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单片机技术的发展与单片机应用的广泛选择
邵贝贝
编者按:1998年12月19日,北京单片机联谊会在北航出版社举行第四次专题研讨会,主题是单片机技术的发展与单片机应用的广泛选择。出席会议的有各类单片机的代表、应用专家和新闻媒体人士约40人,近20位专家发言,涉及15个单片机厂商的产品。本文由清华大学邵贝贝教授就以上议题归纳如下,以便为用户在单片机选型上展示更大的空间。
1 单片机技术的发展特点
自单片机出现至今,单片机技术已走过了近20年的发展路程。纵观20年来单片机发展历程可以看出,单片机技术的发展以微处理器(MPU)技术及超大规模集成电路技术的发展为先导,以广泛的应用领域拉动,表现出较微处理器更具个性的发展趋势。
单片机长寿命这里所说的长寿命,一方面指用单片机开发的产品可以稳定可靠地工作十年、二十年,另一方面是指与微处理器相比的长寿命。随着半导体技术的飞速发展,MPU更新换代的速度越来越快,以386、486、586为代表的MPU,很短的时间内就被淘汰出局,而传统的单片机如68HC05、8051等年龄已有15岁,产量仍是上升的。这一方面是由于其对相应应用领域的适应性,另一方面是由于以该类CPU为核心,集成以更多I/O功能模块的新单片机系列层出不穷。可以预见,一些成功上市的相对年轻的CPU核心,也会随着I/O功能模块的不断丰富,有着相当长的生存周期。新的CPU类型的加盟,使单片机队伍不断壮大,给用户带来了更多的选择余地。
8位、16位、32位单片机共同发展这是当前单片机技术发展的另一动向。长期以来,单片机技术的发展是以8位机为主的。随着移动通讯、网络技术、多媒体技术等高科技产品进入家庭,32位单片机应用得到了长足发展。以Motorola 68K为CPU的32位单片机97年的销售量达8千万枚。过去认为由于8位单片机功能越来越强,32位机越来越便宜,使16位单片机生存空间有限,而16位单片机的发展无论从品种和产量方面,近年来都有较大幅度的增长。
单片机速度越来越快 MPU发展中表现出来的速度越来越快是以时钟频率越来越高为标志的。而单片机则有所不同,为提高单片机抗干扰能力,降低噪声,降低时钟频率而不牺牲运算速度是单片机技术发展之追求。一些8051单片机兼容厂商改善了单片机的内部时序,在不提高时钟频率的条件下,使运算速度提高了很多,Motorola单片机则使用了琐相环技术或内部倍频技术使内部总线速度大大高于时钟产生器的频率。,而M68K系列32位单片机使用32K的外部振荡器频率内部时钟可达16MHz以上。
低电压与低功耗自80年代中期以来,NMOS工艺单片机逐渐被CMOS工艺代替,功耗得以大幅度下降,、、、、,全静态设计使时钟频率从直流到数十兆任选,都使功耗不断下降。Motorola ,功率约为20mW。几乎所有的单片机都有Wait、Stop等省电运行方式。允许使用的电源电压范围也越来越宽。一般单片机都能在3到6V范围内工作,对电池供电的单片机不再需要对电源采取稳压措施。.