第一章单片机(和嵌入式系统)概述1.1 单片机（和嵌入式系统）的发展1.1.1 计算机发展的三个浪潮１第一个浪潮（1946～1975）, 大型机硬件导向：计算机只能由专家操作，把处理后的信息交用户使用，信息处理与使用分离。
─集中处理时代２第二个浪潮（1976～1993）台式计算机导向：ＰＣ机普及，信息由处理者个人享有不能互发信息，难以共享。
信息处理与使用者结合。
─分散处理时代３第三个浪潮（1994～?）,网络导向：计算机通过网络互连进行全球通信，引入网络就是计算机的新概念。
软件可以象数据一样驻留在网络上，软件程序可以实时执行，用户可随时到达存放所需程序的地址，而不受计算机类型和操作系统的限制。
信息收集、处理、分析和存储都商业化。
─网络处理时代1.1.2 计算机发展简史第一代到第四代计算机都是以电子器件的发展更新来划分的，而第五代以后的计算机则是以设计思想的更新来划分。
１第一代电子管计算机（1946～1958）（１）硬件逻辑器件：电子管和继电器内存：汞延迟线，静电存储管，５３年出现磁芯（统治２０年）外存：磁带机、穿孔纸带机和卡片机，５６年ＩＢＭ生产磁盘机（２）软件：５４年以前几乎没有软件，主要用机器语言--二进制代码指令后期发展了汇编语言（３）性能运算速度：几千次到几万次平均稳定运行时间：几小时（４）特点体积大、功耗大、价格大，速度慢、容量小、可靠性差（５）典型机器1942年美籍保加利亚人，爱荷华州立学院数学系文森特.阿培纳索夫（Vincent Atanasoff）与其助手克里夫德.贝利（Clifford Berry）研制成功世界上第一台数字电子计算机ABC。
采用300个电子管，用电容器做存储器，穿孔卡片作为辅助存储器，运算速度为1次/s。
用于解线性代数方程。
1973年美国法院把发明权归属于阿培纳索夫。
由美国宾夕法尼亚大学的工程师埃克特（J.Presper Eckert）和物理学家毛希利（，于1946年2月正式公开表演数字式电子计算机ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Computer）。
1947年运到马里兰州陆军阿伯丁试炮场的弹道研究实验室正式使用。
用了１８８００只电子管、１２bit字长、内存１７kB，300次乘法/s, 5000次加法/s，占地165 m2，重量３０T，耗电１５０kW。
１９５３年４月ＩＢＭ－７０１１９５４年１１月ＩＢＭ－６５０１９５８年１０３（ＤＪＳ－１）１０４（ＤＪＳ－２）２第二代晶体管计算机（1958～1964）（１）硬件逻辑器件：晶体管内存：磁芯外存：磁盘和磁带机（２）软件汇编语言、高级语言FORTRAN、COBOL(59年开发，61年完成)、ALGOL （1960年）的编译系统，管理/监控程序（３）性能运算速度：几万到几十万次／秒平均稳定运行时间：数十小时（４）典型机器１９５９年１１月ＩＢＭ７０９０１９６２年９月ＩＢＭ７０９４４４１Ｂ１０８－乙（ＤＪＳ－６）１０９Ｘ－２３第三代集成电路计算机（1964～1971）（１）硬件逻辑器件：中小规模集成电路内存：磁芯存储器和磁膜存储器６９年ＩＢＭ３６０／８５部分采用半导体存储器７０年ＩＢＭ３７０／１４５全部采用半导体存储器外存：磁盘（机）（２）软件６5年出现高级语言ＢＡＳＩＣ，６０年代末发明高级语言PASCAL(67年开发，71年完成)，并出现多道、分时操作系统和网络系统软件（３）性能运算速度：几十万到几百万次／秒平均稳定运行时间：几百小时（４）典型机器１９６４年ＩＢＭ３６０ＤＪＳ－２００１９７１年ＩＢＭ３７０７０９（ＴＱ－１６）ＮＯＶＡ（ＤＪＳ－１００）ＰＤＰ－１１（ＤＪＳ－１８０）１９７４ＤＪＳ－１３０４第四代大规模集成电路计算机（1971～?）（１）硬件逻辑器件：大规模集成电路内存：大规模集成电路外存：磁盘、光盘（２）软件高级语言FORTH（70年）、Ｃ（72年）、Ada（79年）、LOGO人工智能语言LISP、Prolog操作系统、数据库管理系统、Windows（３）性能运算速度：几千万到几亿次/秒（４）典型机器１９８１年Cyber-205、Cray-1、ＹＨ－１（１亿次／秒）ILLIAC-IV（美宇航局阿姆斯中心）:64个处理机, 1.5亿～２亿次/秒PEPE（美弹道导弹防御局）:256个处理机, 10亿次/秒70年代计算机技术开始加速，80年代２～３年就一个档次飞跃，90年代一年一个样，机器的生命周期仅１～１.５年。
Intel 8086/8088 IBM PC/RT80286 IBM PC/AT8038680486Pentium CPU 含310万个晶体管，速度可达1.12亿次／秒Pentium Pro CPU 含520万＋1550万个晶体管Motorola 68000→68010→68020→68030→68040 Apple Macintosh ５第五代人工智能计算机这是面向知识处理的新型计算机，其目标是能通过推理做出判断，能听懂自然语言，能识别印刷体和手写体字，能对语言的意义加以理解，能说自然语言，甚至可能在思考问题方面超过人类的个体。
但是由于种种原因，日本实施的第五代计算机计划未能成功。
６第六代神经网络计算机这是一种仿真人大脑结构的新型计算机。
目标是可以对图形、图像直接处理，对非逻辑的复杂问题具有推断和知觉判断的能力，甚至还具有总结经验教训、归纳推理的能力。
95年11月中科院半导体所研制成功数字和模拟混合电路的神经网络计算机“预言神一号”，2000万亿次／秒，可用于图像、文字和语音识别。
1.1.3 微处理器与微型计算机发展简况1. ×86系列⑴Intel71 72 74 78 79 82 85 894040→8008→8080→8085→8086→8088→80186→80286→80386→804 864bit 8bit 16bit准16bit 32bit93.3 96 97 97 99.2 2000.11 Pentium→Pentium Pro→MMX Pentium→Pentium Ⅱ→Pentium Ⅲ→Pentium 4→Merced(Intel+HP)64bit⑵AMDK5→K6→K6-2→k6-3→K7(Athlon)→2.其他系列⑴Motorola 6800→68000→68010→68020→68030→68040(Apple Macintosh)→6502 (Apple机)⑵Zilog Z80→Z8000→Z80000⑶IBM+Apple+Motorola: Power PC 601→602→603e→604→6203. 高端处理器：用于工作站、服务器⑴DEC(Compaq): Alpha 21064→21164→21264→21364→21464(5万亿次)⑵Sun: SPARC→Ultra SPARC 可扩展性（1000多个μp）（集成度达1600万T）⑶MIPS:R4400→R8000→R10000 (用于SGI 图形工作站)⑷ARM: ARM7系列低功耗ARM9系列ARM9E系列ARMl0系列SecurCore SCl00Strong ARMXScaleARMl1系列微处理器发展的另一个方向是小型化、面向控制，发展成微控制器1.1.4 单片机（微控制器）的发展概况71年Intel:4040 μp74年Fairchild:准单片机F8(需加一片3851-1k ROM+CTC+PIO×2)75年TI:4位单片机TMS-100076年Intel:MCS-48系列-8048（ROM）,8748(EPROM),8035(无ROM) 78年Motorola:M680178年Zilog:Z8系列，Super 880年Intel:8位MCS-51系列-8051（ROM）,8751(EPROM),8031(无ROM)82年Intel:16位MCS-96系列809688年准16位8098 于98年停产90年Motorola:68HC05→68HC11→68HC12→68HC16→683××90年代后，微控制器的发展百花齐放、五彩缤纷，老公司不断推陈出新，新的公司鼎故革新，推出了很多各具个性的微控制器。
1.Intel:71 72 74 76 80 82 85 884040→8008→8080→8085→8048→8051→8096→80196→8098→Philips 80C51(I2C)→Atmel AT89C51(Flash)→AVR AT90S××××（高速）→AVR AT91系列（ARM Core）→Cygnal C8051F(高速，SoC)2. TI：MSP430系列（低功耗）3. SCENIX：SX系列（极高速）4. Microchip: PIC系列（高性能价格比）1.1.5 嵌入式系统的发展1. 低中端嵌入式系统应用面向控制的应用都采用微控制器（单片机）实现，过去都是采用汇编语言编程，用仿真器调试。
没有开发平台，只能通过软硬兼施，从设计硬件电路原理图开始，印制板设计、加工、安装、焊接、编程、调试、测试都要熟悉。
既难又繁，容易出错，需要慢慢积累经验才能得心应手。
采用C-51高级语言编程，利用C编译器编译成机器码再下载执行，大大提高了开发效率.2. 中高端嵌入式系统应用面向数字信号处理、通信、网络应用等复杂的应用，由于涉及到TCP/IP等协议和用户图形界面（GUI）的复杂性，一般都需要借助于嵌入式操作系统EOS平台，采用高级语言C/C++/Java进行开发。
1.2 嵌入式系统的技术特征1. 专用计算机系统(非PC机形态)：看不到计算机的计算机应用系统⑴以应用为中心，量体裁衣定制。
⑵以计算机技术为基础，硬件与软件紧密结合。
⑶适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求。
2. 知识集成系统⑴技术密集、资金密集。
⑵高度分散、不可垄断。
⑶面向应用、不断创新。
1.3 嵌入式系统应用嵌入式系统技术具有非常广阔的应用前景，其应用领域可以包括：1．工业控制基于嵌入式芯片的工业自动化设备具有很大的发展空间，目前已经有大量的8、16、32 位嵌入式微控制器应用在工业过程控制、数控机床、电力系统、电网安全、电网设备监测、石油化工系统等领域。
就传统的工业控制产品而言，低端型往往采用的是8 位单片机，但是随着技术的发展，32 位、64 位的微处理器逐渐成为工业控制设备的核心，在未来几年内必将获得更大的发展。
2．交通管理控制在车辆导航、流量控制、信息监测与汽车服务方面，嵌入式系统技术已经获得了广泛的应用，内嵌GPS 模块、GSM 模块的移动定位终端已经在各种运输行业获得了成功的使用。