任务一 智能终端设备的开发流程
【任务描述】
在目前物联网技术广泛应用的背景下，智能电子设备基本上都是作为网络终端而存在的。了解智能终端的开发原理和过程，了解开发方法和开发平台工具。
【计划与实施】
1.完成智能终端开发流程任务书，见表2-1。
表2-1 了解智能终端任务书
2.你所了解的智能终端设备有哪些？
【任务资讯】
一、什么是智能终端设备
一般而言，智能终端是一类嵌入了微型计算机系统的电子设备，因此其体系结构框架与嵌入式系统体系结构是一致的；同时，智能终端作为嵌入式系统的一个应用方向，其应用场景设定较为明确，因此，其体系结构比普通嵌入式系统结构更加明确，粒度更细，且拥有一些自身的特点。智能终端可以利用移动和联通遍布全国的GSM网络、互联网进行数据传输。利用通信实现远程报警、遥控、遥测三大功能，尤其是GSM短信息，灵活方便，可以跨市、跨省甚至跨国传送，非常可靠廉价。
智能终端设备用于状态监测（如温度、湿度、压力和气体检测等），用于火灾、防盗等报警，设备故障上报和远程遥控等。智能终端设备应用极其广泛，如可穿戴设备，物联网应用系统，工业自动控制等，如图2-1所示，分别为智能终端设备在智能家居系统和智慧农业系统中的应用。
图2-1 智能终端的应用
二、智能终端的特点
（1）智能性。能自动处理信息、信息收发、声光电指示等。
（2）可以进行无线通信。一般可通过无线通信接入网络，便于遥信和遥控。
（3）微型化、低功耗，节能环保。智能终端设备具有移动便携的特点，往往采用电池供电，对低功耗的要求较高，设备越来越轻薄灵巧。
三、智能终端系统组成
智能终端系统是以单片机为核心，配以输入、输出、显示、控制等外围接口电路和软件，能实现一种或多种功能的实用系统。智能终端系统是由硬件和软件组成，硬件是应用系统的基础，软件是在硬件的基础上对其资源进行合理调配和使用，从而完成应用系统所要求的任务，二者相互依赖，缺一不可，智能终端系统组成框图如图2-2所示。
图2-2 智能终端系统组成框图
（1）什么是单片机 单片机是指集成在一个芯片上的微型计算机，也就是把组成微型计算机的各种功能部件，包括CPU、随机存取存储器RAM（Random Access Memory）、只读存储器ROM（Read-only Memory）、基本输入/输出（Input/Output）接口电路、定时器/计数器等部件制作在一块集成芯片上，构成一个完整的微型计算机，从而实现微型计算机的基本功能。
单片机实质上是一个硬件的芯片，在实际应用中，通常很难直接和被控对象进行电气连接，必须外加各种扩展接口电路、外部设备、被控对象等硬件和软件，才能构成一个单片机应用系统。这些电路能在软件的控制下准确、迅速、高效地完成程序设计者事先规定的任务。
单片机的使用领域已十分广泛，如智能仪表、实时工控、通信设备、导航系统、家用电器等。各种产品一旦用上了单片机，就能起到使产品升级换代的功效，常在产品名称前冠以形容词——“智能型”，如智能型洗衣机等。
（2）单片机的发展历史和分类 单片机（Microcontrollers）诞生于1971年，经历了SCM、MCU、SoC三大阶段，早期的SCM单片机都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8051，此后在8051上发展出了MCS51系列MCU系统。基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。随着工业控制领域要求的提高，开始出现了16位单片机，但因为性价比不理想并未得到很广泛的应用。20世纪90年代后，随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了巨大提高。随着INTEL i960系列特别是后来的ARM系列的广泛应用，32位单片机迅速取代16位单片机的高端地位，并且进入主流市场。
单片机现在可谓是铺天盖地，种类繁多，让开发者们应接不暇，发展也是相当的迅速，从20世纪80年代，由当时的4位、8位发展到现在的各种高速单片机，各个单片机生产厂商们也在速度、内存、功能上此起彼伏，参差不齐，同时涌现出一大批拥有代表性单片机的厂商，如Atmel、TI、ST、MicroChip、ARM等，目前，国内的宏晶STC单片机性能和稳定性也有了极大的提高。各种类型的单片机如图2-3所示。
图2-3 各种类型单片机实物
本书注重介绍的单片机为TI（德州仪器）公司的CC2530单片机，为8位机。
（3）单片机的软件 单片机的软件是由程序构成的，程序又是由指令构成的。
把要求单片机执行的各种操作用命令的形式写下来，就是指令。一条指令，对应着一定的基本操作。单片机所能执行的全部指令（为二进制代码，即机器语言代码），就是该单片机的指令系统（Iustruction Set）。每种单片机都有自己独特的指令系统，指令系统是单片机开发厂商和生产厂商规定的，要使用某种单片机，用户就必须理解和遵循它的指令标准。
① 源程序。使用单片机时，事先应当把要解决的问题编成一系列程序。这些程序必须是选定的单片机能识别和执行的指令构成的。单片机用户为解决自己的问题所编的程序，称为源程序（Source Program）。
② 汇编语言程序。因为单片机是一种可编程器件，只“认得”二进制码“0”“1”，单片机系统中的所有指令，都必须以二进制编码的形式来表示。由一连串的0和1组成的机器码，没有明显的特征，不好记忆、不易理解，所以，直接用它来编写程序十分困难。因而，人们就用一些助记符（Mue Monic）——通常是指令功能的英文缩写来代替操作码，如MCS-51系列单片机中数据的传送常用MOV（Move的缩写）、加法用ADD（Addition的缩写）作为助记符。这样，每条指令有明显的动作特征，易于记忆和理解，也不容易出错。用助记符来编写的程序称为汇编语言程序。因为基本上汇编语言指令同机器语言一一对应，所以单片机指令系统通常用汇编语言来描述。
③ 高级语言程序。汇编语言程序虽然较二进制机器码容易阅读和编写，但还是不如高级语言更接近我们的自然语言。C语言是一种高级语言，使用C语言，编程人员可以仿照自然语言的书写形式完成程序的编写，降低了程序开发的门槛。另外，单片机的C语言还具有可移植性好，易懂易用的特点。
④ 编译。将用高级语言编写的用户程序翻译成某个具体的微处理器的机器语言程序（这个过程称为编译）的软件，称为编译器。C编译器就是一种能把C语言转换成某个具体的单片机机器语言的编译工具。由于单片机只认识二进制机器代码。为了让单片机读懂程序，使用汇编指令编写的程序，也必须再转换成由二进制机器码构成的文件。
⑤ 烧录。由机器码构成的用户程序只有“进入”了单片机，再“启动”单片机，它才可能完成用户程序所规定的任务。用烧录器（也称编程器）把机器码构成的用户程序装入单片机程序存储器的过程，称为烧录。
四、单片机的硬件和软件的关系
如果把单片机系统比作是人体系统，那么硬件犹如人类的血肉之躯，软件就像是人的大脑思维。没有硬件，单片机系统就像人类四肢瘫痪，只能思考一些问题，但是无法进行操作。没有软件，系统就像植物人，空有躯体，却不能做最基本的动作。只有硬件和软件都是正常的系统，才是良好的单片机系统。
那么，软件的实质是什么呢？软件的实质就是电信号。比如，用 “1”代表高电平，“0”代表低电平等，用这些电信号去控制硬件电路的通断，靠硬件电路的通断来控制硬件或者外设的工作，达到设计者的目的。
单片机的硬件和软件的关系可以这样描述：一种是单片机软件通过指令改变单片机引脚上的高低电平信息，从而改变连接在单片机引脚上的电路的工作状态；另一种是单片机软件通过读取单片机一部分引脚上的信息，改变单片机另一部分引脚上的高低电平信息，从而改变电路的工作状态。