单片机基础及应用：发展趋势

2023-11-17 理论教育版权反馈

【摘要】：单片机的发展趋势是向着高性能、大容量、外围电路内装化、低功耗、微型化等方向发展，主要表现在以下方面：1．CPU的发展微处理器在处理速度、寻址能力、支持多任务、低功耗、兼容性等方面有了很大的发展，提高了实时处理能力和处理精度等。1）现在的单片机芯片大多已经采用CMOS生产工艺或朝着CMOS生产工艺方向发展，8位单片机大部分都已CMOS化，降低了正常运行时的功耗。5．其他目前单片机已朝着低电压、微型化等其他方面发展。

单片机的发展趋势是向着高性能、大容量、外围电路内装化、低功耗、微型化等方向发展，主要表现在以下方面：

1．CPU的发展

微处理器在处理速度、寻址能力、支持多任务、低功耗、兼容性等方面有了很大的发展，提高了实时处理能力和处理精度等。

1）采用双CPU结构，如有的CPU中含有DSP微处理器，速度达到20MHz以上，大大提高了处理速度和处理能力。

2）数据总线宽度，CPU字长由8位向16位、32位发展，提高了数据处理的精度和处理能力。

3）采用流水线结构，可以同时执行几条指令，单周期缩短为100ns，中断响应不超过400ns，支持多任务处理。

4）串行总线结构，如I2C总线用3条数据线代替8位数据线，减少了单片机的外部引脚，降低了成本。

5）寻址能力增强，寻址范围达到24位线性寻址空间，最高可达16MB，寻址方式支持间接、扩展和相对寻址。

6）指令系统，从复杂指令系统向精简指令系统发展。

7）兼容性，不同厂家、不同系列的产品具有相同的内核。

2．存储器的发展

单片机片内存储容量的增大和存储形式的多样化，减少了外围存储器的扩展，简化了硬件电路，降低了成本，满足了不同用户对存储器读写方式的要求，提高了系统的可靠性和稳定性。

1）存储容量增大。单片机片内ROM一般达4～8KB，有的甚至达到128KB；片内RAM一般256字节，有的甚至达到几千字节。(www.chuimin.cn)

2）存储器多样化。片内EPROM用EEPROM、Flash ROM取代。EPROM要高压编程输入、紫外线擦除；EEPROM采用电擦除，特别是能在+5V下读写的EEPROM，既有静态RAM读写操作简便又有EPROM在掉电时不丢失数据的优点；Flash ROM具有电擦除、速度快、容量大、在线编程等更多优点。

3．功能增强

把常用的外围电路集成到单片机的芯片内，省去了对其的扩展，简化了硬件电路，降低了成本，方便了用户的选用，提高了系统的可靠性和稳定性。

1）内部集成了A／D、D／A、PWM、DMA HSIO、LED和LCD驱动等常用接口，可方便满足输入和输出要求。

2）内部集成锁相环、频率合成器、字符发生器、声音发生器、CRT控制器等专用接口，能满足一些特殊使用者的要求。

4．低功耗

单片机芯片采用CMOS生产工艺，并能设置空闲、掉电等工作方式，大大降低了所消耗的功率，特别适用于便携式设备和仪器仪表。

1）现在的单片机芯片大多已经采用CMOS生产工艺或朝着CMOS生产工艺方向发展，8位单片机大部分都已CMOS化，降低了正常运行时的功耗。

2）空闲、掉电工作方式消耗的功率比正常工作消耗的功率小得多。如采用CMOS工艺的MCS-51系列单片机80C51BH／80C31／87C51，正常工作时（5V、12MHz）工作电流为12mA，同样条件下的空闲工作方式时工作电流为3．7mA，掉电工作方式时（2V）工作电流仅为50nA。

5．其他

目前单片机已朝着低电压、微型化等其他方面发展。