單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)的可靠性探討

楊林

摘要：隨著智能化的快速發(fā)展，單片機(jī)越來(lái)越受到重視并且應(yīng)用于多領(lǐng)域，單片機(jī)不僅大大的提高了經(jīng)濟(jì)效益，也提高了生產(chǎn)效率。但是，單片機(jī)的工作環(huán)境不容樂觀，為了使單片機(jī)更加安全可靠，就應(yīng)用了嵌入式系統(tǒng)，即“單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)”，這種嵌入式系統(tǒng)，使得單片機(jī)系統(tǒng)的安全可靠性達(dá)到了一個(gè)高度水平。基于此，本文對(duì)單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)的含義和特點(diǎn)及單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展歷程和它的可靠性進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī);嵌入式系統(tǒng);可靠性

中圖分類號(hào)：TP368.1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1672 - 9129（2018）12 - 0133 - 01

引言：嵌入式系統(tǒng)的主要方式是作為嵌入在對(duì)象系統(tǒng)中并且可以被智能控制的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。在20世紀(jì)以前，嵌入式系統(tǒng)無(wú)法完全的應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域中。因此，形成了兩大分支：一種是普通的計(jì)算機(jī)體系，另一種是嵌入式系統(tǒng)。但是隨著智能和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，單芯片嵌入式系統(tǒng)的問世影響了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)的并行發(fā)展。而且由于其可靠性的原因，單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期。

1 單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)的含義和特點(diǎn)

1.1 嵌入式系統(tǒng)的含義。嵌入式系統(tǒng)主要含義是基于計(jì)算機(jī)，并且以應(yīng)用為中心點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)嵌入在對(duì)象體系中，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)算機(jī)有效的控制，它也是一種對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)全方面功能及其可靠性有嚴(yán)格要求的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)是多功能的，能夠變成任意形態(tài)，簡(jiǎn)單說(shuō)就是一種專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)[1]。對(duì)象系統(tǒng)則就是嵌入式系統(tǒng)的宿主。

1.2 嵌入式系統(tǒng)的特征。單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)的特性與其定義并不相像，但是它又是按定義而產(chǎn)生出來(lái)的，主要包括三個(gè)基本要素：首先是“嵌入性”其次是“專用性”再者是“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)”但是根據(jù)所處不同的系統(tǒng)也會(huì)隨意改變。例如與“嵌入式”相關(guān)的特征是嵌入式的系統(tǒng)必須滿足主體的多樣化需求，對(duì)空間環(huán)境、性能、可靠性等等都有嚴(yán)厲的要求。與“專用性”相關(guān)的特征有必須要滿足對(duì)象的最低軟件和硬件的配置以及可以隨意的變更軟件和硬件。與“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)”相關(guān)特征是與“嵌人性”“專用性”相照應(yīng)，各種多方面性能都滿足對(duì)象系統(tǒng)要求的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)[2]。

2 單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)過(guò)程

20世紀(jì)70年代后期，單片機(jī)經(jīng)過(guò)不斷的改造創(chuàng)新，經(jīng)歷了三大階段：SCM、MCU、SOC和兩種模式：“∑模式”與“創(chuàng)新模式”?！啊颇Ｊ健敝皇呛?jiǎn)單的將計(jì)算機(jī)單元裁剪后集中到一個(gè)芯片上。“創(chuàng)新模式”則是幾乎完全符合嵌入式的要求全新構(gòu)造的，例如，MCS - 48、MCS - 51都是“創(chuàng)新模式”下產(chǎn)生的，MCS - 51則是在MCS - 48的基礎(chǔ)上全面完善的版本。這也為單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)能夠自由并且獨(dú)立發(fā)展奠定了適當(dāng)?shù)沫h(huán)境，也使MCS - 51成為嵌入式系統(tǒng)中經(jīng)典的系統(tǒng)體系[3]。而在早期，單片機(jī)的尺寸、性能、價(jià)格，可靠性都無(wú)法滿足對(duì)象的嵌入式應(yīng)用需求。因此，嵌入式系統(tǒng)真正的走上了一條獨(dú)立的發(fā)展道路，也稱之為“芯片”道路，主要表現(xiàn)為在芯片上安裝計(jì)算機(jī)，這也就產(chǎn)生了單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)的時(shí)代。

3 嵌入式系統(tǒng)的可靠性表現(xiàn)

單片機(jī)的設(shè)計(jì)中主要采用了半導(dǎo)體技術(shù)，這種技術(shù)采用了新的防干擾設(shè)置，這也就提高了單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)的可靠性，而這種可靠性不僅僅表現(xiàn)在單一的方面上，近年來(lái)，單片機(jī)的制造商也在不斷的完善單片機(jī)的可靠性，具體表現(xiàn)如下幾個(gè)方面：

3.1 單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)的低噪聲設(shè)置。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)是左下角為地面，右下角為電源，通兩側(cè)通常對(duì)稱，這種設(shè)計(jì)即可以使電源噪聲通過(guò)整個(gè)硅片。而如今，則是將這種技術(shù)改進(jìn)，在引腳上安排電源和地面，這樣減小電流在硅片中的流速，另一方面使得設(shè)計(jì)更容易安排，以此達(dá)到低噪聲的設(shè)置。另外一種的設(shè)計(jì)即為在集成電路上降低噪聲的設(shè)置，因?yàn)榇蠊β实募呻娐肪蜁?huì)毫無(wú)疑問的增加噪聲，解決辦法就是將這些大規(guī)模的集成電路變?yōu)樾∫?guī)模的并聯(lián)電路，那么則可以大大減少噪聲。通過(guò)以上分析，無(wú)論是哪種低噪聲的設(shè)置，都體現(xiàn)了單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)的安全可靠性。

3.2 單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)的軟件設(shè)備。如上所述，單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)采用了半導(dǎo)體技術(shù)，就具有抗干擾的可靠性.當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，是不可能突然出現(xiàn)非法指令中斷或者是非法指令復(fù)位，因?yàn)閱纹瑱C(jī)嵌入式系統(tǒng)的程序預(yù)先編好的，不可能出現(xiàn)此問題，如果突然那么就是系統(tǒng)程序受到了干擾，而隨著近年來(lái)單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)的不斷完善，也是基于它的可靠性，干擾出現(xiàn)大大的減少。

3.3 單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)的保險(xiǎn)絲。單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)一般采用的是自動(dòng)恢復(fù)的保險(xiǎn)絲，這種保險(xiǎn)絲是采用高分子聚合材料制成的，當(dāng)電流大到一定程度的時(shí)候，保險(xiǎn)絲的阻值會(huì)快速升高，并且變得發(fā)熱，而越熱阻值則會(huì)變得越大，保險(xiǎn)絲就會(huì)自動(dòng)的阻斷電流，當(dāng)溫度降低到合理的范圍時(shí)，也會(huì)自動(dòng)恢復(fù)正常[4]。這種自動(dòng)裝置也體現(xiàn)了單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)的可靠性，因?yàn)樗梢宰詣?dòng)調(diào)節(jié)，避免損失的發(fā)生。

4 結(jié)束語(yǔ) 本文通過(guò)對(duì)單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)的含義和特征及單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)歷程和它的可靠性具體表現(xiàn)在哪些方面進(jìn)行探究，通過(guò)總結(jié)，可以看出單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)能夠滿足大眾化的需求，提供一個(gè)安全可靠的工作環(huán)境，是廣大對(duì)象使用的最佳選擇，并且，在這個(gè)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的時(shí)代，計(jì)算機(jī)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)也更加智能化、網(wǎng)絡(luò)化、人性化，所以單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)會(huì)有更廣闊的發(fā)展空間，它的可靠性也會(huì)隨之進(jìn)入一個(gè)新的水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]張智慧.C語(yǔ)言嵌入式系統(tǒng)編程軟件設(shè)計(jì)架構(gòu)研究[J].單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用.2018，18 （1）：3 -5.

[2]余飛.多設(shè)備系統(tǒng)中的狀態(tài)顯示和數(shù)據(jù)傳輸設(shè)計(jì)[J].單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，2017（11）：17 - 21.