在各種不同類型的嵌入式系統中，以單片微控制器（Microcontroller）作為系統的主要控制核心所構成的單片嵌入式系統（國內通常稱為單片機系統）占據著非常重要的地位。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的原理、硬軟件設計、調試等應用方法。單片嵌入式系統的硬件基本構成可分成兩大部分：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成單片嵌入式系統的核心。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，比較模糊，但考慮到多年來國內習慣了單片機的叫法，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模集成電路芯片。但在芯片的內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/計數器、并行 I/O、串行 I/O 以及 A/D 轉換接口等），等眾多的功能部件。因此，一片芯片就構成了一個基本的微型計算機系統。由于單片機芯片的微小體積，極低的成本和面向控制的設計，使的它作為智能控制的核心器件被廣泛地應用于嵌入到工業控制、智能儀器儀表、家用電器、電子通信產品等各個領域中的電子設備和電子產品中。可以說，由單片機為核心構成的單片嵌入式系統已成為現代電子系統中最重要的組成部分。

　　嵌入式系統簡介 1.1.1 嵌入式計算機系統計算機的出現首先是應用于數值計算。隨著計算機技術的不斷發展，計算機的處理速度越來越快，存儲容量越來越大，外圍設備的性能越來越好，滿足了高速數值計算和海量數據處理的需要，形成了高性能的通用計算機系統。 1. 什么是嵌入式系統以往我們按照計算機的體系結構、運算速度、結構規模、適用領域，將其分為大型計算機、中型機、小型機和微型計算機，并以此來組織學科和產業分工，這種分類沿襲了約 40 年。近 20 年來，隨著計算機技術的迅速發展，以及計算機技術和產品對其它行業的廣泛滲透，使得以應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用和嵌入式應用將其分為通用計算機系統和嵌入式計算機系統。通用計算機具有計算機的標準形態，通過裝配不同的應用軟件，以類同面目出現，并應用在社會的各個方面。現在我們在辦公室里、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的形式隱藏在各種裝置、產品和系統中的。在許多的應用領域中，如工業控制、智能儀器儀表、家用電器、電子通信設備等電子系統和電子產品中，對計算機的應用有著不同的要求。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；面對對象的伺服驅動和控制。 （2） 嵌入到應用系統。體積小、低功耗、價格低廉，可方便地嵌入到應用系統和電子產品中。 （3） 能在工業現場環境中可靠運行。 （4） 優良的控制功能。對外部的各種模擬和數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。可以看出，滿足上述要求的計算機系統與通用計算機系統是不同的。換句話講，能夠滿足和適合以上這些應用的計算機系統與通用計算機系統在應用目標上有巨大的差異。我們將具備高速計算能力和海量存儲，用于高速數值計算和海量數據處理的計算機稱為通用計算機系統。而將面對工控領域對象，嵌入到各種控制應用系統、各類電子系統和電子產品中，實現嵌入式應用的計算機系統稱之為嵌入式計算機系統，簡稱嵌入式系統 （Embedded System）。特定的環境、特定的功能，要求計算機系統與所嵌入的應用環境成為一個統一的整體，并且往往要滿足緊湊、高可靠性、實時性好、低功耗等技術要求。對于這樣一種面向具體專用應用目標的計算機系統的應用，以及系統的設計方法和開發技術，構成了今天嵌入式系統的重要內涵，也是嵌入式系統發展成為一個相對獨立的計算機研究和學習領域的原因。