單片機嵌入式系統的可靠性探討

楊林

摘要：隨著智能化的快速發展，單片機越來越受到重視并且應用于多領域，單片機不僅大大的提高了經濟效益，也提高了生產效率。但是，單片機的工作環境不容樂觀，為了使單片機更加安全可靠，就應用了嵌入式系統，即“單片機嵌入式系統”，這種嵌入式系統，使得單片機系統的安全可靠性達到了一個高度水平。基于此，本文對單片機嵌入式系統的含義和特點及單片機嵌入式系統的發展歷程和它的可靠性進行探討。

關鍵詞：單片機;嵌入式系統;可靠性

中圖分類號：TP368.1

文獻標識碼：A

文章編號：1672 - 9129（2018）12 - 0133 - 01

引言：嵌入式系統的主要方式是作為嵌入在對象系統中并且可以被智能控制的計算機系統。在20世紀以前，嵌入式系統無法完全的應用到各個領域中。因此，形成了兩大分支：一種是普通的計算機體系，另一種是嵌入式系統。但是隨著智能和網絡的發展，單芯片嵌入式系統的問世影響了計算機系統和嵌入式系統的并行發展。而且由于其可靠性的原因，單片機嵌入式系統已經進入快速發展時期。

1 單片機嵌入式系統的含義和特點

1.1 嵌入式系統的含義。嵌入式系統主要含義是基于計算機，并且以應用為中心點，實現嵌入在對象體系中，從而實現對計算機有效的控制，它也是一種對應用系統全方面功能及其可靠性有嚴格要求的計算機系統。嵌入式系統是多功能的，能夠變成任意形態，簡單說就是一種專用計算機系統[1]。對象系統則就是嵌入式系統的宿主。

1.2 嵌入式系統的特征。單片機嵌入式系統的特性與其定義并不相像，但是它又是按定義而產生出來的，主要包括三個基本要素：首先是“嵌入性”其次是“專用性”再者是“計算機系統”但是根據所處不同的系統也會隨意改變。例如與“嵌入式”相關的特征是嵌入式的系統必須滿足主體的多樣化需求，對空間環境、性能、可靠性等等都有嚴厲的要求。與“專用性”相關的特征有必須要滿足對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“計算機系統”相關特征是與“嵌人性”“專用性”相照應，各種多方面性能都滿足對象系統要求的計算機系統[2]。

2 單片機嵌入式系統的開發過程

20世紀70年代后期，單片機經過不斷的改造創新，經歷了三大階段：SCM、MCU、SOC和兩種模式：“∑模式”與“創新模式”。“∑模式”只是簡單的將計算機單元裁剪后集中到一個芯片上。“創新模式”則是幾乎完全符合嵌入式的要求全新構造的，例如，MCS - 48、MCS - 51都是“創新模式”下產生的，MCS - 51則是在MCS - 48的基礎上全面完善的版本。這也為單片機嵌入式系統能夠自由并且獨立發展奠定了適當的環境，也使MCS - 51成為嵌入式系統中經典的系統體系[3]。而在早期，單片機的尺寸、性能、價格，可靠性都無法滿足對象的嵌入式應用需求。因此，嵌入式系統真正的走上了一條獨立的發展道路，也稱之為“芯片”道路，主要表現為在芯片上安裝計算機，這也就產生了單片機嵌入式系統的時代。

3 嵌入式系統的可靠性表現

單片機的設計中主要采用了半導體技術，這種技術采用了新的防干擾設置，這也就提高了單片機嵌入式系統的可靠性，而這種可靠性不僅僅表現在單一的方面上，近年來，單片機的制造商也在不斷的完善單片機的可靠性，具體表現如下幾個方面：

3.1 單片機嵌入式系統的低噪聲設置。傳統的設計特點是左下角為地面，右下角為電源，通兩側通常對稱，這種設計即可以使電源噪聲通過整個硅片。而如今，則是將這種技術改進，在引腳上安排電源和地面，這樣減小電流在硅片中的流速，另一方面使得設計更容易安排，以此達到低噪聲的設置。另外一種的設計即為在集成電路上降低噪聲的設置，因為大功率的集成電路就會毫無疑問的增加噪聲，解決辦法就是將這些大規模的集成電路變為小規模的并聯電路，那么則可以大大減少噪聲。通過以上分析，無論是哪種低噪聲的設置，都體現了單片機嵌入式系統的安全可靠性。

3.2 單片機嵌入式系統的軟件設備。如上所述，單片機嵌入式系統采用了半導體技術，就具有抗干擾的可靠性.當系統運行時，是不可能突然出現非法指令中斷或者是非法指令復位，因為單片機嵌入式系統的程序預先編好的，不可能出現此問題，如果突然那么就是系統程序受到了干擾，而隨著近年來單片機嵌入式系統的不斷完善，也是基于它的可靠性，干擾出現大大的減少。

3.3 單片機嵌入式系統的保險絲。單片機嵌入式系統一般采用的是自動恢復的保險絲，這種保險絲是采用高分子聚合材料制成的，當電流大到一定程度的時候，保險絲的阻值會快速升高，并且變得發熱，而越熱阻值則會變得越大，保險絲就會自動的阻斷電流，當溫度降低到合理的范圍時，也會自動恢復正常[4]。這種自動裝置也體現了單片機嵌入式系統的可靠性，因為它可以自動調節，避免損失的發生。

4 結束語 本文通過對單片機嵌入式系統的含義和特征及單片機嵌入式系統的開發歷程和它的可靠性具體表現在哪些方面進行探究，通過總結，可以看出單片機嵌入式系統能夠滿足大眾化的需求，提供一個安全可靠的工作環境，是廣大對象使用的最佳選擇，并且，在這個經濟快速發展的時代，計算機的未來發展趨勢也更加智能化、網絡化、人性化，所以單片機嵌入式系統會有更廣闊的發展空間，它的可靠性也會隨之進入一個新的水平。

參考文獻：

[1]張智慧.C語言嵌入式系統編程軟件設計架構研究[J].單片機與嵌入式系統應用.2018，18 （1）：3 -5.

[2]余飛.多設備系統中的狀態顯示和數據傳輸設計[J].單片機與嵌入式系統應用，2017（11）：17 - 21.