单片机的发展方向与特点介绍

20 世纪 90 年代以来，单片机发展异常迅速，各大芯片厂商都十分重视新型单片机 的 研制、生产和推广，单片机已成为一种“嵌入式”控制芯片，其技术发展主要表现在 以下几 个方面。

1.增加字长，提高数据精度和处理的速度

早期单片机的字长是 8 位 ，以后产生了 16 位、24 位和 32 位 的单片机。但是在多数应 用场合，8 位数据可以满足需要 。因此，8 位单片机与 16 位、24 位及 32 位单片机一样，仍 在体系结构 、多功能部件集成 、流水线与并行处理技术 、制造工艺 、时钟频率等方面竞相 发展。

2.改进制作工艺，提高单片机的整体性能

随着集成电路工艺的发展，单片机制作 由 MOS 型发展成 CMOS 、HCMOS 型 ，从而 提高了芯片的集成度和工作速度 ，降低 了 电压和功耗 ;内部采用大容量 Flash 存储器 ，实 现在系统 中 烧 录 程 序 (ISP) 和 在 应 用 中 烧 录 程 序 (IAP) 等 技 术 。 比 如 ，Philips 公 司 的 P89C51RC2/P89C51RD2 具有 32KB/64KB 的 Flash 存储器，且集成有引导和擦除/烧录 程序;外部时钟频率提高到 33 MHz~40 MHz，运算速度达到 50 M/s~100 M/s 。

3. 由复杂指令集 CISC 转向简单指令集 RISC 技术

早期的 MCS 51 单片机采用的是 CISC(ComplexInstructionSetComputer) 技术，随 着 RISC(ReducedInstructionSetComputer) 技术的发展，单片机也采用了这一技术，简化 了体 系 结 构 ，提 高 了 CPU 的 速 度 ，如 Microchip 的 PIC12F× × × 、PIC16F× × × 、 PIC17F××× 、PIC18F×××单片机等。

18 单片机原理及接口技术

4. 多功能模块集成技术，使一块“嵌入式”芯片具有多种功能

在新型单片机 中 ，除 了 RAM/ROM 、文件寄存器 、定 时器/计数器 、并/串行接 口 电 路、V/F 变换器、A/D 与 D/A 电路之外 ，已有许多单片机采用双 CPU 或者多 CPU 结构， 增加锁相环路、USB、CAN 、ISSC、I2 C 等总线接口，提供 TCP/IP 协议的通信接 口 。一则 提高单片机数值计算 、数据采集与处理的能力，二则提供外部数据传送和与通信网络连接 的能力 。比如美国 Echelon 公司的 Neuron3150 ，内置 3 个 CPU 。其中一个用于介质访问， 一个用于数据处理器 ，另一个作为 网络处理器 。又如 Philips 公 司 的 P89C66×，提供 I2 C 总线传送方式。

5.微处理器与 DSP 技术结合

新型单片机将微处理器与 DSP(DigitalSignalProcessor) 技术结合，适 时解决 网络与 多媒体技术所需的高速实时处理能力 。比如我国台湾凌 阳科技公司推 出 的 μ′nsp 系列单片 机，其 16 位机中增添 了 DSP 功 能 ，具有话音编码 与解码器 ， 内置在线仿真 电路 ICE(In CircuitEmulator)。

6.融入高级语言的编译程序

新型单片机内部融入了高级评议的编译程序，支持应用程序接 口 API 的使用，支持 C 语言及硬件描述 VHDL 等高级语言的使用 ，内置在线仿真 电路 ICE，支持在线编程写入， 即 ISP 和 IAP 技术等。

7.低电压、宽电压、低功耗

新型单片机追求低电压 、宽电压 、低功耗，它改进 了制作工艺 ，降低了内部电压和功

耗，提供宽电压使用方式 ，以支持不同场合的需要 。比如瑞典 Xemic 公司的 XE8301 ，使用 电压为 1.2V~5.5V ，当运算速度为 1 M/s 时 ，电流为 200 μA;在待机状态下 ，电流仅 为 1 μA 。

单片机的特点

单片机主要具有如下特点。

(1) 有优异的性能价格比。

(2) 集成度高、体积小、有很高的可靠性。单片机把各功能部件集成在一块芯片上 ，内 部采用总线结构，减少了各芯片之 间 的连线 ，大大提高了单片机的可靠性与抗干扰能力。 另外，其体积小，对于强磁场环境 易于采取措施 ，适合于在恶劣环境下 工作; 也 易 于产 品化。

(3) 控制功能强。为了满足工业控制的要求，一般单片机 的指令系统 中均有极其丰 富 的转移指令 、I/O 口的逻辑操作及位处理指令 。一般来说，单片机的逻辑控制功能及运行 速度均高于同一档次的微机。

(4) 单片机的系统扩展和系统配置都比较典型 、规范，且非常容 易构成各种规模 的应 用系统。

正是由于具有上述显著的特点，单片机应用范 围 日益扩大 。单片机 的应用，打破 了人 们的传统设计思想，原来很多用模拟电路、脉冲数字电路和逻辑部件来实现的功能，现在 均可以使用单片机，通过软件来完成。