单片机原理接口及应用与嵌入第12章 以MCU为核心的嵌入式系统的设计与调试

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第12 章 以 MCU 为核心的嵌入式系统的设计与
调试
单片机原理、接口及应用
单片机原理、接口及应用
第12 章 以 MCU 为核心的嵌入式系统的设计与
调试
内 容 提 要
★嵌入式系统开发与开发工具
★嵌入式系统的抗干扰技术
★ 单片机应用系统举例——电子显示屏
★ 小结
第12 章 以 MCU 为核心的嵌入式系统的设计与
调试
12.1 嵌入式系统开发与开发工具
12.1 嵌入式系统开发与开发工具
以MCU 为控制核心的嵌入式系统是嵌入式系统的
一种，它是以单片机为核心构成的计算机应用系统，是最
具代表性和使用最广泛的嵌入式系统。以下简称它为单片
机应用系统。
( 一)典型嵌入式应用系统的构成
一个典型的 MCU 为核心的嵌入式系统硬件构成如
图12.1 所示，通常由单片机、片外 ROM 、RAM 、扩展
I/O 口及对系统工作过程进行人工干预和结果输出的人机对
话通道等组成。
第12 章 以 MCU 为核心的嵌入式系统的设计与
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单片机常用的输入、输出设备有键盘、 LED 、 LCD
显示器、打印机等；用于检测信号采集的输入通道一
般由传感器、信号处理电路和相应的接口电路组成；
向操作对象发出各种控制信号的输出通道， 通常包括
输出信号电参量的变换、通道隔离和驱动电路等；与
其它计算机系统或智能设备实现信息交换的通信接口，
一个完整的嵌入式系统的设计，一般涵盖以上部分。
图12.1
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(二) 嵌入式应用系统的构成方式
由于设计思想和使用要求不同，应用系统的构成方式
也有所不同。
1. 专用系统
这是最典型和最常用的构成方式，它的最突出的特征
是系统全部的硬件资源完全按照具体的应用要求配置，系统
软件就是用户的应用程序。专用系统的硬、软件资源利用得
最充分，但开发工作的技术难度较高。
2. 模块化系统
由图 12.1 可见，单片机应用系统的系统扩展与通道配
置电路具有典型性，因此有些厂家将不同的典型配置做成系
列模板，用户可以根据具体需要选购适当的模块板组合成各
种常用的应用系统。它以提高制作成本为代价换取了系统开
发投入的降低和应用上的灵活性。
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3. 单机与多机应用系统
一个应用系统只包含一块 MCU 或MPU ，称为单机应用
系统，这是目前应用最多的方式。
如果在单机应用系统的基础上再加上通信接口，通过标
准总线和通用计算机相连，即可实现 应用系统的联机应用。在
此系统中，单片机部分用于完成系统的专用功能，如信号采集
和对 象控制等，称为应用系统。通用计算机称为主机，主要承
担人机对话、大容量计算、记录、 打印、图形显示等任务。由
于应用系统是独立的计算机系统，对于快速测控过程，可由其
独 立处理，大大减轻了总线的通信压力，提高了运行速度和效
率。
在多点多参数的中、大型测控系统中，常采用多机应用
系统。在多机系统中，每一个单片机相对独立地完成系统的一
个子功能，同时又和上级机保持通信联系，上级机向各子功能
系统发布有关测控命令，协调其工作内容和工作过程，接收和
处理有关数据。多机应用系统还可以以局部网络的方式工作。
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12.1.2 嵌入式应用系统的设计原则
1. 单片机机型的选择
单片机是嵌入式系统的心脏，其机型选择是否合适，对
系统的性能优劣、构成繁简，开发工作的难易，产品的价格等
方面影响较大。选择单片机首先考虑单片机的功能和性能满足
应用系统的要求，其次要考虑供货渠道是否畅通，开发环境是
否具备，对于熟悉的机型，无疑将提高开发的效率。
2. 应充分利用单片机内的硬件资源，简化系统的扩展，利于提高
系统的可靠性。
3. 单片机和服务对象往往结合成一个紧密的整体，应了解服务对
象的特性，进行一体化设计，在性能指标上应留有余地。
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4. 在保证系统的功能和性能的前提下，不要过份追究单片机或
其他器件的精度，如八位单片 机满足要求就无需选十六位单
片机，以降低成本，增加竞争优势。总之，单片机用于产品
的 设计，要求性价比高，开发速度快，这样就能赢得市场。
5. 软件采用模块设计，便于调试、链接、修改和移植，对于实
时性较强的采用汇编语言编程 比较合适，对复杂的计算或实
时性要求不高的，对 C语言比较熟悉，采用 C语言编程比较
合适 。
6. 应考虑应用系统的使用环境，采取相应的措施，如抗干扰等。
摘要：

第12章以MCU为核心的嵌入式系统的设计与调试单片机原理、接口及应用单片机原理、接口及应用第12章以MCU为核心的嵌入式系统的设计与调试内容提要★嵌入式系统开发与开发工具★嵌入式系统的抗干扰技术★单片机应用系统举例——电子显示屏★小结第12章以MCU为核心的嵌入式系统的设计与调试12.1嵌入式系统开发与开发工具12.1嵌入式系统开发与开发工具以MCU为控制核心的嵌入式系统是嵌入式系统的一种，它是以单片机为核心构成的计算机应用系统，是最具代表性和使用最广泛的嵌入式系统。以下简称它为单片机应用系统。(一)典型嵌入式应用系统的构成一个典型的MCU为核心的嵌入式系统硬件构成如图12.1所示，通常由...

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