總的來說單片機技術的發(fā)展可以分為四個階段,即:芯片化探索階段、結構體系完善階段、從SCMC向MCU化過渡階段、百花齊放四個階段。接下來就跟成都億佰特一起來看看吧!
20世紀70午代,美國的Fairchild(仙童)公司首先推出了第一款單片機F-8,隨后Intel公司推出了影響面大、應用更廣的MCS48單片機系列。MCS48單片機系列的推出標志著在工業(yè)控制領域,進入到智能化嵌入式應用的芯片形態(tài)計算機的探索階段。參與這一探索階段的還有Motorola、Zilog和TI等大公司,它們都取得了滿意的探索效果,確立了在SCMC的嵌入式應用中的地位。這就是SingleChipMicrocomputer的誕生年代,單片機一詞即由此而來。
這一時期的單片機技術特點是:
嵌入式計算機系統(tǒng)的芯片集成設計
少資源、無軟件,只保證基本控制功能
在MCS-48探索成功的基礎上很快推出了完善的、典型的單片機系列MCS-5l。MCS-51系列單片機的推出,標志SingleChipMicrocomputer體系結構的完善。它在以下幾個方面奠定了典型的通用總線型單片機的體系結構。
①完善單片機的總線結構:
并行總線:8位數據總線、16位地址總線及相應的控制總線,兩個獨立的地址空間;
串行總線:通信總線,擴展總線。
②完善單片機的指令系統(tǒng):
具有很強的位處理功能和邏輯控制功能,以滿足工業(yè)控制等方面的需要;
功能單元的SFR(特殊功能寄存器)集中管理。
③完善的MCS-51成為SCMC的經典體系結構。
日后,許多電氣商在MCS-51的內核和體系結構的基礎上,生產出各具特色的單片機。
①滿足嵌入式應用要求的外圍擴展,如WDT、PWM、ADC、DAC、高速I/0口等。
②眾多計算機外圍功能集成,如:
提供串行擴展總線:SPI、I2C、BUS、Microwire;
配置現場總線接口:CANBUS。
③CMOS化,提供功耗管理功能。
④提供OTP供應狀態(tài),利于太規(guī)模和批量生產。
單片機技術發(fā)展到這一階段,表明單片機已成為工業(yè)控制領域中普遍采用的智能化控制工具,單片機的應用小到玩具、家電行業(yè),大到車載、艦船電子系統(tǒng),遍及計量測試、工業(yè)過程控制、機械電子、金融電子、商用電子、辦公自動化、工業(yè)機器人、軍事和航空航天等領域。
為滿足不同的要求,出現了高速、大尋址范圍、強運算能力和多機通信能力的8位、16位、32位通用型單片機,小型廉價型、外圍系統(tǒng)集成的專用型單片機,以及形形色色各具特色的現代單片機??梢哉f,單片機的發(fā)展進人了百花齊放的時代,為用戶的選擇提供了空間。
這一時期單片機的發(fā)展的特點為:
(1)電氣商、半導體商的普遍介入
MCS-48的成功,刺激了許多半導體公司競相研制和發(fā)展自己的單片機系列。到目前為止,世界各地廠商已相繼研制出大約50個系列300多個品種的單片機產品,其中較有代表性的有Motorola公司的6801、6802,Zilog公司的Z-8系列,Microchip公司的PIC系列等。此外,開本的NEC公司、日立公司也都推出了各自具有特色的單片機品種。
(2)大力發(fā)展專用單片機
通用型與專用型是按某一型號單片機適用范圍區(qū)分的。例如,80C51是通用型單片機,它并不是為某一種專門用途設計的單片機;而專用型單片機是針對某一類產品甚至某個產品需要而設計、生產的單片機。例如,來電顯示電話中配有液晶驅動器接口的單片機和全自動洗衣機中的微控制器,都是專用單片機;特別是小家電、玩具領域的單片機,因為小封裝、價格低廉一外圍器件、外設接口集成度高,多數為專用單片機。
(3)提高單片機的綜合品質
在體系結構(RISC)、電磁兼容性能(EMC)、開發(fā)環(huán)境(高級語言支持ISP、IAP等)、功耗管理等諸方面得到了提高。根據控制單元設計的方式與采用的技術不同,目前市場上的這些單片機可區(qū)分為兩大類型:繁雜指令集結構(CISC架構)和精簡指令集結構(RISC架構)。繁雜指令集結構(CISC)的特點是指奪數量多,尋址方式豐富,較適合初學者系統(tǒng)學習,如INTEL的80C51或80C196、MC68K;而精簡指令集結構(RISC)具有較少的指令與尋址模式,結構簡單,成本較低,執(zhí)行程序的速度較快,成為單片機的后起之秀,如PIC、EM78XXX和Z86HCXX。
ISP(InSystemProgramming)和IAP(InApplicaTIonProgramming)方式是兩種先進的實時在線開發(fā)方式。它們無須傳統(tǒng)的開發(fā)裝置,借助計算機和單片機的高性能,實現了真正的在線仿真。
(4)C語言的廣泛支持
單片機普遍支持C語言編程,為后來者學習和應用單片機提供了方便;
高級語言減少了選型障礙,便于程序的優(yōu)化、升級和交流。
(5)多種選擇下的選擇原則
尋求最簡化的單片機應用系統(tǒng);
盡可能選擇專用單片機;
綜合考慮下進行合理的選擇。
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