單片機，亦稱單片微電腦或單片微型計算機。它是把中央處理器(CPU)、隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、輸入/輸出端口(I/O)等主要計算機功能部件都集成在一塊集成電路芯片上的微型計算機。這種微型計算機因其制作在一塊芯片上而被稱為單片機。單片機是大規模集成電路技術發展的產物。單片機具有性能高、速度快、體積小、價格低、穩定可靠、應用廣泛、通用性強等突出優點。單片機的設計目標主要是增強“控制”能力，滿足實時控制(就是快速反應)方面的需要。因此，它在硬件結構、指令系統、I/O端口、功率消耗及可靠性等方面均有其獨特之處，其顯著的特點之一就是具有非常有效的控制功能。因此，單片機又常常被人稱為微控制器(MCU或μC)。

　　二、單片機當前的發展狀況。

　　單片機自70年代問世以來得到蓬勃發展，目前單片機功能正日漸完善:

　　1、單片機集成越來越多資源，內部存儲資源日益豐富，用戶不需要擴充資源就可以完成項目開發，不僅是開發簡單，產品小巧美觀，同時系統也更加穩定，目前該方向即是發展為SOC(片上系統)。

　　2、單片機抗干擾能力加強，使的它更加適合工業控制領域，具有更加廣闊的市場前景。

　　3、單片機提供在線編程能力，加速了產品的開發進程，為企業產品上市贏得寶貴時間。

　　4、在線編程目前有兩種不同方式：

　　1)、ISP ，具備ISP的單片機內部集成FLASH存儲器，用戶可以通過下載線以特定的硬件時序在線編程，但用戶程序自身不可以對內部存儲器做修改。這類產品如ATMEL8990系列。

　　2)、IAP ，具備這種特性的單片機廠家在出廠時內部寫入了單片機引導程序，用戶可以通過下載線對它在線編程，用戶程序也可以自己對內存重新修改。這對于工業實時控制和數據的保存提供了方便。這類產品如SST的89系列。

 　　5、在線仿真變的容易。用戶一旦開發一個比較大的系統，開發調試變的非常復雜，同時由于單片機資源有限，不能象PC一樣直接調試自己的軟件，于是出現了品種繁多的專業仿真器，為用戶的開發提供了強大功能，加速了開發進程，降低了開發難度，同時這類仿真器也給中小型用戶帶來沉重的經濟負擔，目前已經有公司推出了可以在線調試的單片機，這類單片機采用標準JTAG接口，JTAG是一種標準(IEEE 1149。1)，是為測試芯片而制定的，目的是用TCK、TDI、TDO和TMS四個信號來測試芯片的內部狀態，為什么測試芯片還需要專門制定標準呢？這是因為復雜芯片引腳太多，特別是還有些芯片一旦安裝到多層電路板上就無法看到引腳，更不要說測量了，這時就可以在計算機軟件的支持下通過JTAG接口，對芯片進行測量，如果各個公司的芯片都符合該標準，就可以將各個芯片的JTAG口串聯起來(外國人稱為菊花鏈)，無論在電路板上有多少芯片，只需4個引腳，就可以測量電路板上的所有芯片。既然可以測量芯片，當然可以將數據寫入芯片，在可編程邏輯器件的數據下載中也使用JTAG接口，出現了在系統編程(ISP)的概念，也就是，即使可編程邏輯器件安裝到了系統中，也可以對其內部電路進行修改，JTAG技術和EDA軟件的進步，使可編程邏輯器件的開發與使用得到快速發展。具備這類功能的單片機如TI MSP430系列。

　　三、單片機常用外圍接口介紹。

　　1、串口， I2C，SPI。單片機提供這類功能，目的是為了方便系統和外圍設備的連接，用戶可以通過I2C，SPI接口連接諸如傳感器的設備，完成檢測功能，同時把系統情況通過串口傳給上位機管理系統，完成遠程設備的控制。大部分廠家的后續產品都提供了這樣的功能。

　　2、模數轉換。單片機通過提供模數轉換功能，方便用戶進行數據的采集處理，實現強大的數據處理和控制能力，同時單片機也推出如16位，32位處理器，這更加強了單片機作為工業控制的能力。大部分廠家的后續產品都提供了這樣的功能。

　　3、紅外線接口。單片機通過提供紅外線接口為用戶無限控制帶來了方便。如富士通單片機。

　　4、CAN總線。單片機提供CAN總線模塊，配合工業控制，為單片機的應用注入強大的活力。如富士通單片機。

　　5、LCD控制模塊。單片機集成LCD模塊，為控制系統信息顯示提供了強大功能。如富士通單片機。

　　6、強電控制模塊。近有的廠家把弱電和強電控制接口集成到單片機內部，這更加方便用戶利用單片機做工業控制。

　　7、USB通信單片機集成USB通信模塊，這大大方便了系統和PC通信。

　　四、單片機軟件發展狀況。

　　隨著單片機的發展，人們對事物的要求越來越高，單片機的應用軟件技術也發生了巨大的變化，從初的匯編語言，開始演變到C語言開發，不但增加了語言的可讀性，結構性，而且對于跨平臺的移植也提供了方便，另外一些復雜的系統開始在單片機上采用操作系統，一些小的RTOS等，一方面加速了開發人員的開發速度，節約開發成本，另外也為更復雜的實現提供了可能。當前比較流行的RTOS有:WINCE，uClinux，Linux，uC/OS等等。

　　五、單片機目前狀況。

　　目前低端定位的單片機仍然走俏，但高端的單片機(微處理器)卻是風起云涌，SOC技術的發展，現代電子技術應用中包含了硬件(HW)、硬件加軟件(HW+SW)、固件(FW)3個層次。這3個層次也可以說是現代電子技術應用的3人發展階段。自1997年以來，電子技術應用又增加了一個新的層次——片上系統(SOC)層次。SOC技術概念和應用技術層次的出現，標志著現代電子技術應用進入了SOC階段。

　　從各個發展階段看，自HW+SW階段開始，電子技術應用就與單片機緊密地聯系在一起。在FW階段，作為固件系統的重要核心技術，單片機又以嵌入式技術為基礎，再次成為現代電子應用技術的核心技術之一，并為SOC應用技術提供了緊實的基礎。 SOC為各種應用提供了一個新的實現技術。這種新的電子系統實現技術促使工業界在近3年中發生了巨大的變化，為信息技術的應用提供堅實的基礎，因此，完全可以稱之為SOC革命。同時，SOC也為單片機技術提供了更廣闊的應用領域，使單片機應用技術發生了革命性的變化。