從無線電世界到單片機(jī)世界現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)革命，將世界經(jīng)濟(jì)從資本經(jīng)濟(jì)帶入到知識經(jīng)濟(jì)時代。在電子世界領(lǐng)域，從20世紀(jì)屮的無線電時代也進(jìn)入到21世紀(jì)以計算機(jī)技術(shù)為屮心的智能化現(xiàn)代電子系統(tǒng)吋代?，F(xiàn)代電子系統(tǒng)的基本核心是嵌入式計算機(jī)系統(tǒng)(簡稱嵌入式系統(tǒng))，而單片機(jī)是最典型、最廣泛、最普及的嵌入式系統(tǒng)。一、 無線電世界造就了幾代英才在20世紀(jì)五六十年代，最具代表的先進(jìn)的電子技術(shù)就是無線電技術(shù)，括無線電廣播、收音、無線通信(電報)、業(yè)余無線電臺、無線電定位、導(dǎo)航等遙測、遙控、遙信技術(shù)。罕期就是這些電子技術(shù)帶領(lǐng)著許多青少年步入了奇妙的電子世界，無線電技術(shù)展示了當(dāng)吋科技生活美妙的前景。電子科學(xué)開始形成了一門新興學(xué)科。無線電電子學(xué)、無線通信開始了電子世界的歷程。無線電技術(shù)不僅成為了當(dāng)吋先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的代表，而且從普及到專業(yè)的科學(xué)領(lǐng)域，吸引了廣大青少年，并使他們從屮找到了無窮的樂趣。從床頭的礦石收音機(jī)到超外差收音機(jī)；從無線電發(fā)報到業(yè)余無線電臺；從電話、電鈴到無線電操縱模型。無線電技術(shù)成為3吋青少年科普、科技教育最普及、最廣泛的內(nèi)容。至今，許多老一輩的工程師、專家、教授當(dāng)年都是無線電愛好者。無線電技術(shù)的無窮樂趣、無線電技術(shù)的全而訓(xùn)練，從電子學(xué)基本原理、電子兒器件基礎(chǔ)到無線電遙控、遙測、遙信電子系統(tǒng)制作，培養(yǎng)出了兒代科技英才。二、 從無線電時代到電子技術(shù)普及時代早期的無線電技術(shù)推動了電子技術(shù)的發(fā)展，其中最主要的是真空管電子技術(shù)向半導(dǎo)體電子技術(shù)的發(fā)展。半導(dǎo)體電子技術(shù)使有源器件實現(xiàn)了微小型化和低成本，使無線電技術(shù)有了更大普及和創(chuàng)新，并大大地開闊了許多非無線電的控制領(lǐng)域。半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展導(dǎo)致集成電路器件的產(chǎn)生，形成了近代電子技術(shù)的飛躍，電子技術(shù)從分立器件吋代走進(jìn)了電路集成吋代。電子設(shè)計工程師不再用分立的電子元器件設(shè)計電路單元，而直接選擇集成化的電路單元器件構(gòu)成系統(tǒng)。他們從電路單元設(shè)計屮解放出來，致力于系統(tǒng)設(shè)計，大大地解放了科技生產(chǎn)力，促進(jìn)了電子系統(tǒng)更大范圍的普及。半導(dǎo)體集成電路首先在基本數(shù)字邏輯電路上取得突破。大量數(shù)字邏輯電路，如門電路、計數(shù)器、定時器、移位寄存器以及模擬開關(guān)、比較器等，為電子數(shù)字控制提供了極佳的條件，使傳統(tǒng)的機(jī)械控制轉(zhuǎn)向電子控制。功率電子器件以及傳感技術(shù)的發(fā)展使原先以尤線電為屮心的電子技術(shù)開始轉(zhuǎn)向工程領(lǐng)域屮的機(jī)械系統(tǒng)的數(shù)字控制，檢測領(lǐng)域屮的信總采集，運(yùn)動機(jī)械對象的電氣伺服驅(qū)動控制。半導(dǎo)體及其集成電路技術(shù)將我們帶入了一個電子技術(shù)普及時代，無線電技術(shù)成為電子技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的一個部分。進(jìn)入20世紀(jì)70年代，大規(guī)模集成電路出現(xiàn)，促進(jìn)了常規(guī)的電子電路單元的專用電子系統(tǒng)發(fā)展。許多專爪電子系統(tǒng)單元變成了集成化器件，如收音機(jī)、電子鐘、計算器等，在這些領(lǐng)域的電子丁程師從電路、系統(tǒng)的精心設(shè)計、調(diào)試轉(zhuǎn)變?yōu)槠骷x擇、外陽丨器件適配工作。電子技術(shù)發(fā)展了，電子產(chǎn)品豐富了，電子工程師的難度減少了，但與此同時，無線電技術(shù)、電子技術(shù)的魅力卻削弱了。半導(dǎo)體集成電路的發(fā)展使經(jīng)典電子系統(tǒng)日趨完善，留在大規(guī)模集成電路以外的電子技術(shù)日益減少，電子技術(shù)沒有了往昔無線電時代的無窮樂趣和全面的工程訓(xùn)練。三、從經(jīng)典電子技術(shù)時代到現(xiàn)代電子技術(shù)時代進(jìn)入20世紀(jì)80年代，世紀(jì)經(jīng)濟(jì)中最重要的變革是計算機(jī)的產(chǎn)業(yè)革命。而計算機(jī)產(chǎn)業(yè)革命的最重要標(biāo)志則是計算機(jī)嵌入式應(yīng)爪的誕生。近代電子計算機(jī)是應(yīng)數(shù)值計算要求誕生的。在很長的時間內(nèi)，電子計算機(jī)都是以發(fā)展海量數(shù)值計算為己任。但是電子計算機(jī)表現(xiàn)出的邏輯運(yùn)算、處理、控制能力，吸引了電子控制領(lǐng)域的專家，他們要求發(fā)展能滿足控制對象要求，實現(xiàn)嵌入式應(yīng)爪的計算機(jī)系統(tǒng)。如果將滿足海量數(shù)據(jù)處理的計算機(jī)系統(tǒng)稱為通計算機(jī)系統(tǒng)，那么則可把嵌入到對象體系(如艦船、飛機(jī)、機(jī)車等)屮的計算機(jī)系統(tǒng)稱作嵌入式計算機(jī)。顯而易見，兩吝的技術(shù)發(fā)展方向是不同的。前齊要求海量數(shù)據(jù)存儲、吞吐、高速數(shù)據(jù)處理分析及傳輸：而后各要求在對象環(huán)境t可靠運(yùn)行，對外部物理參數(shù)的高速采集、邏輯分析處理和對外部對象的快速控制等。早期人們將通爪計算機(jī)加上數(shù)據(jù)采集單元、輸出驅(qū)動電路勉為其難地構(gòu)成一個熱處理爐的溫控系統(tǒng)。這樣的通爪計算機(jī)系統(tǒng)不可能為大多數(shù)電子系統(tǒng)采爪，而且要使通爪計算機(jī)系統(tǒng)滿足嵌入式應(yīng)用要求，必然影響高速數(shù)值處理技術(shù)的發(fā)展。為了解決計算機(jī)技術(shù)發(fā)展的矛盾，在20世紀(jì)70年代，半導(dǎo)體專家另辟蹊徑，完全按照電子系統(tǒng)的計算機(jī)嵌入式應(yīng)爪要求，將一個微型計算機(jī)的基本系統(tǒng)集成在一個芯片上，形成了早期的單片機(jī)(SingleChipMicrocomputer)。單片機(jī)問世后，在計算機(jī)領(lǐng)域屮開始出現(xiàn)了通爪計算機(jī)系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)的兩大分支。此后，無論是嵌入式系統(tǒng)，還是通用計算機(jī)系統(tǒng)都得到了飛速的發(fā)展。早期雖然有通用計算機(jī)改裝而成的嵌入式計算機(jī)系統(tǒng)，而真正意義上的嵌入式系統(tǒng)始于單片機(jī)的出現(xiàn)。因為單片機(jī)是專門為嵌入式應(yīng)用設(shè)計的，單片機(jī)只能實現(xiàn)嵌入式應(yīng)爪。單片機(jī)能最好地滿足嵌入式應(yīng)爪的環(huán)境要求，例如，芯片級的物理空間、大規(guī)模集成電路的低價位、良好的外陽丨接口總線和突出控制功能的指令系統(tǒng)。單片機(jī)有計算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)核，嵌入到電子系統(tǒng)屮，為電子系統(tǒng)智能化奠定了基礎(chǔ)。岡此，當(dāng)前單片機(jī)在電子系統(tǒng)屮的廣泛使爪，使經(jīng)典電子系統(tǒng)迅速過渡到智能化的現(xiàn)代電子系統(tǒng)。四、單片機(jī)開創(chuàng)了現(xiàn)代電子系統(tǒng)時代1單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)源于計算機(jī)的嵌入式應(yīng)用，早期嵌入式系統(tǒng)為通爪計算機(jī)經(jīng)改裝后嵌入到對象體系屮的各種電子系統(tǒng)，如艦船的自動駕駛儀，輪機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)等。嵌入式系統(tǒng)首先是一個計算機(jī)系統(tǒng)，其次它被嵌入到對象體系屮、在對象體系屮實現(xiàn)對象要求的數(shù)據(jù)采集、處理、狀態(tài)顯示、輸出控制等功能，由于嵌入在對象體系小，嵌入式系統(tǒng)的計算機(jī)沒有計算機(jī)的獨(dú)立形式及功能。單片機(jī)完全是按照嵌入式系統(tǒng)要求設(shè)計的，因此蘋片機(jī)是最典型的嵌入式系統(tǒng)。早期的單片機(jī)只是按嵌入式應(yīng)爪技術(shù)要求設(shè)計的計算機(jī)單芯片集成，故名單片機(jī)。隨后，單片機(jī)為滿足嵌入式應(yīng)爪要求不斷增強(qiáng)其控制功能與外陽丨接口功能，尤其是突出控制功能，因此國際上己將單片機(jī)正名為微控制器(MCU，MicrocontrollerUnit)。2單片機(jī)構(gòu)成的現(xiàn)代電子系統(tǒng)將成為主流電子系統(tǒng)單片機(jī)是器件級計算機(jī)系統(tǒng)，它可以嵌入到任何對象體系屮去，實現(xiàn)智能化控制。小到微型機(jī)械，如手表、助聽器。集成器件級的低價位，低到兒元、十兒元，足以使單片機(jī)普及到許多民用家電、電子玩具屮去。單片機(jī)構(gòu)成的現(xiàn)代電子系統(tǒng)已深入到各家各戶，正改變我們的生活，如家庭屮的音響、電視機(jī)、洗衣機(jī)、微波爐、電話、防盜系統(tǒng)、空調(diào)機(jī)等。單片機(jī)革新了原有電子系統(tǒng)，如微波爐采/]]單片機(jī)控制后，可方便地進(jìn)行時鐘設(shè)置、程序記憶、功率控制?，空調(diào)機(jī)采/]]單片機(jī)后不但遙控參數(shù)設(shè)置方便，運(yùn)行狀態(tài)自動變換，還可實現(xiàn)變頻控制。R前許多家用電器如VCD、DVD只有年片機(jī)出現(xiàn)后才可能實現(xiàn)其功能。3嵌入式系統(tǒng)帶動了整個電子產(chǎn)業(yè)目前電子元器件產(chǎn)業(yè)除了微處理器、嵌入式系統(tǒng)器件外，大多是圍繞現(xiàn)代電子系統(tǒng)配套的元器件產(chǎn)業(yè)，例如滿足人機(jī)交互的按鍵，LED/LCD顯示驅(qū)動、LED/LCD顯示單元、語音集成器件等，滿足數(shù)據(jù)采集通道要求的數(shù)字傳感器、ADC、數(shù)據(jù)采集模塊、信號調(diào)理模塊等，滿足伺服驅(qū)動控制的DAC、固體繼電器、步進(jìn)電機(jī)控制器、變頻控制單元等，滿足通信要求的各種總線驅(qū)動器、電平轉(zhuǎn)換器等。世界電子元器件在嵌入式系統(tǒng)帶動下，沿著充分滿足嵌入式應(yīng)爪的現(xiàn)代電子系統(tǒng)要求發(fā)展。這就使原來經(jīng)典電子系統(tǒng)的天地愈來愈小。電子系統(tǒng)屮的各類從業(yè)人員應(yīng)盡早轉(zhuǎn)向現(xiàn)代電子系統(tǒng)的康莊大道。五、單片機(jī)將造就新一代電子精英如果說五十年代起，無線電世界造就了兒代精英，那么_當(dāng)今的單片機(jī)世界將會造就出新一代電子精英。1單片機(jī)帶你進(jìn)入智能化電子領(lǐng)域若將經(jīng)典電子系統(tǒng)尚作一個傯死的電子系統(tǒng)，那么智能化的現(xiàn)代電子系統(tǒng)則是一個具有“生命”的電子系統(tǒng)。單片機(jī)應(yīng)爪系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)給予電子系統(tǒng)“身軀”，單片機(jī)應(yīng)爪系統(tǒng)的應(yīng)用程序賦予其“生命”。例如，在設(shè)計智能化儀器顯示器的顯示功能時，可在開機(jī)時顯示系統(tǒng)自檢結(jié)果，米進(jìn)入工作時顯示各種待機(jī)狀態(tài)，儀器運(yùn)行時顯示運(yùn)行過程，工作結(jié)束后可顯示尚前結(jié)果、自檢結(jié)果、原始數(shù)據(jù)、各種處理報表等。在無人值守時，可給定各種行動運(yùn)行功能。電子系統(tǒng)的智能化為無止境境界，常常不需硬件資源的增添就能實現(xiàn)各種翻新功能。這也是當(dāng)前許多家爪電器功能大量增設(shè)的岡素之一。2單片機(jī)帶你進(jìn)入計算機(jī)工控領(lǐng)域21世紀(jì)是全人類進(jìn)入計算機(jī)時代的世紀(jì)，許多人不是在制造計算機(jī)便是在使用計算機(jī)。在使用計算機(jī)的人們屮，只有從事嵌入式系統(tǒng)應(yīng)爪的人才真正地進(jìn)入到計算機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)部軟、硬件體系屮，才能真正領(lǐng)會計算機(jī)的智能化本質(zhì)并掌握智能化設(shè)計的知識。從學(xué)習(xí)單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)入手是_當(dāng)今培養(yǎng)計算機(jī)應(yīng)用軟、硬件技術(shù)人才的最佳道路之一。3單片機(jī)帶你進(jìn)入最具魅力的電子世界獨(dú)具魅力的單片機(jī)能使你體會到電腦的真諦，你可以讓單片機(jī)親自動手設(shè)計智能玩具，可以設(shè)計不同的應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)不同的功能。既有硬件制作乂有軟件設(shè)計，既動腦、乂動手。初級水平可開發(fā)智能玩具，爪宏指令編程。屮級水平可開發(fā)一些智能控制器，如電腦鼠、智能車、各種遙控模型。高級水平可開發(fā)機(jī)器人，如機(jī)器人足球賽，開發(fā)工業(yè)控制單元，網(wǎng)絡(luò)通信等，并爪匯編語言或高級語言設(shè)計應(yīng)用程序。園繞單片機(jī)及嵌入式系統(tǒng)形成的電子產(chǎn)業(yè)的米來，將會為電子愛好齊提供廣闊的天地，一個比當(dāng)年無線電世界更廣闊、更豐富、更持久、更具魅力的電子世界。投身到單片機(jī)世界來，將使你一生受益。單片機(jī)攻擊技術(shù)目前，攻擊蘋片機(jī)主要有四種技術(shù)，分別是：(1) 軟件攻擊該技術(shù)通常使用處理器通信接口并利ra協(xié)議、加密算法或這些算法屮的安全漏洞來進(jìn)行攻擊。軟件攻擊取得成功的一個典型事例是對早期ATMELAT89C系列蘋片機(jī)的攻擊。攻擊齊利用了該系列單片機(jī)擦除操作時序設(shè)計上的漏洞，使爪自編程序在擦除加密鎖定位后，停止下一步擦除片內(nèi)程序存儲器數(shù)據(jù)的操作，從而使加過密的單片機(jī)變成沒加密的蘋片機(jī)，然后利爪編程器讀出片內(nèi)程序。(2) 電子探測攻擊該技術(shù)通常以高時間分辨率來監(jiān)控處理器在正常操作時所有電源和接口連接的模擬特性，并通過監(jiān)控它的電磁輻射特性來實施攻擊。因為單片機(jī)是一個活動的電子器件，當(dāng)它執(zhí)行不同的指令時，對應(yīng)的電源功率消耗也和應(yīng)變化。這樣通過使爪特殊的電子測量儀器和數(shù)學(xué)統(tǒng)計方法分析和檢測這些變化，即可獲取單片機(jī)屮的特定關(guān)鍵信息。(3) 過錯產(chǎn)生技術(shù)該技術(shù)使用異常工作條件來使處理器出錯，然后提供額外的訪問來進(jìn)行攻擊。使爪最廣泛的過錯產(chǎn)生攻擊手段包括電壓沖擊和時鐘沖擊。低電壓和高電伍攻擊可爪來禁止保護(hù)電路工作或強(qiáng)制處理器執(zhí)行錯誤操作。時鐘瞬態(tài)跳變也許會復(fù)位保護(hù)電路而不會破壞受保護(hù)信號。電源和時鐘瞬態(tài)跳變可以在菜些處理器屮影響單條指令的解碼和執(zhí)行。(4) 探針技術(shù)該技術(shù)是直接暴露芯片內(nèi)部連線，然后觀察、操控、干擾單片機(jī)以達(dá)到攻擊目的。為了方便起見，人們將以上四種攻擊技術(shù)分成兩類，一類是侵入型攻擊（物理攻擊），這類攻擊需要破壞封裝，然后借助半導(dǎo)體測試設(shè)備、顯微鏡和微定位器，在專門的實驗室花上兒小時甚至兒周時間才能完成。所有的微探針技術(shù)都屬于侵入型攻擊。另外三種方法基于非侵入型攻擊，被攻擊的單片機(jī)不會被物理損壞。在某些場合非侵入型攻擊是特別危險的，但是因為非侵入型攻擊所需設(shè)備通常可以自制和升級，因此非常廉價。大部分非侵入型攻擊需要攻擊各具備良好的處理器知識和軟件知識。與之相反，侵入型的探針攻擊則不需要太多的初始知識，而且通常可用一整套和似的技術(shù)對付寬范圍的產(chǎn)品。單片機(jī)侵入型攻擊的一般過程侵入型攻擊的第一步是揭去芯片封裝。有兩種方法可以達(dá)到這一H的:第一種是完全溶解掉芯片封裝，暴露金屬連線。第二種是只移掉硅核上面的塑料封裝。第一種方法需要將芯片綁定到測試夾具上，借助綁定臺來操作。第二種方法除了需要具備攻擊苒一定的知識和必要的技能外，還需要個人的智慧和耐心，但操作起來和對比較方便。芯片上面的塑料可以用小刀揭開，芯片周陽丨的環(huán)氧樹脂可以用濃硝酸腐蝕掉。熱的濃硝酸會溶解掉芯片封裝而不會影響芯片及連線。該過程一般在非常干燥的條件下進(jìn)行，因為水的存在可能會侵蝕己暴露的鋁線連接。接著在超聲池里先爪內(nèi)酮清洗該芯片以除去殘余硝酸，然后爪清水清洗以除去鹽分并干燥。沒有超聲池，一般就跳過這一步。這種情況下，芯片表面會有點(diǎn)臟，但是不太影響紫外光對芯片的操作效果。最后一步是尋找保護(hù)熔絲的位置并將保護(hù)熔絲暴露在紫外光下。一般用一臺放大倍數(shù)至少100倍的顯微鏡，從編程電ffi輸入腳的連線跟蹤進(jìn)去，來尋找保護(hù)熔絲。若沒有顯微鏡，則采用將芯片的不同部分暴露到紫外光下并觀察結(jié)果的方式進(jìn)行簡單的搜索。操作時應(yīng)爪不透明的紙片覆蓋芯片以保護(hù)程序存儲器不被紫外光擦除。將保護(hù)熔絲暴露在紫外光下5-10分鐘就能破壞掉保護(hù)位的保護(hù)作爪，之后，使用簡單的編程器就可直接讀出程序存儲器的內(nèi)容。對于使用了防護(hù)層來保護(hù)EEPR0M單元的單片機(jī)來說，使用紫外光復(fù)位保護(hù)電路是不可行的。對于這種類型的單片機(jī)，一般使用微探針技術(shù)來讀取存儲器內(nèi)容。在芯片封裝打開后，將芯片置于顯微鏡下就能夠很容易的找到從存儲器連到電路其它部分的數(shù)據(jù)總線。由于某種原因，芯片鎖定位在編程模式下并不鎖定對存儲器的汸問。利爪這一缺陷將探針放在數(shù)據(jù)線的上面就能讀到所有想要的數(shù)據(jù)。在編程模式下，重啟讀過程并連接探針到另外的數(shù)據(jù)線上就可以讀出程序和數(shù)據(jù)存儲器中的所有信息。還有一種可能的攻擊手段是借助顯微鏡和激光切割機(jī)等設(shè)備來尋找保護(hù)熔絲，從而尋查和這部分電路和聯(lián)系的所有信號線。由于設(shè)計有缺陷，因此，只要切斷從保護(hù)熔絲到其它電路的某一根信號線，就能禁止整個保護(hù)功能。由于某種原因，這根線離其它的線非常遠(yuǎn)，所以使爪激光切割機(jī)完全可以切斷這根線而不影響臨近線。這樣，使爪簡單的編程器就能直接讀出程序存儲器的內(nèi)容。雖然大多數(shù)普通單片機(jī)都具有熔絲燒斷保護(hù)單片機(jī)內(nèi)代碼的功能，但由于通用低捫的單片機(jī)并非定位于制作安全類產(chǎn)品，因此，它們往往沒有提供有針對性的防范措施且安全級別較低。加上單片機(jī)應(yīng)爪場合廣泛，銷售量大，廠商間委托加工與技術(shù)轉(zhuǎn)讓頻繁，大量技術(shù)資料外瀉，使得利用該類芯片的設(shè)計漏洞和廠商的測試接口，并通過修改熔絲保護(hù)位等侵入型攻擊或非侵入型攻擊手段來讀取單片機(jī)的內(nèi)部程序變得比較容易。常用單片機(jī)芯片簡介STC單片機(jī)STC公司的單片機(jī)主要是基于8051內(nèi)核，是新一代增強(qiáng)型年片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051,速度快8012倍，帶ADC，4路PWM，雙串口，有全球唯一ID號，加密性好，抗干擾強(qiáng).PIC單片機(jī)：是MICROCHIP公司的產(chǎn)品，其突出的特點(diǎn)是體積小，功耗低，精簡指令集，抗干擾性好，可靠性高，有較強(qiáng)的模擬接口，代碼保密性好，大部分芯片有其兼容的FLASH程序存儲器的芯片.EMC單片機(jī)：是臺灣義降公司的產(chǎn)品，有很大一部分與PIC8位單片機(jī)兼容，且相兼容產(chǎn)品的資源和對比PIC的多，價格便宜，有很多系列可選，但抗干擾較差.ATMEL單片機(jī)(51單片機(jī))：ATMEI公司的8位單片機(jī)有AT89、AT90兩個系列，AT89系列是8位Flash單片機(jī)，與8051系列單片機(jī)和兼容，靜態(tài)時鐘模式;AT90系列單片機(jī)是增強(qiáng)RISC結(jié)構(gòu)、全靜態(tài)工作方式、內(nèi)載在線可編程Flash的蘋片機(jī)，也叫AVR單片機(jī).PHLIPIS51PLC系列單片機(jī)(51單片機(jī))：PHILIPS公司的蘋片機(jī)是基于80C51內(nèi)核的單片機(jī)，嵌入了掉電檢測、模擬以及片內(nèi)RC振蕩器等功能，這使51LPC在高集成度、低成本、低功耗的應(yīng)爪設(shè)計屮可以滿足多方面的性能要求.HOLTEK單片機(jī)：臺灣盛揚(yáng)半導(dǎo)體的單片機(jī)，價格便宜，種類較多，但抗干擾較差，適/]]于消費(fèi)類產(chǎn)品.TI公司單片機(jī)(51單片機(jī))：德州儀器提供了TMS370和MSP430兩大系列通/!]單片機(jī).TMS370系列年片機(jī)是8位CMOS年片機(jī)，具有多種存儲模式、多種外陽丨接口模式，適爪于復(fù)雜的實時控制場合;MSP430系列年片機(jī)是一?種超低功耗、功能集成度較高的16位低功耗單片機(jī)，特別適爪于要求功耗低的場合是臺灣松翰公司的單片，大多為8位機(jī)，有一部分與PIC8位蘋片機(jī)兼容，價格便宜，系統(tǒng)時鐘分頻可選項較多，有PMWADC內(nèi)振內(nèi)部雜訊濾波。缺點(diǎn)RAM空間過小，抗干擾較好。FromtheworldofradiointheworldtoasinglechipModerncomputertechnology,industrialrevolution,theworldeconomyfromthecapitalintotheeconomytoknowledgeeconomy.Fieldintheelectronicworld,fromthe20thcenturyintotheeraofradiotocomputertechnologyinthe21stcenturyasthecenteroftheintelligentmoderneraofelectronicsystems.Thebasiccoreofmodernelectronicsystemsareembeddedcomputersystems(referredtoasembeddedsystems),whilethemicrocontrolleristhemosttypicalandmostextensiveandmostpopularembeddedsystems.First,radiohascreatedgenerationsofexcellenceintheworldFiftiesandsixtiesinthe20thcentury,themostrepresentativeoftheadvancedelectronictechnologyiswirelesstechnology，includingradiobroadcasting，radio,wirelesscommunications(telegraph),AmateurRadio,radiopositioning，navigationandothertelemetry，remotecontrol,remotetechnology.Earlythattheseelectronictechnologyledmanyyoungpeopleintothewonderfuldigitalworld,radioshowwasawonderfullife，theprospectsforscienceandtechnology.Electronicsbegantoformanewdiscipline.Radioelectronics,wirelesscommunicationsbegane-worldjourney.Radiotechnologynotonlyasarepresentativeofadvancedscienceandtechnologyatthattime,butalsofrompopulartoprofessionalfieldsofscience,attractingtheyoungpeopleandenablethemtofindalotoffun.Orefromthebedsidetothesuperheterodyneradioradio;reportissuedfromtheradioamateurradiostations;fromthetelephone,electricbelltotheradiocontrolmodel.Becamepopularyouthradiotechnology,scienceandtechnologyeducationisthemostpopularandmostextensivecontent.Sofar,manyoftheoldergenerationofengineers，experts,Professoroftheyearareradioenthusiasts.Funradiotechnology，radiotechnology，comprehensivetraining,frombasicprinciplesofelectronics,electroniccomponentstotheradio-basedremotecontrol,telemetry,remoteelectronicsystems,hastrainedseveralgenerationsoftechnologicalexcellence.Second,fromthepopularityoftheradioeratoeraofelectronictechnologyTheearlyradiotechnologytopromotethedevelopmentofelectronictechnology,mostnotablyelectronicvacuumtubetechnologytosemiconductorelectronictechnology.Semiconductortechnologytorealizetheactivedeviceminiaturizationandlowcost,somorepopularwithradiotechnologyandinnovation,andtogreatlybroadenthenumberofnon-radio-controlareas.Thedevelopmentofsemiconductortechnologyleadtotheproductionofintegratedcircuit,formingthemodemelectronictechnologyleapfromdiscreteelectronicsintotheeraoferaofintegratedcircuits.Electronicdesignengineersnolongerusethediscreteelectroniccomponentsdesignedcircuitmodules，anddirectselectionofintegratedcircuitcomponentsconstituteasinglesystem.Theyfreedthedesignofthecircuitunitdedicatedtosystemdesign,greatlyliberatingtheproductiveforcesofscienceandtechnology,promotethewiderspreadofelectronicsystems.Semiconductorintegratedcircuitsinthebasicdigitallogiccircuitsfirstbreakthrough.Alargenumberofdigitallogiccircuits，suchasgates,counters,timers,shiftregisters，andanalogswitches，comparators，etc.，fortheelectronicdigitalcontrolprovidesexcellentconditionsforthetraditionalmechanicalcontroltoelectroniccontrol.Powerelectronicdevicesandsensortechnologytomaketheoriginaltotheradioasthecenterofelectronictechnologyturnedtomechanicalengineeringinthefieldofdigitalcontrolsystems,testinginthefieldofinformationcollection,movementofelectricalmechanicalservodrivecontrolobject.Semiconductorandintegratedcircuittechnologywillbringusauniversalageofelectronictechnology,wirelesstechnologyasthefieldofelectronictechnologyapartof.70yearsintothe20thcentury,largescaleintegratedcircuitappearedtopromotetheconventionalelectroniccircuitunit-specificelectronicsystemsdevelopment.Manyelectronicsystemsunitintoadedicatedintegrateddevicessuchasradios,electronicclocks,calculators,electronicengineersintheseareasfromthecircuit，thesystemdesignedtodebugintothedeviceselection,peripheraldeviceadapterwork.Electronictechnology，andelectronicproductsenriched，electronicengineerstoreducethedifficulty,butatthesametime,radiotechnology,electronictechnologyhasweakenedthecharm.Thedevelopmentofsemiconductorintegratedcircuitsclassicalelectronicsystemsarematuring,remaininthelargescaleintegratedcircuitotherthantheshrinkingofelectronictechnology,electronictechnologyisnottheolddaysofradiofuntimesandcomprehensiveengineeringtraining.Third,fromtheclassiceraofelectronictechnologytomodernelectronictechnologyofthetimes80yearsintothe20thcentury,thecenturyofeconomicchangeisthemostimportantrevolutioninthecomputer.Thecomputerrevolutioninthemostimportantsignisthebirthofthecomputerembeddedapplications.Moderncomputernumericalrequirementsshouldbebom.Alongperiodoftime,istodevelopthemassivecomputernumericalduty.Butthecomputershowsthelogicoperation，processing，control,attractingexpertsinthefieldofelectroniccontrol,theywantdevelopmenttomeetthecontrolobjectrequirementsofembeddedapplications,computersystems.Ifyoumeetthemassivedata-processingcomputersystemknownasgeneral-purposecomputersystem，thenthesystemcanbetheembeddedobject(suchasships，aircraft，motorcycles,etc.)inacomputersystemcalledtheembeddedcomputer.Clearly,boththedirectionoftechnologydevelopmentaredifferent.Theformerrequiresmassivedatastorage,handling,processingandanalysisofhigh-speeddatatransmission;whilethelatterrequiresreliableoperationinthetargetenvironment,theexternalphysicalparametersonhigh-speedacquisition,analysisandprocessinglogicandtherapidcontrolofexternalobjects.Itwilladdanearlygeneral-purposecomputerdataacquisitionunit,theoutputdrivercircuitreluctancetoformaheattreatmentfurnacetemperaturecontrolsystem.Thisgeneral-purposecomputersystemisnotpossibleformostoftheelectronicsystemused,andtomakegeneral-purposecomputersystemmeetstherequirementsofembeddedapplications,willinevitablyaffectthedevelopmentofhigh-speednumericprocessing.Inordertosolvethecontradictionbetweenthedevelopmentofcomputertechnology，inthe20thcentury70s，semiconductorexpertsanotherway,infullaccordancewiththeelectronicsystemembeddedcomputerapplicationrequirements,amicro-computerfsbasicsystemonachip,theformationoftheearlySCM(SingleChipMicrocomputer).Aftertheadventofsinglechipinthecomputerindustrybegantoappearinthegeneral-purposecomputersystemsandembeddedsystemsthetwobranches.wSincethen,boththeembeddedsystem,orgeneral-purposecomputersystemshavebeendevelopedrapidly.Althoughtheearlygeneral-purposecomputerconvertedtheembeddedcomputersystems,andrealembeddedsystembeganintheemergenceofwSCM.Becausethemicrocontrollerisdesignedspecificallyforembeddedapplications,theMCUcanonlyachieveembeddedapplications.MCUembeddedapplicationsthatbestmeetenvironmentalrequirements,forexample,chip-levelphysicalspace,large-scaleintegratedcircuitslow-cost,goodperipheralinterfacebusandoutstandingcontrolofinstruction.Acomputersystemmicrocontrollercore,embeddedelectronicsystems,intelligentelectronicsystemsforthefoundation.Therefore,thecurrentsinglechipelectronicsysteminwidespreaduseofelectronicsystemstoenablerapidtransitiontotheclassicalmodernintelligentelectronicsystems-4,singlechiptocreatethemoderneraofelectronicsystemsAmicrocontrollerandembeddedsystemsEmbeddedcomputersystemsfromembeddedapplications,embeddedsystemsforearlygeneral-purposecomputeradaptedtotheobjectsystemembeddedinavarietyofelectronicsystems，suchastheship’sautopilot，enginemonitoringsystems.Embeddedsystemisprimarilyacomputersystem，followedbyitbeingembeddedintotheobjectsystem,objectsintheobjectsystemtoachieverequireddatacollection，processing，statusdisplay,theoutputcontrolfunctions，asembeddedintheobjectsystem,embeddedsystemcomputerdoesnothaveanindependentformandfunctionofthecomputer.wSCMisentirelyinaccordancewiththerequirementsofembeddedsystemdesign，soSCMisthemosttypicalembeddedsystems.wSCMistheearlyapplicationoftechnicalrequirementsinaccordancewiththedesignofembeddedcomputerchipintegration,hencethenamesinglechip.Subsequently,theMCUembeddedapplicationstomeetthegrowingdemandsofitscontrolfunctionsandperipheralinterfacefunctions，inparticular，highlightthecontrolfunction，sohasinternationalnamethesinglechipmicrocontroller(MCU,MicrocontrollerUnit).2MCUmodernelectronicsystemsconsistingofelectronicsystemswillbecomemainstreamMCUisadevice-levelcomputersystems,itcanbeembeddedintoanyobjectsystemtoachieveintelligentcontrol.Smalltomicro-machinery,suchaswatches,hearingaids.Low-costintegrateddevice-level,low-toafewdollars，tendollars,enoughtospreadtomanycivilianSCMappliances,electronictoystogo.SCMconstitutesamodernelectronicsystemshasin-depthtothehouseholds,arechangingourlives，suchashomeaudio,televisions，washingmachines，microwaveovens,telephones，securitysystems,andairconditioners.SCMinnovationtheoriginalelectronicsystems,suchasmicrowaveovensuseSCM，itcaneasilysettheclock，theprogrammemory,powercontrol;airconditionerafteruseofSCMisnotonlyconvenientforremoteparametersetting,runningautomaticallytransform,frequencycontrolcanbeachievedAtpresent，manyhouseholdappliancessuchasVCD，DVDonlysinglechiptoachieveitsfunctionmayoccurbefore.3EmbeddedSystemsledtheentireelectronicsindustryCurrentelectroniccomponentsindustry,inadditiontomicroprocessors，embeddedsystemdevices,themostmodernelectronicsystemsaroundthesupportingcomponentsindustries，suchaskeysusedtomeetthehuman-computerinteraction,LED/LCDdisplaydrivers,LED/LCDdisplayunits,voiceintegrateddevice，etc.，tomeettherequirementsofdataacquisitionchanneldigitalsensor，ADC，dataacquisitionmodule,signalconditioningmodulestomeettheservodrivecontrolintheDAC，solidstaterelays，steppermotorcontroller，frequencycontrolunit，etc.，tomeetthecommunicationrequirementsvariousbusdriver,levelconverters.Electroniccomponentsintheembeddedsystemsworld,drivenbyembeddedapplicationsalongfullymeetrequirementsofmodemelectronicsystemsdevelopment.Thismakestheoriginalclassicworldofincreasinglysmallelectronicsystems.Practitionersinthevariouselectronicsystemstomodernelectronicsystemsasearlyaspossibletostay.5,SCMwillcreateanewgenerationofelectroniceliteIfthe50’s，radiohascreatedseveralgenerationsoftheworldelite,thentoday’sSCMwillcreateanewgenerationofe-worldelite.AsinglechipwithyoutotheintelligentelectronicsIfweasadeadclassicelectronicsystemelectronicsystem,thentheintelligentmodemelectronicsystemsisaf,IifeMoftheelectronicsystem.ApplicationSystemofhardware,electronicsystems,"body”，microcontrollerapplications,theapplicationgivesitf,Iife.MForexample,inthedesignofintelligentmachinesmonitordisplay,itcanbootthesystemself-testresultsshow,nottoentertheworkshowsavarietyofstand-bystate，equipmentrun-timedisplayrunningprocesses,workcanbedisplayedaftertheendofthecurrentresults,selfresults,rawdata，reportsandothervariousprocessing.Unattended,itcanrunautomaticallygivenavarietyoffunctions.Intelligentelectronicsystemsfortheendlessrealm，oftenwithoutadditionalhardwareresourcescanachieveallkindsofrenovatedfunction.Itisalsopresentinmanyhouseholdappliancesfeaturealargenumberofadditionalfactors.2 singlechipcomputerwithyoutotheindustrialareaThe21stcenturyisthecenturyofhumanityintothecomputerage,manypeoplearenotusedinthemanufactureofcomputeristhecomputer.Peopleusingthecomputer,onlythepeopleengagedinembeddedsystemapplicationsreallyintotheinternalcomputersystemhardwareandsoftwaresystems,canwetrulyunderstandthenatureofthecomputer'sintelligenceandgrasptheknowledgeofintelligentdesign.MCUapplicationsstartingfromthelearningtechnologyapplicationsintoday’scomputersoftwaretraining,hardwareandtechnicalpersonnelofoneofthebestroads.3 SCMbringyouintothemostattractiveinthedigitalworldCharmingsinglechiptoenableyoutoexperiencethetruemeaningofthecomputer,youcandesignintelligentmicrocontrollerhands-ontoys，differentapplicationscanbedesignedtoachievedifferentfunctions.Bothsoftwaredesignandhardwaremakingthere,bothmentalandphysical,butalsohands.Primarylevelcandevelopintelligenttoys,withmacroprogramming.Intermediatelevelscandevelopsomeintelligentcontroller,suchascomputermouse,smartcars,allkindsofremotecontrolmodel.Highlevelscanbedevelopedrobots，suchasrobotsoccer,thedevelopmentofindustrialcontrolunits,networkcommunications,andhigh-levellanguagewithassemblylanguageordesignapplication.Microcontrollerandembeddedsystemsaroundtheformationofthefutureoftheelectronicsindustry,willprovideavastworldofelectronicfans，anevenbroaderthanthecurrentwirelessworld,richer，moredurable,moreattractiveinthedigitalworld.Plungeintothemicrocontrollerintheworldto,willbenefityourlife.MCUAttacksCurrently,therearefoursinglechipattacktechnique,namely:(1) softwareattackThetechnologyiscommonlyusedprocessorcommunicationinterfaceanduseprotocol,encryptionalgorithmorthealgorithmofsecurityvulnerabilitiestoattack.ThesuccessofsoftwareattackisatypicalexampleoftheearlyATMELAT89CMCUattacks.Attackersinglechiperaseoperationofthetimingdesignflaw,erasetheencryptionusedbyourselveslockedinplace,thenextstopon-chipprogrammemorydataeraseoperation，thusbringingintotoocloseasinglechipSCMnotencrypted,andthenusetheprogrammertoreadoutchipprogram.(2) electronicdetectionofattacksThetechnologyisusuallyahightimeresolutiontomonitortheprocessorduringnormaloperationofallpowerandinterfacesimulationfeatures,andbymonitoringtheelectromagneticradiationcharacteristicsofittoattack.BecausewSCMisanactiveelectronicdevice,whenitexecutesadifferentcommand,thecorrespondingchangesinthepowerconsumptionaccordingly.Thisthroughtheuseofspecialelectronicmeasuringinstrumentsandmathematicalstatisticalanalysisanddetectionofthesechanges,youcanaccesskeyinformationspecificmicrocontroller.(3) faultgenerationtechnologyAbnormalworkingconditionsofthetechnologyusedtomaketheprocessorerrors,andprovideadditionalaccesstoattack.Producethemostwidelyusedmeansofattack,includingthefaultoftheimpactandtheclockvoltageshock.Lowvoltageandhighvoltageprotectioncircuitattackcanbeusedtoprohibittheworkofprocessorexecutionerrorsorenforcementaction.Clocktransitionmayresetthetransientprotectioncircuitwillnotdamagetheprotectedinformation.Powerandclocktransientstransitioneffectsincertainsingle-processorinstructiondecodingandexecution.(4) probeThistechnologyisdirectlyexposedtochipconnection,andthenobserve,manipulate,interferewithsinglechiptoachievetheattackpurpose.Forconvenience,thesefourpeoplewillattacktechniquesaredividedintotwocategoriesistheintrusiontypeattack(physicalattack),suchattackrequiresdestructionofpackage，thenusesemiconductortestequipment,microscopesandmicro-positioningdevice,inaspeciallaboratoryspendhoursorevenweekstocomplete.Allofthemicro-probetechniquesareinvasivetypeattack.Theotherthreemethodsarenon-invasivetypeattack,attacktheMCUwillnotbephysicaldamage.Insomecases，non-invasive-typeattacksareparticularlydangerous,butbecauseofnon-invasivetypeattackscanusuallybemadeandthenecessaryequipmenttoupgrade,soitischeap.Mostnon-invasivetypeattackrequirestheattackerhaveagoodknowledgeofprocessorsandsoftwareknowledge.Incontrast,theinvasivetypeofprobedonotneedtoomuchoftheinitialattackofknowledge,andusuallyasetofsimilartechnologyavailabletodealwithawiderangeofproductsMCUgeneralprocessofinvasion-typeattackInvasivetypeofattackisthrownoffitsfirstchippackage.Therearetwowaystoachievethisgoal:thefirstoneiscompletelydissolvedoutchippackage,exposedmetalconnections.Thesecondisonlyremovedtothetopoftheplasticpackagesiliconcore.Thefirstmethodistheneedtobindtothetestfixtureonthechip,usingbindTaiwantooperate.Thesecondmethodrequirestheattackerinadditiontoacertaindegreeofknowledgeandnecessaryskills，butalsothewisdomandpatience,butoperaterelativelyeasy.Abovetheplasticchipscanbeopenedwithaknife，epoxyaroundthechipcanbeerodedbyconcentratednitricacid.Hotconcentratednitricacidwilldissolveoutwithoutaffectingthechip,chippackagingandconnection.Thisprocessusuallyverydryconditions，becausethepresenceofwatermayerodethealuminumwireconnectionshavebeenexposed.Then，inultrasoniccleaningofthepoolfirstchipwithacetonetoremoveresidualnitricacid,thenwashedwithwatertoremovesaltanddried.Noultrasoundpool，aregenerallyskipthisstep.Thiscase，thechipsurface,abitdirty,butdonotaffecttheoperationofUVeffectsonthechip.ThefinalstepistofindthelocationoftheprotectionfuseandfuseprotectionunderexposuretoUVlight.Generaluseatleasta100timesmagnificationmicroscope,fromtheprogrammingvoltageinputpinoftheconnectiontrackingin，tofindprotectionfuse.Ifthereisnomicroscope,theuseofdifferentpartsofthechipisexposedtoultravioletlightandobservetheresultsunderthesimplesearchmode.Operationappliedopaquepapercovertoprotecttheprogrammemorychipsarenoterasedbyultravioletlight.WillprotectthefuseexposedunderUVlight5to10minutestodestroytheprotectionbitoftheprotectiveeffect,useasimpleprogrammercandirectlyreadthecontentsofprogrammemory.TheuseoftheprotectivelayertoprotecttheMCUEEPROMcell,usingultravioletlightresetprotectioncircuitisnotfeasible.ForthistypeofMCU,thegeneraluseofmicro-probetechnologytoreadthememorycontents.Inthechippackageisopened,thechipplacedunderthemicroscopecaneasilyfindfromthememorycircuitconnectedtootherpartsofthedatabus.Forsomereason,thechiplock-bitprogrammingmodeisnotlockedinthememoryofthevisit.Advantageofthisflawonthedatalinestoprobetheabovedatacanbereadallyouwant.Inprogrammingmode,restarttheprocessofreadingandconnectprobetotheotherdatacanbereadonlineprogramanddatamemory,alloftheinformation.Thereisalsoapossiblemeansofattackistheuseofmicroscopyandlasercuttingmachinesandotherequipmenttofindthefuseprotectiontothispartofthecircuittracingandlinkingallthesignallines.Becauseofthedesigndefects,solongascutofffromothercircuitprotectionfusetoaonesignalline,youcanbantheentireprotection.Forsomereason,thisthreadisveryfarfromtheotherline,sotheuseoflasercuttingmachinecancutthewirewithoutaffectingtheadjacentline.Int