发展历史
单片机诞生于1971年,经历了SCM、MCU、SoC三大阶段,早期的SCM单片机都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031,此后在8031上发展出了MCS51系列MCU系统。基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。随着工业控制领域要求的提高,开始出现了16位单片机,但因为性价比不理想并未得到很广泛的应用。90年代后随着消费电子产品大发展,单片机技术得到了巨大提高。随着INTEL i960系列特别是后来的ARM系列的广泛应用,32位单片机迅速取代16位单片机的高端地位,并且进入主流市场。
而传统的8位单片机的性能也得到了飞速提高,处理能力比起80年代提高了数百倍。目前,高端的32位Soc单片机主频已经超过300MHz,性能直追90年代中期的专用处理器,而普通的型号出厂价格跌落至1美元,端的型号也只有10美元。
当代单片机系统已经不再只在裸机环境下开发和使用,大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用在全系列的单片机上。而在作为掌上电脑和手机核心处理的高端单片机甚至可以直接使用专用的Windows和Linux操作系统。
早期阶段
SCM即单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)阶段,主要是寻求的单片形态嵌入式系统的体系结构。“创新模式”获得成功,奠定了SCM与通用计算机完全不同的发展道路。在开创嵌入式系统独立发展道路上,Intel公司功不可没。
中期发展
MCU即微控制器(Micro Controller Unit)阶段,主要的技术发展方向是:不断扩展满足嵌入式应用时,对象系统要求的各种外围电路与接口电路,突显其对象的智能化控制能力。它所涉及的领域都与对象系统相关,因此,发展MCU的重任不可避免地落在电气、电子技术厂家。从这一角度来看,Intel逐渐淡出MCU的发展也有其客观因素。在发展MCU方面,最的厂家当数Philips公司。
Philips公司以其在嵌入式应用方面的巨大优势,将MCS-51从单片微型计算机迅速发展到微控制器。因此,当我们回顾嵌入式系统发展道路时,不要忘记Intel和Philips的历史功绩。
当前趋势
SoC嵌入式系统(System on Chip)式的独立发展之路,向MCU阶段发展的重要因素,就是寻求应用系统在芯片上的化解决,因此,专用单片机的发展自然形成了SoC化趋势。随着微电子技术、IC设计、EDA工具的发展,基于SoC的单片机应用系统设计会有较大的发展。因此,对单片机的理解可以从单片微型计算机、单片微控制器延伸到单片应用系统。
目前单片机的种类很多,大多数都是针对某一类特定应用而设计的,合适的单片机系统选择与设计是节点微功耗设计的关键。单片机的微功耗设计可从下列几个因素考虑。 (1) 尽量选择集成度高的单片机。随着微电子技术的发展,单片机的集成度越来越高,实现了真正意义上的单片化。很多单片机都集成了大量的外围功能模块,如ADC、DAC、程序存储器、定时器、串行接口(RS232、SPI、I2C等)等。选择这样的器件,可有效加快开发进度、降低系统成本、减小体积、提高可靠性和抗干扰能力,同时SOC技术进一步降低了器件接口间的功耗。 (2) 考虑到有些场合单片机的工作特点,选择单片机不光要关注工作电流,更应该关注单片机休眠时的静态电流。单片机丰富的低功耗模式和极低的静态电流,在满足特定应用功能的同时,有效降低系统的功耗。 (3) 在满足应用要求的前提下,选择配较低的单片机,较小的RAM/ROM、较低的ADC分辨率、较低的ADC速率,较少的IO管脚都可以降低单片机的整体功耗。当然了,这个得能满足你产品需求的前提下 (4) 对于一个数字系统而言,其功耗大致满足公式:P=CV2f。其中C为系统的负载电容,V为电源电压,f为系统工作频率[...
定义 专用集成电路是为特定用户或特定电子系统制作的集成电路。数字集成电路的通用性和大批量生产,使电子产品成本大幅度下降,推进了计算机通信和电子产品的普及,但同时也产生了通用与专用的矛盾,以及系统设计与电路制作脱节的问题。同时,集成电路规模越大,组建系统时就越难以针对特殊要求加以改变。为解决这些问题,就出现了以用户参加设计为特征的专用集成电路,它能实现整机系统的优化设计,性能优越,保密性强。 内容 专用集成电路更适用于军事应用,能有效地解决军用集成电路的高性能、小批量、高可靠、快周期的矛盾。 现在大的集成电路生产厂都配有极强的计算机辅助电路设计能力,可根据用户的要求迅速设计制作专用集成电路,或接受用户的电路设计,甚至由用户直接设计工艺来制造满足用户需要的集成电路。