16位單片機(jī)有哪些 - 全文

在實(shí)際運(yùn)用中，很多人使用16位單片機(jī)，16位單片機(jī)有哪些呢？本文給大家?guī)?6位單片機(jī)的介紹

MSP430

MSP430系列單片機(jī)是一個(gè)16位的單片機(jī)，采用了精簡指令集（RISC）結(jié)構(gòu)，具有豐富的尋址方式（7種源操作數(shù)尋址、4種目的操作數(shù)尋址）、簡潔的27條內(nèi)核指令以及大量的模擬指令；大量的寄存器以及片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器都可參加多種運(yùn)算；還有高效的查表處理指令。這些特點(diǎn)保證了可編制出高效率的源程序。

MSP430系列單片機(jī)能在25MHz晶體的驅(qū)動(dòng)下，實(shí)現(xiàn)40ns的指令周期。16位的數(shù)據(jù)寬度、40ns的指令周期以及多功能的硬件乘法器（能實(shí)現(xiàn)乘加運(yùn)算）相配合，能實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號處理的某些算法（如FFT等）。

MSP430單片機(jī)之所以有超低的功耗，是因?yàn)槠湓诮档?a href="http://ttokpm.com/v/tag/137/" target="_blank">芯片的電源電壓和靈活而可控的運(yùn)行時(shí)鐘方面都有其獨(dú)到之處。

首先，MSP430系列單片機(jī)的電源電壓采用的是1.8-3.6V電壓。因而可使其在1MHz的時(shí)鐘條件下運(yùn)行時(shí)，芯片的電流最低會(huì)在165μA左右，RAM保持模式下的最低功耗只有0.1μA。

其次，獨(dú)特的時(shí)鐘系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在MSP430系列中有兩個(gè)不同的時(shí)鐘系統(tǒng)：基本時(shí)鐘系統(tǒng)、鎖頻環(huán)（FLL和FLL+）時(shí)鐘系統(tǒng)和DCO數(shù)字振蕩器時(shí)鐘系統(tǒng)?？梢灾皇褂靡粋€(gè)晶體振蕩器（32.768kHz）DT-26ORDT-38，也可以使用兩個(gè)晶體振蕩器。由系統(tǒng)時(shí)鐘系統(tǒng)產(chǎn)生CPU和各功能所需的時(shí)鐘。并且這些時(shí)鐘可以在指令的控制下，打開和關(guān)閉，從而實(shí)現(xiàn)對總體功耗的控制。

由于系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)開啟的功能模塊不同，即采用不同的工作模式，芯片的功耗有著顯著的不同。在系統(tǒng)中共有一種活動(dòng)模式（AM）和五種低功耗模式（LPM0~LPM4）。在實(shí)時(shí)時(shí)鐘模式下，可達(dá)2.5μA，在RAM保持模式下，最低可達(dá)0.1μA。

MSP430系列單片機(jī)的各系列都集成了較豐富的片內(nèi)外設(shè)。它們分別是看門狗（WDT）、模擬比較器A、定時(shí)器A0（Timer_A0）、定時(shí)器A1（Timer_A1）、定時(shí)器B0（Timer_B0）、UART、SPI、I2C、硬件乘法器、液晶驅(qū)動(dòng)器、10位/12位ADC、16位Σ-ΔADC、DMA、I/O端口、基本定時(shí)器（BasicTimer）、實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC）和USB控制器等若干外圍模塊的不同組合。其中，看門狗可以使程序失控時(shí)迅速復(fù)位；模擬比較器進(jìn)行模擬電壓的比較，配合定時(shí)器，可設(shè)計(jì)出A/D轉(zhuǎn)換器；16位定時(shí)器（Timer_A和Timer_B）具有捕獲/比較功能，大量的捕獲/比較寄存器，可用于事件計(jì)數(shù)、時(shí)序發(fā)生、PWM等；有的器件更具有可實(shí)現(xiàn)異步、同步及多址訪問串行通信接口可方便的實(shí)現(xiàn)多機(jī)通信等應(yīng)用；具有較多的I/O端口，P0、P1、P2端口能夠接收外部上升沿或下降沿的中斷輸入；10/12位硬件A/D轉(zhuǎn)換器有較高的轉(zhuǎn)換速率，最高可達(dá)200kbps，能夠滿足大多數(shù)數(shù)據(jù)采集應(yīng)用；能直接驅(qū)動(dòng)液晶多達(dá)160段；實(shí)現(xiàn)兩路的12位D/A轉(zhuǎn)換；硬件I2C串行總線接口實(shí)現(xiàn)存儲器串行擴(kuò)展；以及為了增加數(shù)據(jù)傳輸速度，而采用的DMA模塊。MSP430系列單片機(jī)的這些片內(nèi)外設(shè)為系統(tǒng)的單片解決方案提供了極大的方便。

另外，MSP430系列單片機(jī)的中斷源較多，并且可以任意嵌套，使用時(shí)靈活方便。當(dāng)系統(tǒng)處于省電的低功耗狀態(tài)時(shí)，中斷喚醒只需5μs。

MSP430系列有OTP型、FLASH型和ROM型三種類型的器件，這些器件的開發(fā)手段不同。對于OTP型和ROM型的器件是使用仿真器開發(fā)成功之后燒寫或掩膜芯片；對于FLASH型則有十分方便的開發(fā)調(diào)試環(huán)境，因?yàn)槠骷瑑?nèi)有JTAG調(diào)試接口，還有可電擦寫的FLASH存儲器，因此采用先下載程序到FLASH內(nèi)，再在器件內(nèi)通過軟件控制程序的運(yùn)行，由JTAG接口讀取片內(nèi)信息供設(shè)計(jì)者調(diào)試使用的方法進(jìn)行開發(fā)。這種方式只需要一臺PC機(jī)和一個(gè)JTAG調(diào)試器，而不需要仿真器和編程器。開發(fā)語言有匯編語言和C語言。

SPCE061A

SPCE061A是繼μ’nSP?（MicrocontrollerandSignalProcessor）系列產(chǎn)品SPCE500A等之后凌陽科技推出的又一款16位結(jié)構(gòu)的微控制器。與SPCE500A不同的是，在存儲器資源方面考慮到用戶的較少資源的需求以及便于程序調(diào)試等功能，SPCE061A里只內(nèi)嵌32K字的閃存（FLASH）。較高的處理速度使μ’nSP?能夠非常容易地、快速地處理復(fù)雜的數(shù)字信號。因此，與SPCE500A相比，以μ’nSP?為核心的SPCE061A微控制器是適用于數(shù)字語音識別應(yīng)用領(lǐng)域產(chǎn)品的一種最經(jīng)濟(jì)的選擇。

開發(fā)方法

SPCE061A的開發(fā)是通過在線調(diào)試器PROBE實(shí)現(xiàn)的。它既是一個(gè)編程器（即程序燒寫器），又是一個(gè)實(shí)時(shí)在線調(diào)試器。用它可以替代在單片機(jī)應(yīng)用項(xiàng)目的開發(fā)過程中常用的軟件工具——硬件在線實(shí)時(shí)仿真器和程序燒寫器。它利用了SPCE061A片內(nèi)置的在線仿真電路ICE（In-CircuitEmulator）接口和凌陽公司的在線串行編程技術(shù)。PROBE工作于凌陽IDE集成開發(fā)環(huán)境軟件包下，其5芯的仿真頭直接連接到目標(biāo)電路板上SPCE061A相應(yīng)管腳，直接在目標(biāo)電路板上的CPU---SPCE061A調(diào)試、運(yùn)行用戶編制的程序。PROBE的另一頭是標(biāo)準(zhǔn)25針打印機(jī)接口，直接連接到計(jì)算機(jī)打印口與上位機(jī)通訊，在計(jì)算機(jī)IDE集成開發(fā)環(huán)境軟件包下，完成在線調(diào)試功能。

應(yīng)用領(lǐng)域

家用電器控制器：冰箱、空調(diào)、洗衣機(jī)等白色家電。儀器儀表：數(shù)字儀表（有語音提示功能）。電表、水表、煤氣表、暖氣表。工業(yè)控制。智能家居控制器。通訊產(chǎn)品：多功能錄音電話、自動(dòng)總機(jī)、語音信箱、數(shù)字錄音系統(tǒng)產(chǎn)品。醫(yī)療設(shè)備、保健器械（電子血壓計(jì)、紅外體溫監(jiān)測儀等）。體育健身產(chǎn)品（跑步機(jī)等）。電子書籍（兒童電子故事書類）、電教設(shè)備等。語音識別類產(chǎn)品（語音識別遙控器、智能語音交互式玩具等）

8098

8098內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

它主要由一個(gè)寄存器算術(shù)邏輯單元RALU、232B的寄存器陣列以及一些外圍子系統(tǒng)構(gòu)成。由RALU控制的外圍子系統(tǒng)包括以下部分：高速輸入/輸出口（HIS/HSO）、帶有采樣/保持電路的4通16道10位A/D轉(zhuǎn)換器、一個(gè)可供D/A轉(zhuǎn)換使用的脈沖寬度調(diào)制輸出（PWM）、中斷控制器和等待狀態(tài)產(chǎn)生邏輯、一個(gè)同步/異步串行口、兩個(gè)16位定時(shí)器、一個(gè)監(jiān)督定時(shí)器。此外，片內(nèi)還設(shè)有時(shí)鐘脈沖發(fā)生器。

8098引腳

8098引腳圖

引腳功能如下：

Vcc——主電源（+5V）。

Vss——數(shù)字地（0V），有兩個(gè)Vss，須同時(shí)接地。

Vpd——RAM備用電源（+5V）。正常操作期間，此電源必須接通。在掉電情況下，當(dāng)Vcc尚未降至RAM所需規(guī)范電壓值以下時(shí)（Vpd正常供電），RESET信號有效，則片內(nèi)寄存器頂部的16個(gè)字節(jié)內(nèi)容得以維持不變，在掉電期間RESET必須保持低電平，直至Vcc恢復(fù)正常且振蕩器達(dá)到穩(wěn)定時(shí)為止。

Vref——片內(nèi)A/D的參考電壓（+5V），同時(shí)也是A/D模擬部分的電源電壓及讀P0所用邏輯電路的供電電壓。ANGND——A/D的模擬地，通常應(yīng)與Vss保持同電位。

Vpp——片內(nèi)EPROM的編程電壓針對8795BH而言。

STAL1——片內(nèi)反相振蕩器的輸出，也是片內(nèi)時(shí)鐘發(fā)生器的輸入，通常接外部晶體。

STAL2——片內(nèi)反相振蕩器的輸出，通常接外部晶體。

RESET——復(fù)位信號輸入，低電平有效，兩個(gè)狀態(tài)周期以上的低電平輸入可使芯片復(fù)位。RESET再變?yōu)楦唠娖綍r(shí)（高電平持續(xù)時(shí)間大于10個(gè)狀態(tài)周期）可產(chǎn)生10個(gè)周期的內(nèi)部復(fù)位序列。復(fù)位序列之后各專用寄存器的狀態(tài)參看下表。

EA——存儲器選擇輸入端。當(dāng)EA=0時(shí)，CPU對外部存儲器操作，當(dāng)EA=1時(shí)，CPU對片內(nèi)存儲器（EPROM/ROM）的2000H––3FFFH單元操作，地址在4000H以后，訪問外部存儲器，此引腳內(nèi)部有下拉作用，若引腳無驅(qū)動(dòng)，它總保持低電平。

ALE/ADV——地址鎖存允許或地址輸出有效（由芯片控制器CCR選擇）。當(dāng)ALE為高電平時(shí)，表示地址/數(shù)據(jù)總線上傳送的是存儲器地址，ALE下降沿將地址鎖存到地址鎖存到地址鎖存器中。

RD——外部存儲器讀信號，輸出低電平有效。

。WR——外部存儲器寫信號，輸出低電平有效 。

READY——準(zhǔn)備就緒信號（輸入）。它用來延長對外部存儲器的訪問周期，以便與慢速存儲器或動(dòng)態(tài)存儲器接口。它也可用于總線共享，總線周期最多可延長至1μs。通過CCR寄存器可控制插入總線周期中的狀態(tài)數(shù)。該引腳內(nèi)部有微弱的上位作用，在無外部驅(qū)動(dòng)器時(shí)，為高電平。

HIS——高速輸入（HIS。0~HIS。3）引腳，其中HIS。2和HIS。3與兩個(gè)高速輸出引腳公用。 。HSO——高速輸出（HSO。0~HSO。5）引腳，其中HSO。4和HSO。5與兩個(gè)HIS引腳公用。

P0口——4路高阻輸入口，既可作為A/D轉(zhuǎn)換器的模擬量輸入（ACH4~ACH7），又可作為數(shù)字量輸入（P0.4~寬。7），也可同時(shí)輸入模擬信號和數(shù)字信號。

P2口——4位多功能口（P2.0，P2.1，P2.5）。它們除用作標(biāo)準(zhǔn)的I/O口之外，還具有復(fù)用功能，下表給出P2口各引腳的基本功能和復(fù)用功能。

P3/P4口 ——均為8位雙向I/O口，具有兩種功能，既可用作具有漏極開路輸出的雙向口，也可作為系統(tǒng)總線。用作系統(tǒng)總線時(shí)，P3口傳送低8位地址及8位數(shù)據(jù)，P4口傳送高8位地址，此時(shí)，引腳內(nèi)部有上位作用。

MC9S12G

MC9S12G系列是一個(gè)專注于低功耗、高性能、低引腳數(shù)量的高效汽車級16位微控制器產(chǎn)品。這個(gè)系列是橋連8位高端微機(jī)和16位高性能微機(jī)，像MC9S12XS系列。MC9S12G系列是為了滿足通用汽車CAN或LIN/J2602通信應(yīng)用。

MC9S12G系列使用了許多MC9S12XS系列和MC9S12P系列里面的相同特性，包括在閃存（flash memory）上的糾錯(cuò)指令（ECC），一個(gè)快速A/D轉(zhuǎn)換器（ADC）和一個(gè)為了改善電磁兼容性（EMC）性能的頻率調(diào)制相位鎖存循環(huán)（IPLL）。

MC9S12G系列是高效的對較低的程序存儲器至16K。為了簡化顧客使用它，特制了一個(gè)4字節(jié)可擦除扇區(qū)的EEPROM。

MC9S12G系列傳送所有16位單片機(jī)的優(yōu)勢和效率，定位于低成本，低功耗，EMC，現(xiàn)行代碼尺寸效率優(yōu)勢被現(xiàn)存8位和16位單片機(jī)系列的使用者所分享。像MC9S12XS系列，MC9S12G系列運(yùn)行16位位寬的訪問對所有的周期和存儲器狀態(tài)都不用等待。

MC9S12G系列可得到的封裝有100-pin LQFP， 64-pin LQFP， 48-pinLQFP/QFN， 32-pin LQFP and 20-pin TSSOP，特別是對較少引腳的封裝發(fā)揮出最大的功能。此外，在每個(gè)模塊中可得到的Ｉ／Ｏ口，進(jìn)一步的可用于中斷的Ｉ／Ｏ口允許從停止或等待模式中喚醒。

MCS-96

MCS-96單片機(jī)的主要性能特點(diǎn)

1． 16位的CPU

它的最大特點(diǎn)是沒有采用累加器結(jié)構(gòu)，而改用寄存器-寄存器結(jié)構(gòu)，CPU的操作直接面向256字節(jié)的寄存器空間，消除了一般結(jié)構(gòu)中存在的累加器的瓶頸效應(yīng)，提高了操作速度和數(shù)據(jù)的吞吐能力。

2．256個(gè)字節(jié)寄存器陣列和專用寄存器

其中232字節(jié)為寄存器陣列，它兼具一般單片機(jī)通用寄存器和RAM的功能，又都可用作累加器。另外24個(gè)字節(jié)為專用寄存器。8×9×JF還具有額外的256字節(jié)的內(nèi)部RAM，但不能作通用寄存器用。

3．總線寬度可控

它的外部數(shù)據(jù)總線可工作于8位或16位，以便適應(yīng)對片外存儲器進(jìn)行字節(jié)操作或字操作的不同需要。

4．8KB片內(nèi)ROM

總存儲器空間為64KB，ROM與RAM統(tǒng)一編址。系列中帶片內(nèi)ROM或EPROM的芯片，其容量為8KB，8×9×JF容量為16KB。

5．高效的指令系統(tǒng)

該指令系統(tǒng)可以對帶符號數(shù)和不帶符號數(shù)進(jìn)行操作，有16位乘16位和32位除16位的乘除指令，有符號擴(kuò)展指令，還有數(shù)據(jù)規(guī)格化指令（有利于浮點(diǎn)計(jì)算）等。此外，三操作數(shù)2 指令大大提高了編程效率。

6．高速輸入/輸出器特別適用于測量和產(chǎn)生分辨力高達(dá)2μs的脈沖（用l2MHz晶體時(shí)）。

7．5個(gè)8位輸入/輸出口

8．全雙工串行口

9．10位A/D轉(zhuǎn)換器

10．脈寬調(diào)制輸出器PWM

11．2個(gè)16位定時(shí)器

12．4個(gè)16位軟件定時(shí)器

13．16位監(jiān)視定時(shí)器

14．9個(gè)中斷源9個(gè)中斷源中有8個(gè)留給用戶使用，這8個(gè)中斷源對應(yīng)有8個(gè)中斷矢量，而有些中斷矢量又對應(yīng)著多個(gè)中斷事件，共對應(yīng)20多種事件。

MCS-96內(nèi)部結(jié)構(gòu)

MCS-96系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖見圖10-1，它主要由寄存器算術(shù)邏輯單元RALU、232B寄存器陣列以及一些外圍子系統(tǒng)構(gòu)成。外圍子系統(tǒng)主要包括以下部分：高速輸入/輸出口（HIS/HSO）、帶有采樣/保持電路的A/D轉(zhuǎn)換器、脈寬調(diào)制輸出器（PWM）、定時(shí)器、監(jiān)視定時(shí)器、中斷控制、I/O口（串行口和5個(gè)并行口）及時(shí)鐘脈沖發(fā)生器等功能部件。

MCS-96內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖