在各種不同類型的嵌入式系統(tǒng)中，以單片微控制器（Microcontroller）作為系統(tǒng)的主要控制核心所構(gòu)成的單片嵌入式系統(tǒng)（國內(nèi)通常稱為單片機系統(tǒng)）占據(jù)著非常重要的地位。本書將介紹以 AVR 系列單片微控制器為核心的單片嵌入式系統(tǒng)的原理、硬軟件設(shè)計、調(diào)試等應(yīng)用方法。單片嵌入式系統(tǒng)的硬件基本構(gòu)成可分成兩大部分：單片微控制器芯片和外圍的接口與控制電路。其中單片微控制器是構(gòu)成單片嵌入式系統(tǒng)的核心。單片微控制器又被稱為單片微型計算機（Single-Chip Microcomputre 或 One-Chip Microcomputre），或者嵌入式微控制器（Embedded Microcontroller）。而在國內(nèi)普遍采用的名字為“單片機”。盡管單片機的“機”的含義并不十分恰當(dāng)，比較模糊，但考慮到多年來國內(nèi)習(xí)慣了單片機的叫法，為了符合我國的實際情況，本書仍采用單片機的名稱。所謂的單片微控制器－即單片機，它的外表通常只是一片大規(guī)模集成電路芯片。但在芯片的內(nèi)部卻集成了中央處理器單元（CPU），各種存儲器（RAM、ROM、EPROM、E 2 PROM 和 FlashROM 等），各種輸入/輸出接口（定時器/計數(shù)器、并行 I/O、串行 I/O 以及 A/D 轉(zhuǎn)換接口等），等眾多的功能部件。因此，一片芯片就構(gòu)成了一個基本的微型計算機系統(tǒng)。由于單片機芯片的微小體積，極低的成本和面向控制的設(shè)計，使的它作為智能控制的核心器件被廣泛地應(yīng)用于嵌入到工業(yè)控制、智能儀器儀表、家用電器、電子通信產(chǎn)品等各個領(lǐng)域中的電子設(shè)備和電子產(chǎn)品中。可以說，由單片機為核心構(gòu)成的單片嵌入式系統(tǒng)已成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)中最重要的組成部分。

　　嵌入式系統(tǒng)簡介 1.1.1 嵌入式計算機系統(tǒng)計算機的出現(xiàn)首先是應(yīng)用于數(shù)值計算。隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，計算機的處理速度越來越快，存儲容量越來越大，外圍設(shè)備的性能越來越好，滿足了高速數(shù)值計算和海量數(shù)據(jù)處理的需要，形成了高性能的通用計算機系統(tǒng)。 1. 什么是嵌入式系統(tǒng)以往我們按照計算機的體系結(jié)構(gòu)、運算速度、結(jié)構(gòu)規(guī)模、適用領(lǐng)域，將其分為大型計算機、中型機、小型機和微型計算機，并以此來組織學(xué)科和產(chǎn)業(yè)分工，這種分類沿襲了約 40 年。近 20 年來，隨著計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，以及計算機技術(shù)和產(chǎn)品對其它行業(yè)的廣泛滲透，使得以應(yīng)用為中心的分類方法變得更為切合實際。具體的說，就是按計算機的非嵌入式應(yīng)用和嵌入式應(yīng)用將其分為通用計算機系統(tǒng)和嵌入式計算機系統(tǒng)。通用計算機具有計算機的標(biāo)準(zhǔn)形態(tài)，通過裝配不同的應(yīng)用軟件，以類同面目出現(xiàn)，并應(yīng)用在社會的各個方面。現(xiàn)在我們在辦公室里、家庭中，最廣泛普及使用的 PC 機就是通用計算機其最典型的代表。而嵌入式計算機則是以嵌入式系統(tǒng)的形式隱藏在各種裝置、產(chǎn)品和系統(tǒng)中的。在許多的應(yīng)用領(lǐng)域中，如工業(yè)控制、智能儀器儀表、家用電器、電子通信設(shè)備等電子系統(tǒng)和電子產(chǎn)品中，對計算機的應(yīng)用有著不同的要求。這些要求的主要特征為： （1） 面對控制對象。面對物理量傳感器變換的信號輸入；面對人機交互的操作控制；面對對象的伺服驅(qū)動和控制。 （2） 嵌入到應(yīng)用系統(tǒng)。體積小、低功耗、價格低廉，可方便地嵌入到應(yīng)用系統(tǒng)和電子產(chǎn)品中。 （3） 能在工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境中可靠運行。 （4） 優(yōu)良的控制功能。對外部的各種模擬和數(shù)字信號能及時地捕捉，對多種不同的控制對象能靈活地進行實時控制?？梢钥闯?，滿足上述要求的計算機系統(tǒng)與通用計算機系統(tǒng)是不同的。換句話講，能夠滿足和適合以上這些應(yīng)用的計算機系統(tǒng)與通用計算機系統(tǒng)在應(yīng)用目標(biāo)上有巨大的差異。我們將具備高速計算能力和海量存儲，用于高速數(shù)值計算和海量數(shù)據(jù)處理的計算機稱為通用計算機系統(tǒng)。而將面對工控領(lǐng)域?qū)ο?，嵌入到各種控制應(yīng)用系統(tǒng)、各類電子系統(tǒng)和電子產(chǎn)品中，實現(xiàn)嵌入式應(yīng)用的計算機系統(tǒng)稱之為嵌入式計算機系統(tǒng)，簡稱嵌入式系統(tǒng) （Embedded System）。特定的環(huán)境、特定的功能，要求計算機系統(tǒng)與所嵌入的應(yīng)用環(huán)境成為一個統(tǒng)一的整體，并且往往要滿足緊湊、高可靠性、實時性好、低功耗等技術(shù)要求。對于這樣一種面向具體專用應(yīng)用目標(biāo)的計算機系統(tǒng)的應(yīng)用，以及系統(tǒng)的設(shè)計方法和開發(fā)技術(shù)，構(gòu)成了今天嵌入式系統(tǒng)的重要內(nèi)涵，也是嵌入式系統(tǒng)發(fā)展成為一個相對獨立的計算機研究和學(xué)習(xí)領(lǐng)域的原因。