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单片机的发展趋势

来源:未知     作者:威廉希尔     发布时间:2020-10-06 16:06         

  单片机的发展趋势_计算机软件及应用_IT/计算机_专业资料。现在可以说单片机是百花齐放,百家争鸣的时期,世界上各大芯片制造 公司都推出了自己的单片机,从8位、16位到32位,数不胜数,应有尽 有,有与主流C51系列兼容的,也有不兼容的,但它们各具特色,互成 互

  现在可以说单片机是百花齐放,百家争鸣的时期,世界上各大芯片制造 公司都推出了自己的单片机,从8位、16位到32位,数不胜数,应有尽 有,有与主流C51系列兼容的,也有不兼容的,但它们各具特色,互成 互补,为单片机的应用提供广阔的天地。 纵观单片机的发展过程,可以预示单片机的发展趋势,大致 有: 1.低功耗CMOS化 MCS-51系列的8031推出时的功耗达630mW,而现在的单片机 普遍都在100mW左右,随着对单片机功耗要求越来越低,现在的各个 单片机制造商基本都采用了CMOS(互补金属氧化物半导体工艺)。象 80C51就采用了HMOS(即高密度金属氧化物半导体工艺)和CHMOS(互补 高密度金属氧化物半导体工艺)。CMOS虽然功耗较低,但由于其物理特 征决定其工作速度不够高,而CHMOS则具备了高速和低功耗的特点, 这些特征,更适合于在要求低功耗象电池供电的应用场合。所以这种工 艺将是今后一段时期单片机发展的主要途径 2.微型单片化 现在常规的单片机普遍都是将中央处理器(CPU)、随机存取数 据存储(RAM)、只读程序存储器(ROM)、并行和串行通信接口,中断系 统、定时电、时钟电集成在一块单一的芯片上,增强型的单片机集 成了如A/D转换器、PMW(脉宽调制电)、WDT(看门狗)、有些单片机 将LCD(液晶)驱动电都集成在单一的芯片上,这样单片机包含的单元 电就更多,功能就越强大。甚至单片机厂商还可以根据用户的要求量 身定做,制造出具有自己特色的单片机芯片。此外,现在的产品普遍要 求体积小、重量轻,这就要求单片机除了功能强和功耗低外,还要求其 体积要小。现在的许多单片机都具有多种封装形式,其中SMD(表面封 装)越来越受欢迎,使得由单片机构成的系统正朝微型化方向发展。 3.主流与多品种共存 现在虽然单片机的品种繁多,各具特色,但仍以80C51为核心 的单片机占主流,兼容其结构和指令系统的有PHILIPS公司的产品, ATMEL公司的产品和中国的Winbond系列单片机。所以C8051为核 心的单片机占据了半壁江山。而Microchip公司的PIC精简指令集(RISC) 也有着强劲的发展势头,中国的HOLTEK公司近年的单片机产量与 日俱增,与其低价质优的优势,占据一定的市场分额。此外还有 MOTOROLA公司的产品,日本几大公司的专用单片机。在一定的时期 内,这种情形将得以延续,将不存在某个单片机一统天下的垄断局面, 走的是依存互补,相辅相成、共同发展的道。 单片机的发展趋势 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。下面是单片机的主要发展趋势。 CMOS化 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。 低功耗化 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。 低电压化 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。 低噪声与高可靠性 为提高单片机的抗电磁干扰能力,使产品能适应恶 劣的工作,满足电磁兼容性方面更高标准的要求,各单片厂家在单 片机内部电中都采用了新的技术措施。 大容量化 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。目前,单片 机内ROM最大可达64KB,RAM最大为2KB。 高性能化 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。 小容量、低价格化 与上述相反,以4位、8位机为中心的小容量、低价 格化也是发展动向之一。这类单片机的用途是把以往用数字逻辑集成电 组成的控制电单片化,可广泛用于家电产品。 外围电内装化 这也是单片机发展的主要方向。随着集成度的不断提 高,有可能把众多的各种处围功能器件集成在片内。除了一般必须具有 的CPU、ROM、RAM、定时器/计数器等以外,片内集成的部件还有模/数 转换器、DMA控制器、声音发生器、定时器、液晶显示驱动器、彩 色电视机和机用的锁相电等。 串行扩展技术 在很长一段时间里,通用型单片机通过三总线结构扩展 外围器件成为单片机应用的主流结构。随着低价位OTP(One Time Programble)及各种类型片内程序存储器的发展,加之处围接口不断进 入片内,推动了单片机“单片”应用结构的发展。特别是 I C、SPI等串行总线的引入,可以使单片机的引脚设计得更少,单片机 系统结构更加简化及规范化。 随着半导体集成工艺的不断发展,单片机的集成度将更高、体积将更 小、功能将列强。在单片机家族中,80C51系列是其中的佼佼者,加之 Intel公司将其MCS –51系列中的80C51内核使用权以专利互换或出售形 式转让给全世界许多著名IC制造厂商,如Philips、 NEC、Atmel、 AMD、华邦等,这些公司都在保持与80C51单片机兼容的基础上改善了 80C51的许多特性。这样,80C51就变成有众多制造厂商支持的、发展出 上百品种的大家族,现统称为80C51系列。80C51单片机已成为单片机发 展的主流。专家认为,虽然世界上的MCU品种繁多,功能各异,开发装 置也互不兼容,但是客观发展表明,80C51可能最终形成事实上的标准 MCU芯片。

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