单片机发展前景

单片机发展前景单片机发展前景 来源: 添加时间:2009-7-24 人气: 【字体:大 中 小】 计算机系统的发展已 明显地朝三个方向发展;这三个方向就是:巨型化，单片化，网络化。以解决复杂系 统计算和高速数据处理的仍然是巨型机在起作用，故而，巨型机在目前在朝高速及 处理能力的方向努力。单片机在出现时，Intel 公司就给其单片机取名为嵌入式微 控制器(embedded microcontroller)。单片机的最明显的优势，就是可以嵌入到各 种仪器、设备中。这一点是巨型机和网络不可能做到的。 在本文，介绍单片机的最新技术进步，包括数字单片机的工艺及技术，模糊单 片机的工艺及技术，单片机的可靠性技术，以及以单片机为核心的嵌入式系统。 数字单片机的技术发展 数字单片机的技术进步反映在内部结构、功率消耗、外部电压等级以及制造工 艺上。在这几方面，较为典型地说明了数字单片机的水平。在目前，用户对单片机 的需要越来越多，但是，要求也越来越高。下面分别就这四个方面说明单片机的技 术进步状况。 1、 内部结构的进步 单片机在内部已集成了越来越多的部件，这些部件包括一般常用的电路，例如 : 定时器，比较器，A/D 转换器，D /A 转换器，串行通信接口，Watchdog 电路，LCD 控制器等。 有的单片机为了构成控制网络或形成局部网，内部含有局部网络控制模块 CAN。例如，Infineon 公司的 C 505C，C515C，C167CR，C167CS-32FM， 81C90;Motorola 公司的 68HC08AZ 系列等。特别是在单片机 C167CS-32FM 中，内部 还含有 2 个 CAN。因此，这类单片机十分容易构成网络。特别是在控制，系统较为 复杂时，构成一个控制网络十分有用。 为了能在变频控制中方便使用单片机，形成最具经济效益的嵌入式控制系统。 有的单片机内部设置了专门用于变频控制的脉宽调制控制电路，这些单片机有 Fujitsu 公司的 MB89850 系列、MB89860 系列;Motorola 公司的 MC68HC08MR16、 MR24 等。在这些单片机中，脉宽调制电路有 6 个通道输出，可产生三相脉宽调制 交流电压，并内部含死区控制等功能。 特别引人注目的是:现在有的单片机已采用所谓的三核(TrCore)结构。这是一 种建立在系统级芯片(System on a chip)概念上的结构。这种单片机由三个核组成: 一个是微控制器和 DSP 核，一个是数据和程序存储器核，最后一个是外围专用集成 电路(ASIC)。这种单片机的最大特点在于把 DSP 和微控制器同时做在一个片上。虽 然从结构定义上讲，DSP 是单片机的一种类型，但其作用主要反映在高速计算和特 殊处理如快速傅立叶变换等上面。把它和传统单片机结合集成大大提高了单片机的 功能。这是目前单片机最大的进步之一。这种单片机最典型的有 Infineon 公司的 TC10GP;Hitachi 公司的 SH7410，SH7612 等。这些单片机都是高档单片机，MCU 都 是 32 位的，而 DSP 采用 16 或 32 位结构，工作频率一般在 60MHz 以上。 2、 功耗、封装及电源电压的进步 现在新的单片机的功耗越来越小，特别是很多单片机都设置了多种工作方式， 这些工作方式包括等待，暂停，睡眠，空闲，节电等工作方式。Philips 公司的单 片机 P87LPC762 是一个很典型的例子，在空闲时，其功耗为 1.5 mA，而在节电方 式中，其功耗只有 0.5mA。而在功耗上最令人惊叹的是 TI 公司的单片机 MSP430 系 列，它是一个 16 位的系列，有超低功耗工作方式。它的低功耗方式有 LPM1、 LPM3、LPM4 三种。当电源为 3V 时，如果工作于 LMP1 方式，即使外围电路处于活 动，由于 CPU 不活动，振荡器处于 1,4MHz，这时功耗只有 50?A。在 LPM3 时，振 荡器处于 32kHz，这时功耗只有 1.3?A。在 LPM4 时，CPU、外围及振荡器 32kHz 都 不活动，则功耗只有 0.1?A。 现在单片机的封装水平已大大提高，随着贴片工艺的出现，单片机也大量采用 了各种合符贴片工艺的封装方式出现，以大量减少体积。在这种形势中， Microchip 公司推出的 8 引脚的单片机特别引人注目。这是 PIC12CXXX 系列。它含 有 0.5,2K 程序存储器，25,128 字节数据存储器，6 个 I/O 端口以及一个定时器， 有的还含 4 道 A/D ，完全可以满足一些低档系统的应用。扩大电源电压范围以及 在较低电压下仍然能工作是今天单片机发展的目标之一。目前，一般单片机都可以 在 3.3,5.5V 的条件下工作。而一些厂家，则生产出可以在 2.2,6V 的条件下工作的 单片机。这些单片机有 Fujitsu 公司的 MB89191,89195，MB89121,125A，MB89130 系列等，应该说该公司的 F2MC-8L 系列单片机绝大多数都满足 2.2,6V 的工作电压 条件。而 TI 公司的 MSP430X11X 系列的工作电压也是低达 2.2V 的。 3、 工艺上的进步 现在的单片机基本上采用 CMOS 技术，但已经大多数采用了 0.6?m 以上的光刻 工艺，有个别的公司，如 Motorola 公司则已采用 0.35?m 甚至是 0.25?m 技术。这 些技术的进步大大地提高了单片机的内部密度和可靠性。 以单片机为核心的嵌入式系统 单片机的另外一个名称就是嵌入式微控制器，原因在于它可以嵌入到任何微型 或小型仪器或设备中。目前，把单片机嵌入式系统和 Internet 连接已是一种趋 势。但是，Internet 一向是一种采用肥服务器，瘦用户机的技术。这种技术在互 联上存储及访问大量数据是合适的，但对于控制嵌入式器件就成了“杀鸡用牛刀“ 了。要实现嵌入式设备和 Int ernet 连接，就需要把传统的 Internet 理论和嵌入 式设备的实践都颠倒过来。为了使复杂的或简单的嵌入式设备，例如单片机控制的 机床、单片机控制的门锁，能切实可行地和 Internet 连接，就要求专门为嵌入式 微控制器设备设计网络服务器，使嵌入式设备可以和 Internet 相连，并通过标准 网络浏览器进行过程控制。 目前，为了把单片机为核心的嵌入式系统和 Internet 相连，已有多家公司在 进行这方面的较多研究。这方面较为典型的有 emWare 公司和 TASKING 公司。 EmWare 公司提出嵌入式系统入网的方案--EMIT 技术。这个技术包括三个主要 部分:即 emMicro， emGateway 和网络浏览器。其中，emMicro 是嵌入设备中的一 个只占内存容量 1K 字节的极小的网络服务器; emGateway 作为一个功能较强的用 户或服务器，它用于实现对多个嵌入式设备的管理，还有标准的 Internet 通信接 入以及网络浏览器的支持。网络浏览器使用 emObjicts 进行显示和嵌入式设备之 间的数据传输。 如果嵌入式设备的资源足够，则 emMicro 和 emGateway 可以同时装入嵌入式设 备