2020年 08月 11日 星期二
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带你认识单片机之单片机的发展历程

来源:未知     作者:威廉希尔     发布时间:2020-08-09 07:15         

  (MicroControllers)是一种集成电芯片,是采用超大规模集成电技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能(可能还包括显示驱动电、脉宽调制电、模拟多转换器、A/D转换器等电)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统,在工业

  1971年intel公司研制出世界上第一个4位的微处理器;Intel公司的霍夫研制成功世界上第一块4位微处理器芯片Intel 4004,标志着第一代微处理器问世,微处理器和微机时代从此开始。

  到上世纪80年代,随着工业控制领域要求的提高,开始出现了16位单片机。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。现已发展到300M的高速单片机。

  主要是寻求最佳的单片形态嵌入式系统的最佳体系结构。“创新模式”获得成功,奠定了SCM与通用计算机完全不同的发展道。在开创嵌入式系立发展道上,Intel公司功不可没。

  主要的技术发展方向是:不断扩展满足嵌入式应用时,对象系统要求的各种外围电与接口电,突显其对象的智能化控制能力。

  它所涉及的领域都与对象系统相关,因此,发展MCU的重任不可避免地落在电气、电子技术厂家。从这一角度来看,Intel逐渐淡出MCU的发展也有其客观因素。在发展MCU方面,最着名的厂家当数Philips公司。Philips公司以其在嵌入式应用方面的巨大优势,将MCS-51从单片微型计算机迅速发展到微控制器。因此,当我们回顾嵌入式系统发展道时,不要忘记Intel和Philips的历史功绩。

  SoC嵌入式系统的发展之,向MCU阶段发展的重要因素,就是寻求应用系统在芯片上的最大化解决;因此,专用单片机的发展自然形成了SoC化趋势。随着微电子技术、IC设计、EDA工具的发展,基于SoC的单片机应用系统设计会有较大的发展。因此,对单片机的理解可以从单片微型计算机、单片微控制器延伸到单片应用系统。

  以Intel公司的MCS 48为代表。MCS 48的推出是在工控领域的控索,参与这一控索的公司还有Motorola Zilo等,都取得了满意的效果。这就是SCM的诞生年代,“单机片”一词即由此而来。

  Intel公司在MCS 48 基础上推出了完善的、典型的单片机系列MCS 51。它在以下几个方面奠定了典型的通用总线型单片机体系结构。

  ①完善的外部总线位单片机的总线位数据总线位地址总线、控制总线及具有很多机通信功能的串行通信接口。

  同时也是8位单片机的巩固发展及16位单片机的推出阶段。Intel公司推出的MCS 96系列单片机,将一些用于测控系统的模数转换器、程序运行器、脉宽调制器等纳入片中,体现了单片机的微控制器特征。

  随着MCS 51系列的广应用,许多电气厂商竞相使用80C51为内核,将许多测控系统中使用的电技术、接术、多通道A/D转换部件、可靠性技术等应用到单片机中,增强了外围电功能,强化了智能控制的特征。

  随着单片机在各个领域全面深入地发展和应用,出现了高速、大寻址范围、强运算能力的8位/16位/32位通用型单片机,以及小型廉价的专用型单片机。

  目前,单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电内装化等几个方面发展。

  近年由于CHMOS技术的进小,大大地促进了单片机的CMOS化。CMOS芯片除了低功耗特性之外,还具有功耗的可控性,使单片机可以工作在功耗精细管理状态。这也是今后以80C51取代8051为标准MCU芯片的原因。因为单片机芯片多数是采用CMOS(金属栅氧化物)半导体工艺生产。CMOS电的特点是低功耗、高密度、低速度、低价格。

  采用双极型半导体工艺的TTL电速度快,但功耗和芯片面积较大。随着技术和工艺水平的提高,又出现了HMOS(高密度、高速度MOS)和CHMOS工艺。

  CHMOS和HMOS工艺的结合。目前生产的CHMOS电已达到LSTTL的速度,传输延迟时间小于2ns,它的综合优势已在于TTL电。因而在单片机领域CMOS正在逐渐取代TTL电。

  单片机的功耗已从Ma级,甚至1uA以下;使用电压在3~6V之间,完全适应电池工作。低功耗化的效应不仅是功耗低,而且带来了产品的高可靠性、高抗干扰能力以及产品的便携化。

  几乎所有的单片机都有WAIT、STOP等省电运行方式。允许使用的电压范围越来越宽,一般在3~6V范围内工作。低电压供电的单片机电源下限已可达1~2V。目前0.8V供电的单片机已经问世。

  主要是指进一步改进CPU的性能,加快指令运算的速度和提高系统控制的可靠性。采用精简指令集(RISC)结构和流水线技术,可以大幅度提高运行速度。

  现指令速度最高者已达100MIPS(Million Instruction Per Seconds,即兆指令每秒),并加强了位处理功能、中断和定时控制功能。这类单片机的运算速度比标准的单片机高出10倍以上。由于这类单片机有极高的指令速度,就可以用软件模拟其I/O功能,由此引入了虚拟外设的新概念。

  以往单片机内的ROM为1KB~4KB,RAM为64~128B。但在需要复杂控制的场合,该存储容量是不够的,必须进行外接扩充。为了适应这种领域的要求,须运用新的工艺,使片内存储器大容量化。

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