V1內(nèi)核的CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu)    3.1.2 S12X V2內(nèi)核的CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu)    3.1.3 16位CPU與8位CPU的對(duì)比    3.1.4 32位CPU與16位CPU的對(duì)比  3.2 內(nèi)存空間分配  3.3 S12X的內(nèi)存擴(kuò)展與管理    3.3.1 S12X CPU尋址空間的擴(kuò)展    3.3.2 Flash頁(yè)面管理寄存器PPage    3.3.3 RAM頁(yè)面管理寄存器RPage    3.3.4 EEPROM頁(yè)面管理寄存器EPage    3.3.5 S12X用全程寄存器擴(kuò)展尋址空間    3.3.6 全程寄存器GPage  3.4 S12X CPU V2內(nèi)核的內(nèi)存管理  3.5 CPU12X匯編指令集  3.6 指令按功能分類    3.6.1 數(shù)據(jù)傳送指令    3.6.2 堆棧指針指令    3.6.3 算術(shù)與邏輯運(yùn)算指令    3.6.4 程序控制指令    3.6.5 循環(huán)控制指令    3.6.6 測(cè)試與位操作指令  3.7 CPU12X的模糊邏輯指令  3.8 指令按尋址方式分類    3.8.1 隱含尋址    3.8.2 立即數(shù)尋址    3.8.3 直接尋址    3.8.4 擴(kuò)展尋址    3.8.5 變址尋址    3.8.6 帶自動(dòng)加、減5位偏移量的間接尋址    3.8.7 相對(duì)尋址  3.9 匯編指令表  3.10 指令的機(jī)器碼組織  3.11 用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)程序    3.11.1 匯編程序的格式    3.11.2 匯編管理指令  3.12 匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)舉例  3.13 碼的轉(zhuǎn)換類子程序  3.14 匯編語(yǔ)言編程技巧第4章  協(xié)處理器  4.1 協(xié)處理器的尋址空間    4.1.1 I／O寄存器空間    4.1.2 Flash空間    4.1.3 RAM空間    4.1.4 RAM的分配與保護(hù)  4.2 協(xié)處理器CPU的內(nèi)核結(jié)構(gòu)  4.3 協(xié)處理器的尋址方式  4.4 協(xié)處理器的匯編語(yǔ)言和CPU指令集  4.5 復(fù)位和中斷    4.5.1 中斷向量表    4.5.2 中斷向量基地址寄存器  4.6 與協(xié)處理器相關(guān)的寄存器  4.7 協(xié)處理器匯編程序的例子  4.8 CISC與RISC的比較第5章  用C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序  5.1 C語(yǔ)言是開(kāi)發(fā)單片機(jī)應(yīng)用軟件的有力工具  5.2 開(kāi)發(fā)嵌入式應(yīng)用的C編譯器的特點(diǎn)    5.2.1 編譯過(guò)程與集成開(kāi)發(fā)環(huán)境    5.2.2 不要使用初始化變量    5.2.3 注意函數(shù)的可重人性  5.3 建立C語(yǔ)言程序運(yùn)行環(huán)境  5.4 應(yīng)用程序模塊化  5.5 合理使用全局變量和局部變量  5.6 函數(shù)的結(jié)構(gòu)與函數(shù)間參數(shù)的傳遞  5.7 在C程序中直接操作硬件  5.8 程序模塊的框架與組織  5.9 程序的鏈接與定位  5.10 用C語(yǔ)言寫(xiě)XGate程序第6章  使用嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)  6.1 嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μC／OS-Ⅱ  6.2 移植μC／OS-Ⅱ    6.2.1 根據(jù)應(yīng)用定義內(nèi)核的大小和功能    6.2.2 修改OS_CPU.H文件    6.2.3 編寫(xiě)OS_CPU_C.C文件    6.2.4 產(chǎn)生時(shí)鐘節(jié)拍中斷  6.3 制作用戶自己的項(xiàng)目    6.3.1 主程序main.c    6.3.2 3個(gè)任務(wù)    6.3.3 鏈接與程序定位  6.4 精心分配RAM資源    6.4.1 RAM空間的分頁(yè)管理    6.4.2 估算μC／OS-Ⅱ占用的RAM資源      6.4.3 估算內(nèi)核占用RAM空間舉例第7章  BDM后臺(tái)調(diào)試模式  7.1 S12X BDM概述  7.2 進(jìn)入BDM模式  7.3 BDM通信協(xié)議及底層軟件    7.3.1 BDM調(diào)試的相關(guān)寄存器    7.3.2 BDM指令基本結(jié)構(gòu)    7.3.3 測(cè)量目標(biāo)系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率    7.3.4 BDM基本操作——讀／寫(xiě)單字節(jié)    7.3.5 BDM指令的組織  7.4 BDM簡(jiǎn)單應(yīng)用    7.4.1 用BDM對(duì)Flash編程    7.4.2 通過(guò)BDM顯示存儲(chǔ)器內(nèi)容  7.5 TBDML工具第8章  單片機(jī)軟件開(kāi)發(fā)工具使用入門  8.1 商用軟件開(kāi)發(fā)工具CodeWarrior for HCSl2  8.2 安裝CodeWarrior  8.3 建立一個(gè)簡(jiǎn)單的工程  8.4 自動(dòng)生成的文件系統(tǒng)  8.5 寫(xiě)一個(gè)匯編程序  8.6 編寫(xiě)一個(gè)最簡(jiǎn)單的C程序  8.7 編寫(xiě)一個(gè)能看到演示效果的C程序  8.8 增加新程序模塊  8.9 建立雙核工程  8.10 定義裝載地址和復(fù)位向量第9章  應(yīng)用工程實(shí)例1——用協(xié)處理器管理SCI  9.1 定義主從CPU的共享變量和數(shù)據(jù)區(qū)  9.2 協(xié)處理器的中斷服務(wù)程序  9.3 主CPU響應(yīng)來(lái)自協(xié)處理器的中斷  9.4 協(xié)處理器的初始化  9.5 程序清單main.c  9.6 程序清單xgate.h  9.7 程序清單xgate.cxgate  9.8 程序清單鏈接參數(shù)文件.prm第10章  應(yīng)用工程實(shí)例2——用協(xié)處理器處理μC／OS-Ⅱ時(shí)鐘節(jié)拍中斷  10.1 μC／OS-Ⅱ的時(shí)鐘節(jié)拍    10.1.1 μC／OS-Ⅱ的時(shí)鐘節(jié)拍函數(shù)    10.1.2 鐘節(jié)拍函數(shù)OSTimtick()的一個(gè)節(jié)拍服務(wù)    10.2 用XGate實(shí)現(xiàn)μC／OS-Ⅱ的時(shí)鐘節(jié)拍  10.3 范例工程    10.3.1 main.c    10.3.2 xgate.cxgate  10.4 XGate的使用與程序調(diào)試    10.4.1 XGate韻狀態(tài)    10.4.2 XGate程序的下載    10.4.3 XGate程序中的常見(jiàn)錯(cuò)誤    10.4.4 XGate程序的調(diào)試  10.5 效果測(cè)試與分析附錄A MC9S12X系列單片機(jī)開(kāi)發(fā)工具包  A.1 概述    A.1.1 HCS12X系列單片機(jī)    A.1.2 HCSl2X開(kāi)發(fā)工具包組件  A.2 MC9S12XEP100開(kāi)發(fā)板及與PC通信    A.2.1 MC9S12XEP100開(kāi)發(fā)板    A.2.2 開(kāi)發(fā)板工作模式的選擇    A.2.3 開(kāi)發(fā)板的硬件連接    A.2.4 PC的設(shè)置  A.3 監(jiān)控程序及監(jiān)控命令詳解    A.3.1 命令詳解    A.3.2 改變波特率    A.3.3 復(fù)位、中斷向量表    A.3.4 用戶可以使用的RAM空間附錄B 協(xié)處理器XGate指令機(jī)器碼表附錄C S12X CPU匯編指令表附錄D S12X CPU指令機(jī)器碼表參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：書(shū)摘插圖第1章　單片機(jī)技術(shù)發(fā)展新趨勢(shì)及雙核單片機(jī)微控制器（micro controller）在中國(guó)俗稱單片機(jī)，而單片機(jī)（single chip computer）在英語(yǔ)中則很少使用。單片機(jī)是在微處理器（micro—processor）的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。微處理器最早出現(xiàn)在20世紀(jì)70年代中期。微處理器需要與存儲(chǔ)器和I／O接口電路共同組合成應(yīng)用系統(tǒng)。這種以微處理器為核心的電子學(xué)應(yīng)用技術(shù)稱為微機(jī)接口技術(shù)。單片機(jī)最早出現(xiàn)在20世紀(jì)70年代末期，只將部分I／O和少量RAM集成在單片機(jī)中，并擴(kuò)展以紫外線擦除的只讀存儲(chǔ)器EPROM。程序燒錄在單片機(jī)外部，方便調(diào)試。后來(lái)EPROM也集成到單片機(jī)中，出現(xiàn)了“窗口片”，調(diào)試也比較方便。80年代中期后，出現(xiàn)了一種叫做仿真器的單片機(jī)調(diào)試工具，用微處理器系統(tǒng)或工作在擴(kuò)展方式下的單片機(jī)系統(tǒng)模仿目標(biāo)單片機(jī)的功能，替代目標(biāo)板上的單片機(jī)，以方便調(diào)試。在單片機(jī)教學(xué)中使用仿真器，導(dǎo)致用一種單片機(jī)，擴(kuò)以各種I／O的應(yīng)用思維方式，這是非常有害的。如果說(shuō)過(guò)去開(kāi)發(fā)掩膜型單片機(jī)使用仿真器屬不得已，而如今單片機(jī)都采用了可以反復(fù)擦／寫(xiě)l。萬(wàn)次以上的Flash存儲(chǔ)器，沒(méi)有必要再使用仿真器。當(dāng)前單片機(jī)開(kāi)發(fā)技術(shù)的趨勢(shì)是，無(wú)論對(duì)于8位、16位還是32位機(jī)，都會(huì)在單片機(jī)內(nèi)部增加1個(gè)專門用于調(diào)試的模塊，該模塊以單線通信的方式與外界通信。開(kāi)發(fā)工具僅實(shí)現(xiàn)單線通信方式對(duì)PC標(biāo)準(zhǔn)接口的轉(zhuǎn)換（USB口或串行口）。通過(guò)簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)PC對(duì)單片機(jī)的調(diào)試。對(duì)于8位、16位和32位單片機(jī)，開(kāi)發(fā)工具也在逐漸走向兼容。如今，在各個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域都能找到單片機(jī)的應(yīng)用實(shí)例。人們對(duì)現(xiàn)代化、智能化的強(qiáng)烈要求，促使計(jì)算機(jī)的嵌入式應(yīng)用迅猛發(fā)展。單片機(jī)，顧名思義是將計(jì)算機(jī)的CPU（微處理器）、存儲(chǔ)器（包括隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM）和I／O（輸入／輸出）模塊集成在一個(gè)電路芯片上，并將應(yīng)用程序固化在存儲(chǔ)器中，再嵌入到產(chǎn)品中去。其應(yīng)用對(duì)象幾乎是無(wú)限的，故單片機(jī)的設(shè)計(jì)也必須是個(gè)性化的。不同的單片機(jī)有不同的應(yīng)用定位，不要企圖用一種單片機(jī)（例如8051）去適應(yīng)所有的場(chǎng)合。實(shí)際上單片機(jī)有過(guò)一個(gè)別名，叫做CSIC（用戶定義的集成電路）。當(dāng)某種需求有了一定的數(shù)量，用戶就可以要求單片機(jī)供應(yīng)商針對(duì)這種需求設(shè)計(jì)一款單片機(jī)。這種單片機(jī)用某一個(gè)成熟的CPU，加上特定數(shù)量的存儲(chǔ)器RAM和ROM，以及特定的一些I／O模塊構(gòu)成。這種單片機(jī)除了用于用戶定義的那種有批量的產(chǎn)品，也可以用于其他產(chǎn)品。

編輯推薦

《嵌入式系統(tǒng)中的雙核技術(shù)》可作為相關(guān)專業(yè)研究生課程教材，也可供理工科大專院校電類本科生和嵌入式控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)應(yīng)用工程師參考。

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