發(fā)布時(shí)間：2014-07-27 06:12

       1946年電子數(shù)字計(jì)算機(jī)誕生，在此后漫長的歷史進(jìn)程中，計(jì)算機(jī)始終是供養(yǎng)在特殊的機(jī)房中，實(shí)現(xiàn)數(shù)值計(jì)算的大型昂貴設(shè)備。直到20世紀(jì)70年代，微處理器的出現(xiàn)，計(jì)算機(jī)才出現(xiàn)了歷史性的變化。以微處理器為核心的微型計(jì)算機(jī)以其小型、價(jià)廉、高可靠性等優(yōu)勢，迅速走出機(jī)房；基于高速數(shù)值解算能力的微型機(jī),表現(xiàn)出的智能化水平引起了控制專業(yè)人士的興趣。他們將微型機(jī)嵌入到一個對象體系中，實(shí)現(xiàn)了對象體系的智能化控制。這樣一來，計(jì)算機(jī)便失去了原來的形態(tài)與通用的計(jì)算機(jī)功能。為了區(qū)別于原有的通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，把嵌入到對象體系中、實(shí)現(xiàn)對象體系智能化控制的計(jì)算機(jī)，稱作嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。由于嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)要嵌入到對象體系中，實(shí)現(xiàn)的是對象的智能化控制，因此。它有著與通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)完全不同的技術(shù)要求與技術(shù)發(fā)展方向。嵌入式系統(tǒng)雖然起源于微型計(jì)算機(jī)時(shí)代。然而，微型計(jì)算機(jī)的體積、價(jià)位、可靠性都無法滿足大量的對象系統(tǒng)的嵌入式應(yīng)用要求，筆耕論文，因此，嵌入式系統(tǒng)必須走獨(dú)立發(fā)展道路，這條道路就是芯片化道路。芯片化道路即是將計(jì)算機(jī)做在一個芯片上，從而開創(chuàng)了嵌入式系統(tǒng)獨(dú)立發(fā)展的單片機(jī)時(shí)代。
        （一）單片機(jī)的快速發(fā)展
        單片機(jī)又稱單片微控制器，它不是完成某一個邏輯功能的芯片，而是把一個計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個芯片上。概括地講，一塊芯片就成了一臺計(jì)算機(jī)。它體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜，為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。單片機(jī)誕生于20世紀(jì)70年代末，經(jīng)歷了SCM、MCU、SOC三大階段。
        1．SCM (Single Chip Microcomputer) (單片微型計(jì)算機(jī))階段，主要是尋求最佳的單片形態(tài)嵌入式系統(tǒng)的最佳體系結(jié)構(gòu)。"創(chuàng)新模式"獲得成功，奠定了SCM與通用計(jì)算機(jī)完全不同的發(fā)展道路。
        2．MCU (Micro Controller Unit)(微控制器)階段，主要的技術(shù)發(fā)展方向是：不斷擴(kuò)展、滿足嵌入式應(yīng)用時(shí)，發(fā)展對象系統(tǒng)要求的各種外圍電路與接口電路，突顯其對象的智能化控制能力。它所涉及的領(lǐng)域都與對象系統(tǒng)相關(guān)，因此，發(fā)展MCU的重任不可避免地落在電氣、電子技術(shù)廠家肩上。
        3．SoC (System on Chip)(片上系統(tǒng))階段，單片機(jī)是嵌入式系統(tǒng)的獨(dú)立發(fā)展之路。向MCU階段發(fā)展的重要推動力，就是尋求應(yīng)用系統(tǒng)在芯片上的最大化解決；因此，單片專用機(jī)的發(fā)展自然形成了SoC化趨勢。使用SoC技術(shù)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的核心思想，就是要把整個應(yīng)用電子系統(tǒng)全部集成在一個芯片中。隨著微電子技術(shù)、IC設(shè)計(jì)、EDA工具的發(fā)展，基于SoC的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)會有較大的發(fā)展。因此，對單片機(jī)的理解可以從單片微型計(jì)算機(jī)、單片微控制器延伸到單片應(yīng)用系統(tǒng)。
        （二）數(shù)字單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展
        1．內(nèi)部結(jié)構(gòu)的進(jìn)步。單片機(jī)在內(nèi)部已集成了越來越多的部件，這些部件包括一般常用的電路，例如定時(shí)器、比較器、A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器、串行通信接口、Watchdog電路、LCD控制器等。有的單片機(jī)為了構(gòu)成控制網(wǎng)絡(luò)或形成局部網(wǎng)，內(nèi)部含有局部網(wǎng)絡(luò)控制模塊CAN。因此，這類單片機(jī)十分容易構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)。特別是在控制、系統(tǒng)較為復(fù)雜時(shí)，構(gòu)成一個控制網(wǎng)絡(luò)十分有用。有的單片機(jī)內(nèi)部設(shè)置了專門用于變頻控制的脈寬調(diào)制控制電路。特別引人注目的是， 現(xiàn)在有的單片機(jī)已采用所謂的三核(TnCore)結(jié)構(gòu)。這是一種建立在系統(tǒng)級芯片(Syste-monachip)概念上的結(jié)構(gòu)。這種單片機(jī)由三個核組成： 一個是微控制器和DSP核， 一個是數(shù)據(jù)和程序存儲器核， 最后一個是外圍專用集成電路(ASIC)。這種單片機(jī)的最大特點(diǎn)在于把DSP和微控制器同時(shí)做在一個片上，把它和傳統(tǒng)單片機(jī)結(jié)合集成大大提高了單片機(jī)的功能。這是目前單片機(jī)最大的進(jìn)步之一。
        2.功耗、封裝及電源電壓的進(jìn)步�，F(xiàn)在新的單片機(jī)的功耗越來越小， 特別是很多單片機(jī)都設(shè)置了多種工作方式， 這些工作方式包括等待、暫停、睡眠、空閑、節(jié)電等工作方式�，F(xiàn)在單片機(jī)的封裝水平已大大提高， 隨著貼片工藝的出現(xiàn)， 單片機(jī)也大量采用了各種符合貼片工藝的封裝方式出現(xiàn)，以大量減少體積。擴(kuò)大電源電壓范圍以及在較低電壓下仍然能工作是當(dāng)今單片機(jī)發(fā)展的目標(biāo)之一。目前，一般單片機(jī)都可以在3.3～5.5V的條件下工作。而一些廠家，則生產(chǎn)出可以在2.2～6v的條件下工作的單片機(jī)。
        3.工藝上的進(jìn)步�，F(xiàn)在的單片機(jī)基本上采用CMOS技術(shù)，但已經(jīng)大多數(shù)采用了0.6? m 以上的光刻工藝，有個別的公司，如Motorola公司則已采用0.35?m甚至是0.25?m技術(shù)。這些技術(shù)的進(jìn)步大大地提高了單片機(jī)的內(nèi)部密度和可靠性.

 

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