單片機發(fā)展歷史課件

單片機

發(fā)展歷史.單片機發(fā)展一什么是單片機二單片機的發(fā)展歷程三單片機的發(fā)展趨勢.一什么是單片機二單片機的發(fā)展歷程三單片機的什么是單片機

單片機(Microcontrollers)是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU、隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器/計數(shù)器等功能(可能還包括顯示驅(qū)動電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路)集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的微型計算機系統(tǒng)，在工業(yè)控制領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。從上世紀(jì)80年代，由當(dāng)時的4位、8位單片機，發(fā)展到現(xiàn)在的300M的高速單片機。.什么是單片機單片機(Microcontrolle單片機的分類按照其用途可分為通用型和專用型兩大類1.通用型單片機就是其內(nèi)部可開發(fā)的資源如存儲器I/O等各種外圍功能部件等）可以全部提供給用戶通用型專用型單片機是專門針對

某些產(chǎn)品的特定用途而制作的單片機專用型.單片機的分類按照其用途可分為通用型和專用型兩大類單片機的發(fā)展歷程

單片機誕生于20世紀(jì)70年代末，經(jīng)歷了SCM、MCU、SoC三大階段。單片機作為微型計算機的一個重要分支，應(yīng)用面很廣，發(fā)展很快。自單片機誕生至今，已發(fā)展為上百種系列的近千個機種。目前，單片機正朝著高性能和多品種方向發(fā)展趨勢將是進(jìn)一步向著CMOS化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價格和外圍電路內(nèi)裝化等幾個方面發(fā)展。（1）SCM即單片微型計算機（Single

Chip

Microcomputer）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)?！皠?chuàng)新模式”獲得成功，奠定了SCM與通用計算機完全不同的發(fā)展道路。在開創(chuàng)嵌入式系統(tǒng)獨立發(fā)展道路上，Intel公司功不可沒。（2）MCU即微控制器（Micro

Controller

Unit）階段，主要的技術(shù)發(fā)展方向是：不斷擴展?jié)M足嵌入式應(yīng)用時，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。從這一角度來看，Intel逐漸淡出MCU的發(fā)展也有其客觀因素。在發(fā)展MCU方面，最著名的廠家當(dāng)數(shù)Philips公司。Philips公司以其在嵌入式應(yīng)用方面的巨大優(yōu)勢，將MCS-51從單片微型計算機迅速發(fā)展到微控制器。因此，當(dāng)我們回顧嵌入式系統(tǒng)發(fā)展道路時，不要忘記Intel和Philips的歷史功績。.單片機的發(fā)展歷程單片機誕生于20世紀(jì)70年代末，經(jīng)單片機的發(fā)展歷程（3）單片機是嵌入式系統(tǒng)的獨立發(fā)展之路，向MCU階段發(fā)展的重要因素，就是尋求應(yīng)用系統(tǒng)在芯片上的最大化解決；因此，專用單片機的發(fā)展自然形成了SoC化趨勢。隨著微電子技術(shù)、IC設(shè)計、EDA工具的發(fā)展，基于SoC的單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計會有較大的發(fā)展。因此，對單片機的理解可以從單片微型計算機、單片微控制器延伸到單片應(yīng)用系統(tǒng)。二、以8位單片機為起點.單片機的發(fā)展歷程（3）單片機是嵌入式系統(tǒng)的獨立發(fā)展之路，向M四個階段

第一階段（1976-1978）：單片機的控索階段。以Intel公司的MCS–

48為代表。MCS

–

48的推出是在工控領(lǐng)域的控索，參與這一控索的公司還有Motorola

Zilo等，都取得了滿意的效果。這就是SCM的誕生年代，“單機片”一詞即由此而來。

第二階段（1978-1982）單片機的完善階段。Intel公司在MCS

–

48

基礎(chǔ)上推出了完善的、典型的單片機系列MCS

–51。它在以下幾個方面奠定了典型的通用總線型單片機體系結(jié)構(gòu)。

①完善的外部總線。MCS-51設(shè)置了經(jīng)典的8位單片機的總線結(jié)構(gòu)，包括8位數(shù)據(jù)總線、16位地址總線、控制總線及具有很多機通信功能的串行通信接口。

②CPU外圍功能單元的集中管理模式。

③體現(xiàn)工控特性的位地址空間及位操作方式。

④指令系統(tǒng)趨于豐富和完善，并且增加了許多突出控制功能的指令。.四個階段

第一階段（1976-1978）：單片機四個階段

第三階段（1982-1990）：8位單片機的鞏固發(fā)展及16位單片機的推出階段，也是單片機向微控制器發(fā)展的階段。Intel公司推出的MCS

–96系列單片機，將一些用于測控系統(tǒng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器、程序運行監(jiān)視器、脈寬調(diào)制器等納入片中，體現(xiàn)了單片機的微控制器特征。隨著MCS

–51系列的廣應(yīng)用，許多電氣廠商競相使用80C51為內(nèi)核，將許多測控系統(tǒng)中使用的電路技術(shù)、接口技術(shù)、多通道A/D轉(zhuǎn)換部件、可靠性技術(shù)等應(yīng)用到單片機中，增強了外圍電路路功能，強化了智能控制的特征。

第四階段（1990—）：微控制器的全面發(fā)展階段。隨著單片機在各個領(lǐng)域全面深入地發(fā)展和應(yīng)用，出現(xiàn)了高速、大尋址范圍、強運算能力的8位/16位/32位通用型單片機，以及小型廉價的專用型單片機。.四個階段

第三階段（1982-1990）：8位單單片機的發(fā)展趨勢

（1）CMOS化

近年由于CHMOS技術(shù)的進(jìn)小，大大地促進(jìn)了單片機的CMOS化。CMOS芯片除了低功耗特性之外，還具有功耗的可控性，使單片機可以工作在功耗精細(xì)管理狀態(tài)。這也是今后以80C51取代8051為標(biāo)準(zhǔn)MCU芯片的原因。因為單片機芯片多數(shù)是采用CMOS（金屬柵氧化物）半導(dǎo)體工藝生產(chǎn)。CMOS電路的特點是低功耗、高密度、低速度、低價格。

采用雙極型半導(dǎo)體工藝的TTL電路速度快，但功耗和芯片面積較大。隨著技術(shù)和工藝水平的提高，又出現(xiàn)了HMOS（高密度、高速度MOS）和CHMOS工藝。CHMOS和HMOS工藝的結(jié)合。目前生產(chǎn)的CHMOS電路已達(dá)到LSTTL的速度，傳輸延遲時間小于2ns，它的綜合優(yōu)勢已在于TTL電路。因而在單片機領(lǐng)域CMOS正在逐漸取代TTL電路。.單片機的發(fā)展趨勢

（1）CMOS化

近年由于CH單片機的發(fā)展趨勢

（2）低功耗化單片機的功耗已從Ma級，甚至1uA以下；使用電壓在3~6V之間，完全適應(yīng)電池工作。低功耗化的效應(yīng)不僅是功耗低，而且?guī)砹水a(chǎn)品的高可靠性、高抗干擾能力以及產(chǎn)品的便攜化。

（3）低電壓化幾乎所有的單片機都有WAIT、STOP等省電運行方式。允許使用的電壓范圍越來越寬，一般在3~6V范圍內(nèi)工作。低電壓供電的單片機電源下限已可達(dá)1~2V。目前0.8V供電的單片機已經(jīng)問世。.單片機的發(fā)展趨勢（2）低功耗化單片機的功耗已從Ma級，甚至單片機的發(fā)展趨勢

（4）低噪聲與高可靠性

為提高單片機的抗電磁干擾能力，使產(chǎn)品能適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境，滿足電磁兼容性方面更高標(biāo)準(zhǔn)的要求，各單片廠家在單片機內(nèi)部電路中都采用了新的技術(shù)措施。大容量化

以往單片機內(nèi)的ROM為1KB~4KB，RAM為64~128B。但在需要復(fù)雜控制的場合，該存儲容量是不夠的，必須進(jìn)行外接擴充。為了適應(yīng)這種領(lǐng)域的要求，須運用新的工藝，使片內(nèi)存儲器大容量化。

目前，單片機內(nèi)ROM最大可達(dá)64KB，RAM最大為2KB。（5）高性能化

主要是指進(jìn)一步改進(jìn)CPU的性能，加快指令運算的速度和提高系統(tǒng)控制的可靠性。采用精簡指令集（RISC）結(jié)構(gòu)和流水線技術(shù)，可以大幅度提高運行速度?，F(xiàn)指令速度最高者已達(dá)100MIPS（Million

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