必須對單片機應用系統幹嘛

1. 一般來說單片機開發系統應具備哪些功能

單片機應用系統的開發大體可分為三個階段

1)確定任務，完成總體設計
(1)確定設計任務和系統功能指標，編寫設計任務書
在單片機應用系統開發的前期階段，首先必須認真細致地調查研究，深入了解用戶各個方面的技術要求，了解國內外相似課題的技術水平，進行系統分析，摸清軟體、硬體設計的技術難點等。然後確定課題所要完成的任務和應具備的功能，以及要達到的技術指標。綜合考慮各種因素提出設計的初步方案，編寫設計任務書。
設計任務書不但要明確系統設計任務，還要對系統規模做出規定，如主機機型、分機機型、配備哪些外圍設備等，這是硬體設計、成本的依據。同時還應詳盡說明系統的指標參數，操作規范，這是軟體設計的基礎。
(2)總體設計
擬定總體設計方案一般要通過認真調研、論證，最後定稿，以避免方案上的疏忽造成軟體、硬體設計產生較大的返工，延誤項目開發進程一總體方案的關鍵性計算難點，應設專題深入討論，如感測器的選擇。感測器常常是測試系統中的關鍵環節，一個設計合理的測控系統，往往會因感測器精度、非線性、溫漂等指標限制，造成系統達不到指標要求。
總體設計要選擇確定系統硬體的類型和數量，繪出系統硬體的總框圖。其中主機電路是系統硬體的核心，耍依據系統功能的復雜程度、性能指標、精度要求，選定一種性能價格比合適的單片機型號，同時根據需要選定外圍擴展晶元、人機介面電路及配置外部設備。
輸入/輸出通道是系統硬體的重要組成部分，總體設計要根據信號參數、功能指標要求合理選擇通道數量、通道的結構、抗干擾措施、驅動能力等，確定輸入/輸出通道所需的硬體類型和數量。硬體電路各種類型的選擇，一般都要進行綜合比較，這些比較和選擇必須是在局部試驗的基礎之上完成的。
總體設計還應完成軟體設計任務分析，繪出系統軟體的總框圖。設計人員還應反復權衡哪些功能由硬體完成，哪些任務由軟體完成，對軟體、硬體比例做出合理安排。
總體設計一旦確定，系統的大致規模、軟體的基本框架就確定了。然後就可將系統設計任務按功能模塊分解成若干課題，擬定出詳細的工作計劃，使後面的軟體、硬體設計同時並行展開。

2)硬體、軟體設計與調試 U209B
(1)硬體設計
總體設計之後，就進入正式研製階段。為使硬體設計盡可能合理，應注意下列原則。
①盡可能選擇典型電路，採用硬體移植技術，力求硬體標准化、模塊化。
②盡可能選擇功能強的新型晶元取代若干普通晶元，以簡化硬體電路，同時隨著新型晶元價格不斷降低，硬體系統成本也可能育所下降。
③系統擴展與配置應充分滿足應用系統的功能要求，並留有餘地，以備將來系統維護及更新換代。
④盡可能以軟代硬。軟、硬體具有可換性，硬體多了不但會增加成本，而且使系統出現故障的概率增加。以軟代硬的實質是以時間代空間，可見這種代替是以降低系統的實時性為代價的。同此，考慮以軟代硬的原則，應以不影響系統的性能為前提。
⑤可靠性及抗干擾設計。為確保系統長期可靠運行，硬體設計必須採取相應的可靠性及抗干擾措施，包括晶元、器件選擇，去耦濾波，合理布線，通道隔離等。
⑥必須考慮驅動能力。單片機各I/O埠的負載能力有限，外部擴展應不超過其總負載能力的70%，如果擴展晶元較多，可能造成負載過重，系統工作不可靠。此時，應考慮設置線路驅動器。
⑦監測電路的設計。系統運行中出現故障，應能及時報警，這就要求系統具有自診斷功能，必須為系統設計有關監測電路。
⑧結構工藝設計。結構工藝設計是單片機應用系統設計的重要內容，可以單獨列為硬體設計、軟體設計之外的第三項設計內容，這里把它放在硬體設計中來研究。結構工藝設計包括系統設備的造型、殼體結構、外形尺寸、面板布局、模塊固定連接方式、印製電路板、配線和插接件等。要求盡量做到標准化、規范化、模塊化。一般以單片機為核心的產品，其單片機系統都足內裝式、嵌入式，與設備本身有機地融為一體，這類產品都要求結構緊湊、美觀大方，人機界面友好，便於操作、安裝、調試及維修。
為提高硬體設計質量，加快研製速度，通常在設計印製電路板時，考慮開辟一小片機動布線區。在機動布線區中，可以插入若乾片集成電路插座，並有金屬化孔，但無布線。當樣機研製中發現硬體電路有明顯不足需要增加若干元器件時，可在機動布線區中臨時拉線來完成，從而避免大返工。
(2)軟體設計
單片機應用系統的設計以軟體設計為重點，軟體設計的工作量比較大。首先將軟體總框圖中的各功能模塊具體化，逐級畫出詳細框圖，作為軟體設計的依據。
編程可採用匯編語言或各種高級語言。對於規模不大的軟體多採用匯編語言編寫，而對於較復雜的軟體，且運算任務較重時，可考慮採用高級語言編程。C51、C96交叉編譯軟體是近年來較為流行的一種軟體開發工具，它採用c語言編寫源程序。
軟體設計應當盡可能採用結構化設計和模塊化編程的方法，這有利於查錯、調試和增刪程序。為提高可靠性，應實施軟體抗干擾措施，編程必須進行優化，仔細推敲，合理安排，利用各種程序設計技巧，設計出結構清晰，便於調試和移植，占內存空間小，執行時間短的應用程序。
(3)碗件、軟體調試
單片機應用系統硬體、軟體研製與調試，由於單片機系統本身不具備自開發能力，所以必須藉助於開發工具——單片機開發系統。通過它可方便地進行編程、匯編、調試、運行、模擬等操作。
單片機開發系統性能的優劣直接影響應用系統的設計水平和研製的工作效率。目前使用較多的是「通用型開發系統」，由通用微機系統、在線模擬器、EPROM及EEPROM讀/寫器等部分組成，如圖5.3所示。另外，還有「簡易型開發系統」、「軟體模擬開發系統」、「專用開發系統」等。

硬體調試分以下兩步進行。
①硬體電路檢查。硬體電路檢查在單片機開發系統之外進行，可用萬用表、邏輯筆等常規工具，檢查電路製作是否正確無誤，要核對元器件規格、型號，檢查晶元間連線是否正確，是否有短路、虛焊等故障，對電源系統更應仔細檢查以防電源短路，極性錯誤。
②硬體診斷調試。硬體診斷調試在單片機開發系統上進行，用單片機開發系統的模擬頭代替應用系統的單片機，再編制一些調試程序，即可迅速排除故障完成硬體的診斷調試。
硬體電路運行是否正常，還可通過測定一些重要的波形來確定。例如，可檢查單片機及擴展器件的幾個控制信號的波形與硬體手冊所規定的指標是否相符，斷定其工作正常與否。

3)系統總調、性能測定
系統樣機裝配好之後，還必須進行聯機總調，排除應用系統樣機中的軟體、硬體故障。在總調階段還毖須進行系統性能指標測試，以確定是否滿足設計要求，寫出性能測試報告。系統樣機聯機總調、測試工作正常之後便可投入現場試用。
最後一項重要工作是編制設計文件，這不僅是單片機應用系統開發工作的總結，而且是系統使用、維修、更新的重要技術資料文件。設計文件內容應包括：設計任務和功能描述；設計方案論證；性能測試和現場使用報告；使用操作說明；硬體資料：硬體邏輯圖、電路原理圖、元件布置和接線圖、接插件引腳圖和印製電路板圖等；軟體資料：軟體框圖和說明，標號和子程序名稱清單，參量定義清單，存儲單元和輸入/輸出口地址分配表以及程序清單。
隨著技術的進步，單片機應用系統開發可採用在系統可編程技術，即採用JTAG介面完成系統軟體設計和調試，僅僅需要一根下載線和一台通用PC及相關軟體。

2. 什麼是單片機應用系統 關於單片機應用系統 的了解

1、單片機系統是指單片機能正常工作所必須的外圍元件，主要由碧啟單片機、晶振電路和復位電路構成。而輸入、輸出部分則通過單片機的I/O口實現。一般地，單片機應用系統是指為實現特定的功能，由單片機、外圍介面電路及合適的軟體等構成的應用系統。

2、單片機是將中央處理器（CPU）、隨機存儲器（RAM）、只讀存儲器定時器晶元和一些輸入、輸出介面電路集成在一個晶元上的微控制器。仔慧者

3、同微型計算機系統一樣，單念薯片機應用系統也是由硬體和軟體組成的，硬體是應用系統的基礎，軟體則在硬體的基礎上對其資源進行合理調配，從而完成應用系統所要求的任務，是功能的體現者，二者相互依賴，缺一不可。

4、單片機系統的開發過程一般包括系統的總體設計、硬體設計、軟體設計和系統總體調試四個階段。這幾個設計階段並不是相互獨立的，它們之間相輔相成、聯系緊密，在設計過程中應綜合考慮、相互協調、各階段交叉進行。

3. 什麼是單片機有什麼作用

單片機定義
單片機是指一個集成在一塊晶元上的完整計算機系統。盡管他的大部分功能集成在一塊小晶元上，但是它具有一個完整計算機所需要的大部分部件：CPU、內存、內部和外部匯流排系統，目前大部分還會具有外存。同時集成諸如通訊介面、定時器，實時時鍾等外圍設備。而現在最強大的單片機系統甚至可以將聲音、圖像、網路、復雜的輸入輸出系統集成在一塊晶元上。
單片機也被稱為微控制器（Microcontroler），是因為它最早被用在工業控制領域。單片機由晶元內僅有CPU的專用處理器發展而來。最早的設計理念是通過將大量外圍設備和CPU集成在一個晶元中，使計算機系統更小，更容易集成進復雜的而對提及要求嚴格的控制設備當中。INTEL的Z80是最早按照這種思想設計出的處理器，從此以後，單片機和專用處理器的發展便分道揚鑣。
早期的單片機都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，因為簡單可靠而性能不錯獲得了很大的好評。此後在8031上發展出了MCS51系列單片機系統。基於這一系統的單片機系統直到現在還在廣泛使用。隨著工業控制領域要求的提高，開始出現了16位單片機，但因為性價比不理想並未得到很廣泛的應用。90年代後隨著消費電子產品大發展，單片機技術得到了巨大的提高。隨著INTEL i960系列特別是後來的ARM系列的廣泛應用，32位單片機迅速取代16位單片機的高端地位，並且進入主流市場。而傳統的8位單片機的性能也得到了飛速提高，處理能力比起80年代提高了數百倍。目前，高端的32位單片機主頻已經超過300MHz，性能直追90年代中期的專用處理器，而普通的型號出廠價格跌落至1美元，最高端的型號也只有10美元。當代單片機系統已經不再只在裸機環境下開發和使用，大量專用的嵌入式操作系統被廣泛應用在全系列的單片機上。而在作為掌上電腦和手機核心處理的高端單片機甚至可以直接使用專用的Windows和Linux操作系統。
單片機比專用處理器更適合應用於嵌入式系統，因此它得到了最多的應用。事實上單片機是世界上數量最多的計算機。現代人類生活中所用的幾乎每件電子和機械產品中都會集成有單片機。手機、電話、計算器、家用電器、電子玩具、掌上電腦以及滑鼠等電腦配件中都配有1-2部單片機。而個人電腦中也會有為數不少的單片機在工作。汽車上一般配備40多部單片機，復雜的工業控制系統上甚至可能有數百台單片機在同時工作！單片機的數量不僅遠超過PC機和其他計算的綜合，甚至比人類的數量還要多。

4. 為什麼要對單片機系統進行存儲器擴展

如果單片機系統原有的資源不夠充足、不能滿足應用所需的要求，那麼就需要進行存儲器的擴展。
可能需要擴展片外的程序存儲器，也可能需要擴展片外的數據存儲器，某些情況下還需要結合軟體進行更復雜的存儲器介面擴展（例如大容量的SPI Flash或者走SPI子協議的SD卡等等）。