为什么世界需要嵌入式编程?——教程系列之二

什么是嵌入式编程?对于嵌入式系统,许多人很容易将它与单片机编程混淆。需要指出的是,所有单片机编程都是嵌入式编程,但并非所有嵌入式编程都是单片机编程。很绕口,而且也不是一个完美的定义,但这可以成为你认识单片机和嵌入式系统的一个开始。嵌入式编程有何不同?

对于您使用的每台台式机、笔记本电脑或平板电脑,可能都有十几个或更多的微控制器在悄悄地执行其嵌入式任务,而对于这些设备,许多人甚至没有意识到微控制器是微型计算机中的微型计算机。 这些程序必须写在单片机上,比如控制充电和放电。 这就是世界需要嵌入式程序的原因。 微控制器为无数的设备和系统增添了智能,让这些设备和系统运行得更好、更快、更安全、更高效、更方便、更有用,并且在很多情况下允许无法构建的设备和系统的存在。

如果你环顾四周的所有电器,你会发现有很多电器和电子产品都使用了微控制器。 最重要的是,包括我自己在内的许多人都发现微控制器编程是编程的一个特别令人着迷的分支,并且我们喜欢对嵌入式系统进行编程。 它与大多数桌面或大型机编程的方式有很大不同,嵌入式程序在嵌入式程序中做一些事情,而对于嵌入式程序员来说,事情做的事情非常酷。

什么是嵌入式系统? 这个问题没有完美的答案,因为每个答案都会有一些例外。 然而,就本文而言,我们首先要说明的是,嵌入式系统是使用一台或多台微型计算机(即小型到非常非常小的计算机),运行定制的专用程序并连接到专用硬件来执行专门的任务。嵌入式系统的功能集。 这可以与通用计算机(例如熟悉的台式机或笔记本电脑)形成对比,通用计算机不能设计为仅使用一组专用硬件运行专用程序。 它相当复杂,也不是一个完美的定义,但它可以作为您了解微控制器和嵌入式系统的起点。

目前,嵌入式系统得到广泛应用。 以下是一些用例:

1.报警或安全系统;

2.汽车巡航控制;

3、空调恒温器;

4.微波炉;

5、防抱死制动控制器;

6、交通灯控制器;

7、自动售货机;

8.加油站;

9、掌上游戏;

10.灌溉系统控制器。

这里列出的示例并不复杂,因为这毕竟是入门教程。 在本教程系列结束时,您应该大致了解如何对大多数这些应用程序进行编程,以及它们通常需要什么样的 I/O、定时、中断以及通信硬件和功能。

需要注意的一些事情是,虽然许多嵌入式系统使用相当传统的用户输入和输出设备(键盘、显示器),但许多其他系统则不使用。 此外,许多嵌入式系统直接与人类交互,而其他系统则不然。

嵌入式编程有何不同? 嵌入式程序必须与构成硬件的专用组件和定制电路密切合作。 与在全功能操作系统之上进行编程(在硬件之上,从程序员的注意力和控制中消除尽可能多的硬件细节)不同,大多数嵌入式编程直接在硬件上或硬件外工作。 这不仅包括CPU的硬件,还包括构成系统的所有外设(片内和片外)的硬件。 因此,嵌入式程序员必须至少具有一定的硬件知识,至少能够编写与该硬件正确交互并在该硬件上运行的软件。 这些知识通常延伸到指定硬件的关键组件(微控制器、存储设备、I/O 设备等),在较小的组织中,有时甚至延伸到硬件的设计和布局(作为印刷电路板)。 嵌入式程序员还需要对万用表、示波器、逻辑分析仪等调试设备有很好的了解。

与通用计算机的另一个区别是,大多数嵌入式系统与前者相比非常有限。 嵌入式系统中使用的微型计算机可能具有数千至数十万字节的程序存储器,而不是台式计算机中的千兆字节,并且通常具有比程序存储器更少的数据(RAM)存储器。 此外,CPU 通常是较小的 8 位和 16 位设备,而不是台式机中的 32 位和更大的设备(尽管现在令人惊讶的是,中档 32 位微控制器的价格不到 1 美元,令人惊叹)。 较小的 CPU 字大小意味着程序需要比在较大字大小的 CPU 上运行的等效程序更多的指令(​​因此需要更多的时钟周期)。

最后,较小的微控制器的运行速度比个人电脑慢得多。 典型的较小微控制器时钟频率在 1 到 200 MHz 之间,而不是 PC 的 GHz 频率。

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