單片機(jī)的發(fā)展趨勢

?????? 現(xiàn)在可以說單片機(jī)是百花齊放，百家爭鳴的時(shí)期，世界上各大芯片制造公司都推出了自己的單片機(jī)，從8位、16位到32位，數(shù)不勝數(shù)，應(yīng)有盡有，有與主流C51系列兼容的，也有不兼容的，但它們各具特色，互成互補(bǔ)，為單片機(jī)的應(yīng)用提供廣闊的天地。

縱觀單片機(jī)的發(fā)展過程，可以預(yù)示單片機(jī)的發(fā)展趨勢，大致有：
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1、低功耗CMOS化

MCS-51系列的8031推出時(shí)的功耗達(dá)630mW,而現(xiàn)在的單片機(jī)普遍都在100mW左右,隨著對單片機(jī)功耗要求越來越低,現(xiàn)在的各個(gè)單片機(jī)制造商基本都采用了CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體工藝)。80C51就采用了HMOS(即高密度金屬氧化物半導(dǎo)體工藝)和CHMOS(互補(bǔ)高密度金屬氧化物半導(dǎo)體工藝)。CMOS雖然功耗較低,但由于其物理特征決定其工作速度不夠高,而CHMOS則具備了高速和低功耗的特點(diǎn),這些特征,更適合于在要求低功耗,電池供電的應(yīng)用場合。所以這種工藝將是今后一段時(shí)期單片機(jī)發(fā)展的主要途徑。

2、微型單片化

現(xiàn)在常規(guī)的單片機(jī)普遍都是將中央處理器(CPU)、隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)(RAM)、只讀程序存儲(chǔ)器(ROM)、并行和串行通信接口,中斷系統(tǒng)、定時(shí)電路、時(shí)鐘電路集成在一塊單一的芯片上,增強(qiáng)型的單片機(jī)集成了如A/D轉(zhuǎn)換器、PMW(脈寬調(diào)制電路)、WDT(看門狗)、有些單片機(jī)將LCD(液晶)驅(qū)動(dòng)電路都集成在單一的芯片上,這樣單片機(jī)包含的單元電路就更多,功能就越強(qiáng)大。甚至單片機(jī)廠商還可以根據(jù)用戶的要求量身定做,制造出具有自己特色的單片機(jī)芯片。 此外,現(xiàn)在的產(chǎn)品普遍要求體積小、重量輕,這就要求單片機(jī)除了功能強(qiáng)和功耗低外,還要求其體積要小?，F(xiàn)在的許多單片機(jī)都具有多種封裝形式,其中SMD(表面封裝)越來越受歡迎,使得由單片機(jī)構(gòu)成的系統(tǒng)正朝微型化方向發(fā)展。

3、主流與多品種共存

現(xiàn)在雖然單片機(jī)的品種繁多,各具特色,但仍以80C51為核心的單片機(jī)占主流,兼容其結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)的有PHILIPS公司的產(chǎn)品,ATMEL公司的產(chǎn)品和中國***的Winbond系列單片機(jī)。所以C8051為核心的單片機(jī)占據(jù)了半壁江山。而Microchip公司的PIC精簡指令集(RISC)也有著強(qiáng)勁的發(fā)展勢頭,中國***的HOLTEK公司近年的單片機(jī)產(chǎn)量與日俱增,與其低價(jià)質(zhì)優(yōu)的優(yōu)勢,占據(jù)一定的市場分額。此外還有MOTOROLA公司的產(chǎn)品,日本幾大公司的專用單片機(jī)。在一定的時(shí)期內(nèi),這種情形將得以延續(xù),將不存在某個(gè)單片機(jī)一統(tǒng)天下的壟斷局面,走的是依存互補(bǔ),相輔相成、共同發(fā)展的道路。

4、大容量、高性能

以往單片機(jī)內(nèi)的ROM為1KB～4KB,RAM 為64～128B。但在需要復(fù)雜控制的場合,該存儲(chǔ)容量是不夠的,必須進(jìn)行外接擴(kuò)充。為了適應(yīng)這種領(lǐng)域的要求,須運(yùn)用新的工藝,使片內(nèi)存儲(chǔ)器大容量化。目前,單片機(jī)內(nèi)ROM 最大可達(dá)64KB,RAM 最大為2KB。另外單片機(jī)進(jìn)一步改變CPU的性能,加快指令運(yùn)算的速度和提高系統(tǒng)控制的可靠性。采用精簡指令集(RISC)結(jié)構(gòu)和流水線技術(shù),可以大幅度提高運(yùn)行速度。現(xiàn)指令速度最高者已達(dá)100MIPS(Million Instruction Per Seconds,即兆指令每秒),并加強(qiáng)了位處理、中斷和定時(shí)控制功能。這類單片機(jī)的運(yùn)算速度比標(biāo)準(zhǔn)的單片機(jī)高出10 倍以上。由于這類單片機(jī)有極高的指令速度,可以使用軟件模擬其I/O 功能,由此引入了虛擬外設(shè)的新概念。

5、串行擴(kuò)展技術(shù)

在很長一段時(shí)間里,通用型單片機(jī)通過三總線結(jié)構(gòu)擴(kuò)展外圍器件成為單片機(jī)應(yīng)用的主流結(jié)構(gòu)。隨著低價(jià)位OTP(One Time Programble)及各種特殊類型片內(nèi)程序存儲(chǔ)器的發(fā)展,加之處圍接口不斷進(jìn)入片內(nèi),推動(dòng)了單片機(jī)“單片”應(yīng)用結(jié)構(gòu)的發(fā)展。特別是I2C、SPI 等串行總線的引入,可以使單片機(jī)的引腳設(shè)計(jì)得更少,單片機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加簡化及規(guī)范化。

結(jié)論

單片機(jī)改變了我們生活,縱觀我們現(xiàn)在生活的各個(gè)領(lǐng)域,從導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置,到飛機(jī)上各種儀表的控制,從計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸,到工業(yè)自動(dòng)化過程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理,以及我們生活中廣泛使用的各種智能IC卡、電子寵物等,這些都離不開單片機(jī), 單片機(jī)有著廣闊的應(yīng)用前景。