经济与社会 Ｃｈｉｎａ ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒｅｖｉｅｗ －■Ｉ 浅谈单片机的发展趋势 赵泽宇 （西南交通大学电气工程学院四川成都６１ １７５６） ［摘要］单片机发展极为迅速，当前世界上个大芯片制造公司都推出了自己的单片机，本文对单片机的发展历史与应用情况以及未来的发展趋势进行了深 入的讨论和探究。 ［关键词］单片机；发展特点；发展趋势。 中图分类号：ＴＢ８５５＋．３ 文献标识码：Ａ 一单片机的定义 单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处 理能力的中央处理器ＣＰＵ随机存储器ＲＡＭ、只读存储器ＲＯＭ、多种Ｉ／Ｏ口和中 断系统、定时器／计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟 多路转换器、Ａ／Ｄ转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微 型计算机系统，在工业控制领域广泛应用。目前，单片机的发展速度较迅速，市 场竞争非常激烈，各种类型的单片机都有，主要是由当时的４位、８位单片机，发 展到现在的３２位３ＯＯＭ的高速单片机，各有各的特点，互相补充，扩大了单片机 的应用范围。 ＝单片机的类型 通常计算机系统的技术要求是高速、海量的数值计算；技术发展方向是总 线速度的无限提升，存储容量的无限扩大。而嵌入式计算机系统的技术要求则 是对象的智能化控制能力；技术发展方向是与对象系统密切相关的嵌人陛能、 控制能力与控制的可靠性。比较普通计算机和嵌入式计算机的差异，说明这 是由于它们应用场合和应用环境的不同而造成的，而单片机则属于低端嵌入式 计算机。 ２．１低端单片机 硬件简单，字长一般为８位，也：Ｎ１６位的，存储空间最小。集成的片内外 设比较丰富。由于硬件的局限性，导致软件上就不能太大，采集速度低。难 以完成复杂的实时运算。单循环式，一般没有操作系统。 ２．２ ＡＲＭ系列 也叫高端单片机，硬件集成度ｉ茼，集成的片内外设很多，通常集成串口， ＵＳＢ，ＣＡＮ等各种控制器，通讯方便。字长一般３２位。性能高，速度快，主频一般 １００Ｍ左右，ＡＲＭ９可达６００Ｍ可以同时进行复杂的实时运算。某些ＤＳＰ的运算 能力超过奔腾计算机。存储空间大，可以支持操作系统，带操作系统，多任务并 发处理能力强，实时性高。 三单片机的发展历程 以啦单片机的推出作为起点，单片机的发展历史大致可分为以下几个阶 段： （１）第一阶段（１９７６—１９７８）： 单片机的控索阶段。以Ｉｎｔｅｌ公司的ＭＣＳ一４８为代表。ＭＣＳ一４８的推出是在 工控领域的控索，参与这一控索的公司还有Ｍｏｔｏｒｏｌａ、 ０ｇ等，都取得了满意 的效果 这就是ＳＣＭ的诞生年代，“单机片”一词即由此而来 （２）第二阶段（１９７８－１９８２） 单片机的完善阶段。Ｉｎｔｅｌ公司：￣ＥＭＣＳ一４８基础上推出了完善的、典型的 单片机系列ＭＣＳ－５１。它在以下几个方面奠定了典型的通用总线型单片机体系 结构。 （１）完善的外部总线。ＭＣＳ一５１设置了经典的８位单片机的总线结构，包括 ８位数据总线、１６位地址总线、控制总线及具有很多机通信功能的串行通信接 口。 （２）ＣＰＵ￣ｂ围功能单元的集中管理模式。 （３）体现工控特性的位地址空间及位操作方式。 （４）指令系统趋于丰富和完善，并且增加了许多突出控制功能的指令。 文章编号：１００９—９１４Ｘ（２０１４）０６—０１８９—０１ （３）第三阶段（１９８２—１９９０）： ８位单片机的巩固发展及ｌ６位单片机的推出阶段，也是单片机向微控制器 发展的阶段。Ｉｎｔｅｌ公司推出的ＭＣＳ－９６系列单片机，将一些用于测控系统的模 数转换器、程序运行监视器、脉宽调制器等纳入片中，体现了单片机的微控制器 特征。随着ＭＣＳ一５１系列的广应用，许多电气厂商竞相使用８０Ｃ５１为内核，将许 多测控系统中使用的电路技术、接口技术、多通道Ａ／Ｄ转换部件、可靠陛技术等 应用到单片机中，增强了外围电路路功能，强化了智能控制的特征。 （４）第四阶段（１９９Ｏ一现在）： 微控制器的全面发展阶段。随着单片机在各个领域全面深入地发展和应 用，出现了高速、大寻址范围、强运算能力的８位／１６位 四单片机的特点 小巧灵活、成本低、易于产品化。它能方便地组装成各种智能式控制设备以 及各种智能仪表。面向控制，能针对陆地解决从简单到复杂的各类控制任务，从 而获得最佳陛价比。抗干扰能力强，适应温度范围宽，在各种恶劣条件下都能可 靠地工作，这是其它机型所无法比拟的。可以很方便地实现多机和分布式控制， 使整个系统的效率和可靠性大为提高。 五单片机的发展趋势 ５．１制作工艺ＣＭＯ８化 更小的光刻工艺提高了集成度，从而使芯片更小、成本更低、工作电压更 低、功耗更低。 ５．２ ＣＰＵｆｌ￣改进 采用双ＣＰＵ结构，增加数据总线的宽度，提高数据处理的速度和能力； 采用流水线结构，提高处理和运算速度，以适应实时控制和处理的需要。增大存 储容量，片内ＥＰＲＯＭ的Ｅ２ＰＲＯＭ化，程序的保密化。提高并行口驱动能力， 以减少外围驱动芯片，增加外围Ｉ／Ｏ口的逻辑功能和控制的灵活性。以串行方式 为主的外围扩展。外围电路的内装化。和互联网连接已是一种明显的走向。可靠 性及应用水平越来越高，啦机的主流地位。 参考文献 …１居水荣．单片机及其发展趋势［Ｊ］．半导体情报，２００１，３８（２）：１５—１８． ［２］单片机原理及应用技术［Ｍ】．高等教育出版社，２００１． ［３］沈红卫．单片机应用系统设计实例与分析［Ｉ棚．北京航空航天大学出版 社，２００３． ［４】万光毅，严义，邢春香．单片机实验与实践教程［Ｕ１．北京航空航天大学 出版社，２００６． ［５】单片机原理与应用技术［Ｍ】．北京大学出版社，２００６． ［６］陈卫兵．单片机自身的可靠性技术发展【Ｊ】．微电子技术，２００３，４：１６—１８． 科技博览 １８９
