单片机嵌入式系统的可靠性探讨

杨林

摘要：随着智能化的快速发展，单片机越来越受到重视并且应用于多领域，单片机不仅大大的提高了经济效益，也提高了生产效率。但是，单片机的工作环境不容乐观，为了使单片机更加安全可靠，就应用了嵌入式系统，即“单片机嵌入式系统”，这种嵌入式系统，使得单片机系统的安全可靠性达到了一个高度水平。基于此，本文对单片机嵌入式系统的含义和特点及单片机嵌入式系统的发展历程和它的可靠性进行探讨。

关键词：单片机;嵌入式系统;可靠性

中图分类号：TP368.1

文献标识码：A

文章编号：1672 - 9129（2018）12 - 0133 - 01

引言：嵌入式系统的主要方式是作为嵌入在对象系统中并且可以被智能控制的计算机系统。在20世纪以前，嵌入式系统无法完全的应用到各个领域中。因此，形成了两大分支：一种是普通的计算机体系，另一种是嵌入式系统。但是随着智能和网络的发展，单芯片嵌入式系统的问世影响了计算机系统和嵌入式系统的并行发展。而且由于其可靠性的原因，单片机嵌入式系统已经进入快速发展时期。

1 单片机嵌入式系统的含义和特点

1.1 嵌入式系统的含义。嵌入式系统主要含义是基于计算机，并且以应用为中心点，实现嵌入在对象体系中，从而实现对计算机有效的控制，它也是一种对应用系统全方面功能及其可靠性有严格要求的计算机系统。嵌入式系统是多功能的，能够变成任意形态，简单说就是一种专用计算机系统[1]。对象系统则就是嵌入式系统的宿主。

1.2 嵌入式系统的特征。单片机嵌入式系统的特性与其定义并不相像，但是它又是按定义而产生出来的，主要包括三个基本要素：首先是“嵌入性”其次是“专用性”再者是“计算机系统”但是根据所处不同的系统也会随意改变。例如与“嵌入式”相关的特征是嵌入式的系统必须满足主体的多样化需求，对空间环境、性能、可靠性等等都有严厉的要求。与“专用性”相关的特征有必须要满足对象的最低软件和硬件的配置以及可以随意的变更软件和硬件。与“计算机系统”相关特征是与“嵌人性”“专用性”相照应，各种多方面性能都满足对象系统要求的计算机系统[2]。

2 单片机嵌入式系统的开发过程

20世纪70年代后期，单片机经过不断的改造创新，经历了三大阶段：SCM、MCU、SOC和两种模式：“∑模式”与“创新模式”。“∑模式”只是简单的将计算机单元裁剪后集中到一个芯片上。“创新模式”则是几乎完全符合嵌入式的要求全新构造的，例如，MCS - 48、MCS - 51都是“创新模式”下产生的，MCS - 51则是在MCS - 48的基础上全面完善的版本。这也为单片机嵌入式系统能够自由并且独立发展奠定了适当的环境，也使MCS - 51成为嵌入式系统中经典的系统体系[3]。而在早期，单片机的尺寸、性能、价格，可靠性都无法满足对象的嵌入式应用需求。因此，嵌入式系统真正的走上了一条独立的发展道路，也称之为“芯片”道路，主要表现为在芯片上安装计算机，这也就产生了单片机嵌入式系统的时代。

3 嵌入式系统的可靠性表现

单片机的设计中主要采用了半导体技术，这种技术采用了新的防干扰设置，这也就提高了单片机嵌入式系统的可靠性，而这种可靠性不仅仅表现在单一的方面上，近年来，单片机的制造商也在不断的完善单片机的可靠性，具体表现如下几个方面：

3.1 单片机嵌入式系统的低噪声设置。传统的设计特点是左下角为地面，右下角为电源，通两侧通常对称，这种设计即可以使电源噪声通过整个硅片。而如今，则是将这种技术改进，在引脚上安排电源和地面，这样减小电流在硅片中的流速，另一方面使得设计更容易安排，以此达到低噪声的设置。另外一种的设计即为在集成电路上降低噪声的设置，因为大功率的集成电路就会毫无疑问的增加噪声，解决办法就是将这些大规模的集成电路变为小规模的并联电路，那么则可以大大减少噪声。通过以上分析，无论是哪种低噪声的设置，都体现了单片机嵌入式系统的安全可靠性。

3.2 单片机嵌入式系统的软件设备。如上所述，单片机嵌入式系统采用了半导体技术，就具有抗干扰的可靠性.当系统运行时，是不可能突然出现非法指令中断或者是非法指令复位，因为单片机嵌入式系统的程序預先编好的，不可能出现此问题，如果突然那么就是系统程序受到了干扰，而随着近年来单片机嵌入式系统的不断完善，也是基于它的可靠性，干扰出现大大的减少。

3.3 单片机嵌入式系统的保险丝。单片机嵌入式系统一般采用的是自动恢复的保险丝，这种保险丝是采用高分子聚合材料制成的，当电流大到一定程度的时候，保险丝的阻值会快速升高，并且变得发热，而越热阻值则会变得越大，保险丝就会自动的阻断电流，当温度降低到合理的范围时，也会自动恢复正常[4]。这种自动装置也体现了单片机嵌入式系统的可靠性，因为它可以自动调节，避免损失的发生。

4 结束语 本文通过对单片机嵌入式系统的含义和特征及单片机嵌入式系统的开发历程和它的可靠性具体表现在哪些方面进行探究，通过总结，可以看出单片机嵌入式系统能够满足大众化的需求，提供一个安全可靠的工作环境，是广大对象使用的最佳选择，并且，在这个经济快速发展的时代，计算机的未来发展趋势也更加智能化、网络化、人性化，所以单片机嵌入式系统会有更广阔的发展空间，它的可靠性也会随之进入一个新的水平。

参考文献：

[1]张智慧.C语言嵌入式系统编程软件设计架构研究[J].单片机与嵌入式系统应用.2018，18 （1）：3 -5.

[2]余飞.多设备系统中的状态显示和数据传输设计[J].单片机与嵌入式系统应用，2017（11）：17 - 21.