单片机与嵌入式系统实践：定义与特点

单片机作为嵌入式硬件系统的核心之一，通常也会被称为微控制器（Micro Controller Unit，MCU），它是把中央处理器（Central Processor Unit，CPU）、存储器、功能模块电路和输入/输出接口等部分集成在一小块硅片上的集成电路（Integrated Circuit，IC）。单片机片内含有CPU、ROM、RAM、中断控制、系统时钟、系统总线和各种外围模块，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机硬件系统集成到一个芯片上，它相当于一个微型的计算机系统。单片机片上外设资源一般比较丰富，适合于嵌入式控制领域，这也是它被称为微控制器的原因。一个单片机的典型内部结构通常包括：

1）中央处理器（CPU），包含算数逻辑运算单元（ALU）、控制器和寄存器等。

2）存储器，包含ROM、RAM和FLASH等。

3）功能模块，包括定时计数器、A-D和D-A转换、通信接口（UART、IIC、SPI）等。

4）工作支撑模块，包含电源、时钟电路、复位控制及看门狗电路等。

上述各组成部件在芯片中通过内部总线连接，并在上面传送各种控制信号和数据，其典型单片机内部结构图如图1-1所示。

单片机具有功能多样、性价比高、体积小、功耗低和系统开发周期短等特点，可被广泛应用在工业控制、消费电子等领域。

图1-1 典型单片机内部结构图

1.功能多样(www.xing528.com)

单片机利用当今先进的半导体器件制造技术，尽可能多地把各种计算机部件、存储器和各种类型的输入/输出端口都集成在一块芯片内。因此，单片机所能实现的功能是多样的，同时也可以按照不同的需求定制不同功能的芯片。

2.性价比高

随着单片机的制造工艺和系统结构的完善，单片机的运行速度、集成度和执行效率大大提高，不但将各种输入和输出接口集成到单片机内，而且使片内存储器的寻址范围也大大扩大，因此，单片机的性能要比同类微型计算机的性能有明显的优势。

3.体积小

由于单片机的集成度高，可以将所有硬件集中在一块半导体芯片上，因而，单片机体积较之于同类微处理器小得多，进而使得系统中的控制部分体积也随之大大缩小，单片机就成为微电子系统和嵌入式系统中的理想部件。

4.低功耗

目前，许多单片机都能在低电压、低功耗下工作，有的单片机可在3.3V，甚至能在1V下工作，电流也低到微安级，这就使得低功耗的单片机较一般的处理器具备更优秀的功耗，符合了当下的节能发展趋势。

5.系统设计周期短

用单片机进行产品设计时，由于其功能强，体积小，因而能使硬件设计得到极大的简化；同时利用各种配套仿真器，使用户的编程和调试变得非常方便，大大减少了用户系统的软件设计和调试的时间，极大地降低了开发周期和成本。