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发信人: mingwei (遍踏江湖也笑仙), 信区: Electronics
标  题: 单片机IC技术发展和应用技术
发信站: 哈工大紫丁香 (2003年10月15日18:30:59 星期三), 站内信件

单片机IC技术发展与应用技术
清华大学自动化系(100084) 袁涛 陈潇炜
    多年以前，单片机种类较少，掌握一个型号单片机的相关应用技
术，可以延续很多年。直到目前为止，仍有一部分技术人员在项目初
期进行单片机选型时，将是否为自己使用过的单片机型号作为选择标
准。这样做的好处是，不必花费时间和精力去掌握新的单片机技术，
但问题也是显而易见的，一般来讲，在性能、功耗、可靠性、体积、
成本等方面都不会太理想。随着单片机IC技术的发展与单片机应用技
术的发展，现在的选择标准已经明显不同了，人们首先根据实际应用
需要，在众多种类的单片机中选择最合适的单片机型号，然后再考虑
其它因素。对于国内众多单片机应用技术人员，既是挑战，又是机遇
，而且主要是机遇，单片机应用技术的发展进一步打消了人们的顾虑
。就像购买家用电器一样，同样价格，同样品牌，人们肯定购买功能
强的新款，而不用考虑是否与过去使用过的家电相同。
    下面从几个方面进行叙述。
一、集成电路工艺的发展，使得单片机不断进行更新换代
    单片机集成电路的发展与台式计算机CPU集成电路的发展是同步
的。仅从线宽看，已经从0.8微米发展到以0.35和0.25微米工艺为主
流。对于应用技术人员，其直接作用是，功能更强了，功耗更低了，
电源电压范围更宽了，可靠性更高了，同样的功能成本相同甚至更低
了。例如Intel公司的8098换代为80C196，NEC公司的78058换代为
780058。
    再有，过去将8位A/D转换器集成在单片机内部已经不容易了，而
现在集成电路工艺发展将10位A/D转换器集成在单片机内部是很普遍
的事情。
二、单片机的真正单片化已经成为主流
    绝大部分资源都在单片机芯片内部，不需要扩展，这是当今单片
机发展主流。过去的单片机一般都需要进行各种扩展，如ROM、RAM、
A/D、D/A、数字量I/O、显示驱动等。现在的单片机，大部分都是单
芯片工作，过去需要扩展才能实现的功能，在单片机内部都可以完成
。单片机的真正单片化，省去了大量的硬件开发调试工作，工作效率
大大提高；单片机系统的可靠性、抗干扰能力大大提高，经过实验测
试，同样功能的系统，采用单片方式比总线扩展方式天生就要强很多
；系统成本降低。
三、不同应用领域的需要，使得单片机不断推出新的品种
   现在世界上知名的单片机生产厂家近20家，一般厂家的单片机品
种有几十到几百种，总的单片机种类可能有2000种左右。作为单片式
应用，选择一种合适的单片机是比较容易的。
四、低功耗、节能和环保已经深入人心
   单片机将很多硬件已做到芯片中去，硬件的冗余很大，靠特殊功
能寄存器选择使用不同的硬件。这给单片机的低功耗设计提供了很强
的支持，内部以低功耗、低电压的原则设计，靠软件选择其中不同的
硬件，而成本明显低于非单片方式单片机组成的系统。
    在低功耗方面，日本的单片机厂家相对更强一些。其它国家一些
厂家在大力宣传功耗可达0.1微安时，日本的多家单片机厂家已经在
推广功耗在0.05~0.01微安的单片机了。
    日本公司的单片机，初次接触往往觉得有些繁琐，一旦使用起来
，感觉就不同了。例如时钟系统可选设置较多，但你可以不去理睬，
它会自动按普通的缺省方式工作，需要时可以自己设置。为了降低功
耗，可以在线选择外时钟，可以在线改变单片机内部分频来改变CPU
时钟，在工作不忙时，通过在线降低CPU时钟大大降低单片机功耗。
   低功耗单片机系统不仅在手持式装置中是必需的，在工业现场仪
表中也需要低功耗单片机。例如多国仪器仪表展览会上，不只一家
国外公司展出了使用电池的工业流量计，5年甚至10年不用换电池、
不用维护。
五、宽电源电压范围
    单片机芯片工艺特点等，决定了单片机在很宽的电源电压范围内
都能正常工作。例如，NEC公司的78K0和78K0S系列、富士通公司、
EPSON公司的单片机，电源电压可以在1.8V~5.5V间变化已经是很普
通的，甚至有更宽的范围。单片机供电电压范围的放宽，可以进一
步拓宽单片机应用领域，尤其是便携式或手持式仪器或装置，可以
放心地使用电池作为电源，而不必关心电池放电过程电压曲线是否
平稳、是否会因此影响单片机正常工作，更不必因电池供电而专门
增加稳压电路，从而可减少1/2~1/3的功率消耗。
六、高级语言开发和调试正在成为潮流
    单片机高级语言开发和调试，可以成倍提高工作效率。这在个
人计算机上已经被广泛接受，难得见到用汇编语言开发个人计算机
程序了。单片机的高级语言开发也正在成为潮流。尤其在市场经济
的激烈竞争中，时间就是效益。中国即将加入WTO，这一点就更显得
重要了。随着集成电路工艺的发展，单片机存储器的容量足够使用
，不会因为使用高级语言开发额外增加单片机的成本。而工作却简
单、容易得多了。
    

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剑行天下天下寒，手持太阿三尺三。
锋芒斜划长江水，利刃横刺昆仑岩。
醉卧青云高呼酒，遍踏江湖也笑仙。
沙场枫叶红胜火，野笛一声响人间。
  

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