幾種主流單片機(jī)簡(jiǎn)介

目前已投放市場(chǎng)的主要單片機(jī)產(chǎn)品多達(dá)70多個(gè)系列，500多個(gè)品種。這其中還不包括那些系統(tǒng)或整機(jī)廠商定制的專用單片機(jī)，及針對(duì)專門業(yè)務(wù)、專門市場(chǎng)的單片機(jī)品種。這里僅對(duì)部分常見的和常用的單片機(jī)系列進(jìn)行介紹。

（1）8051單片機(jī)

最早由Intel公司推出的8051/31類單片機(jī)也是世界上用量最大的幾種單片機(jī)之一。由于Intel公司在嵌入式應(yīng)用方面將重點(diǎn)放在186、386、奔騰等與PC類兼容的高檔芯片的開發(fā)上，隨后Intel公司將80C51內(nèi)核使用權(quán)以專利互換或出讓給世界許多著名IC制造廠商，如Philips、NEC、Atmel、AMD、Dallas、siemens、Fujutsu、OKI、華邦、LG等。在保特與80C51單片機(jī)兼容的基礎(chǔ)上，這些公司容入了自身的優(yōu)勢(shì)，擴(kuò)展了針對(duì)滿足不同測(cè)控對(duì)象要求的外圍電路，如滿足模擬量輸入的A/D、滿足伺服驅(qū)動(dòng)的PWM、滿足高速輸入/輸出控制的HSL/HSO、滿足串行擴(kuò)展總線I2C、保證程序可靠運(yùn)行的的WDT、引入使用方便且價(jià)廉的FlashROM等，開發(fā)出上百種功能各異的新品種。這樣80C51單片機(jī)就變成了眾多芯片制造廠商支持的大家族，統(tǒng)稱為80C51系列單片機(jī)。客觀事實(shí)表明，80C51已成為8位單片機(jī)的主流，成了事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)MCU芯片。

（2）MOTOROLA單片機(jī)

MOTOROLA是世界上最大的單片機(jī)廠商，品種全、選擇余地大、新產(chǎn)品多是其特點(diǎn)。在8位機(jī)方面有68HC05和升級(jí)產(chǎn)品68HC08。68HC05有30多個(gè)系列，200多個(gè)品種，產(chǎn)量已超過20億片。16位機(jī)68HC16也有十多個(gè)品種。32位單片機(jī)的683XX系列也有幾十個(gè)品種。MOTOROLA單片機(jī)特點(diǎn)之一是在同樣速度下所用的時(shí)鐘頻率較Intel類單片機(jī)低得多，因而使得高頻噪聲低、抗干擾能力強(qiáng)，更適合用于工業(yè)控制領(lǐng)域及惡劣的環(huán)境。

（3）Microchip單片機(jī)

Microchip單片機(jī)是市場(chǎng)份額增長(zhǎng)最快的單片機(jī)。它的主要產(chǎn)品是16C系列8位單片機(jī)，CPU采用RISC結(jié)構(gòu)，僅33條指令，其高速度，低電壓，低功耗，大電流LCD驅(qū)動(dòng)能力和低價(jià)位OTP技術(shù)等都體現(xiàn)出單片機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展新趨勢(shì)。且以低價(jià)位著稱，一般單片機(jī)價(jià)格都在一美元以下。由美國(guó)Microchip公司推出的PIC單片機(jī)系列產(chǎn)品，已有三種系列多種型號(hào)的產(chǎn)品問世，從電腦的外設(shè)，家電控制，電訊通信，智能儀器，汽車電子到金融電子的各個(gè)領(lǐng)域都得到廣泛的應(yīng)用。Microchip單片機(jī)沒有掩膜產(chǎn)品，全都是OTP器件（近年已推出FLASH型單片機(jī)——編者注）。Microchip強(qiáng)調(diào)節(jié)約成本的最優(yōu)化設(shè)計(jì)、使用量大、檔次低、價(jià)格敏感的產(chǎn)品。

（4）Atmel單片機(jī)

ATMEL公司的90系列單片機(jī)是增強(qiáng)RISC內(nèi)載Flash的單片機(jī)，通常簡(jiǎn)稱為AVR單片機(jī)，90系列單片機(jī)是基于新的精簡(jiǎn)指令RISC結(jié)構(gòu)的。這種結(jié)構(gòu)是在90年代開發(fā)出來的綜合了半導(dǎo)體集成技術(shù)和軟件性能的新結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)使得在8位微處理器市場(chǎng)上AVR單片機(jī)具有最高M(jìn)IPSmw能力。

（5）NEC單片機(jī)

NEC單片機(jī)自成體系，以8位單片機(jī)78K系列產(chǎn)量最高，也有16位、32位單片機(jī)。16位以上單片機(jī)采用內(nèi)部倍頻技術(shù)，以降低外時(shí)鐘頻率。有的單片機(jī)采用內(nèi)置操作系統(tǒng)。NEC的銷售策略著重于服務(wù)大客戶，并投入相當(dāng)大的技術(shù)力量幫助大客戶開發(fā)產(chǎn)品。

（6）東芝單片機(jī)

東芝單片機(jī)從4位單片機(jī)到64位單片機(jī)，門類齊全。4位機(jī)在家電領(lǐng)域仍有較大的市場(chǎng)。8位機(jī)主要有870系列、90系列等，該類單片機(jī)允許使用慢模式，采用32K時(shí)鐘時(shí)功耗低至10uA數(shù)量級(jí)。CPU內(nèi)部多組寄存器的使用，使得中斷響應(yīng)與處理更加快捷。東芝的32位單片機(jī)采用MIPS3000ARISC的CPU結(jié)構(gòu)，面向VCD、數(shù)字相機(jī)、圖像處理等市場(chǎng)。

（7）富士通單片機(jī)

富士通有8位、16位和32位單片機(jī)，其中8位單片機(jī)主要有3V產(chǎn)品和5V產(chǎn)品，3V產(chǎn)品應(yīng)用于消費(fèi)類及便攜設(shè)備，如空調(diào)、洗衣機(jī)、冰箱、電表、小家電等，5V產(chǎn)品應(yīng)用于工業(yè)及汽車電子。8位單片機(jī)有8L和8FX兩個(gè)系列，是市場(chǎng)上最常見的兩個(gè)系列。16位主流單片機(jī)有MB90F387，MB90F462，MB90F548，MB90F428等，這些單片機(jī)主要是采用64腳或100腳QFP封裝，1路或多路CAN總線，并可外擴(kuò)總線，適用于電梯、汽車電子車身控制及工業(yè)控制等。32位單片機(jī)采用RISC結(jié)構(gòu)，主要產(chǎn)品有MB91101A，它采用100腳QFP封裝，超低成本，可外擴(kuò)總線，適用于POS機(jī)、銀行稅控打印機(jī)等；MB91F362GA，208腳QFP封裝，CAN總線，可外擴(kuò)總線，適用于電力及工業(yè)控制等；MB91F364GA，120腳LQFP封裝，CAN總線，I2C等豐富通訊接口，支持低成本的在線仿真技術(shù)（AccemiCMDE），廣泛適用于要求高性能低成本的各種應(yīng)用。富士通公司注重于服務(wù)大公司、大客戶，幫助大客戶開發(fā)產(chǎn)品。

單片機(jī)市場(chǎng)現(xiàn)狀分析

單片機(jī)與人們的生活已經(jīng)結(jié)為一體。從數(shù)字鬧鐘到電動(dòng)牙刷和電動(dòng)剃須刀；從車內(nèi)應(yīng)用門鎖、停車傳感器、ABS，到行車途中交通控制、雷達(dá)測(cè)速以及交通流量監(jiān)視器；從家庭和辦公應(yīng)用中的工廠自動(dòng)化、照明控制（如熒光燈、鎮(zhèn)流器控制、應(yīng)急燈等），到家庭保健中的植入式心律轉(zhuǎn)復(fù)除顫器、胃窺鏡等，以及手機(jī)、火災(zāi)控制系統(tǒng)、煙霧報(bào)警器等應(yīng)用，都有單片機(jī)在其中發(fā)揮著重要作用。

對(duì)如消費(fèi)、汽車、辦公自動(dòng)化、工業(yè)控制和電信等單片機(jī)驅(qū)動(dòng)的嵌入式應(yīng)用來說，每年潛在的市場(chǎng)需求量達(dá)48億片，而每年實(shí)際的供應(yīng)量只有3億片。因此，未來的單片機(jī)市場(chǎng)大有可為。根據(jù)In-Stat和Microchip的聯(lián)合調(diào)查報(bào)告，2006年每輛汽車中使用的單片機(jī)數(shù)量約為30個(gè)，到2010年，這個(gè)數(shù)量預(yù)計(jì)會(huì)增加到45個(gè)；2010年，全球消費(fèi)類應(yīng)用中使用的單片機(jī)數(shù)量預(yù)計(jì)會(huì)達(dá)到41.56億片，PC和外設(shè)中使用的單片機(jī)達(dá)到約25.66億片，銷售的手機(jī)中使用的單片機(jī)將達(dá)16.4億片，工業(yè)應(yīng)用中預(yù)計(jì)達(dá)到10.85億片。離開單片機(jī)，人們將無法想象生活會(huì)是什么樣！

單片機(jī)單片機(jī)未來發(fā)展前景如何以上數(shù)據(jù)雖然距現(xiàn)在已經(jīng)有幾年的時(shí)間了但是對(duì)于現(xiàn)在的市場(chǎng)行情來講需求只能是越來越大，畢竟現(xiàn)在不管是那個(gè)行業(yè)都在偏向智能化方向發(fā)展，所以只能是跟多不會(huì)減少。

接下倆看一下一些在市場(chǎng)即將上市或已經(jīng)上市的產(chǎn)品技術(shù)都有那些簡(jiǎn)單的了解一下。

首先，微軟Vista操作系統(tǒng)面世，為廣大PC用戶提供了Instanton功能，將成為自Y2K后的最主要的一次系統(tǒng)升級(jí)。

第二，兩大游戲平臺(tái)全新發(fā)布，包括Sony的Playstation3和整合了一年前發(fā)布的MicrosoftXbox360的Mintendo’sWii。單片機(jī)單片機(jī)未來發(fā)展前景如何

第三，蘋果即將發(fā)布具有手機(jī)功能的iPod，而微軟最新的ZuneMP3播放器也即將上市。

第四，包括具有HD接收功能的超大純平電視機(jī)、Blu-RayDVD錄像機(jī)以及HDDVD高清晰DVD等在內(nèi)的全新消費(fèi)電子產(chǎn)品即將上市。

第五，諸如互聯(lián)網(wǎng)電話及數(shù)字交換模式電源等更多的新興技術(shù)得到廣泛應(yīng)用和實(shí)施。

單片機(jī)單片機(jī)未來發(fā)展前景如何上述諸多市場(chǎng)因素為單片機(jī)市場(chǎng)的高速發(fā)展提供了良好的契機(jī)和條件。此外，由于分銷商和消費(fèi)者庫(kù)存量都處在歷史的最低點(diǎn)，這無疑將推動(dòng)并促成自90年代末高科技浪潮后又一次半導(dǎo)體需求高峰的到來。

單片機(jī)基本結(jié)構(gòu)

運(yùn)算器

運(yùn)算器由運(yùn)算部件——算術(shù)邏輯單元（Arithmetic & Logical Unit，簡(jiǎn)稱ALU）、累加器和寄存器等幾部分組成。ALU的作用是把傳來的數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)或邏輯運(yùn)算，輸入來源為兩個(gè)8位數(shù)據(jù)，分別來自累加器和數(shù)據(jù)寄存器。ALU能完成對(duì)這兩個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行加、減、與、或、比較大小等操作，最后將結(jié)果存入累加器。例如，兩個(gè)數(shù)6和7相加，在相加之前，操作數(shù)6放在累加器中，7放在數(shù)據(jù)寄存器中，當(dāng)執(zhí)行加法指令時(shí)，ALU即把兩個(gè)數(shù)相加并把結(jié)果13存入累加器，取代累加器原來的內(nèi)容6。

運(yùn)算器有兩個(gè)功能：

（1） 執(zhí)行各種算術(shù)運(yùn)算。

（2） 執(zhí)行各種邏輯運(yùn)算，并進(jìn)行邏輯測(cè)試，如零值測(cè)試或兩個(gè)值的比較。

運(yùn)算器所執(zhí)行全部操作都是由控制器發(fā)出的控制信號(hào)來指揮的，并且，一個(gè)算術(shù)操作產(chǎn)生一個(gè)運(yùn)算結(jié)果，一個(gè)邏輯操作產(chǎn)生一個(gè)判決。

控制器

控制器由程序計(jì)數(shù)器、指令寄存器、指令譯碼器、時(shí)序發(fā)生器和操作控制器等組成，是發(fā)布命令的“決策機(jī)構(gòu)”，即協(xié)調(diào)和指揮整個(gè)微機(jī)系統(tǒng)的操作。其主要功能有：

（1） 從內(nèi)存中取出一條指令，并指出下一條指令在內(nèi)存中的位置。

（2） 對(duì)指令進(jìn)行譯碼和測(cè)試，并產(chǎn)生相應(yīng)的操作控制信號(hào)，以便于執(zhí)行規(guī)定的動(dòng)作。

（3） 指揮并控制CPU、內(nèi)存和輸入輸出設(shè)備之間數(shù)據(jù)流動(dòng)的方向。

微處理器內(nèi)通過內(nèi)部總線把ALU、計(jì)數(shù)器、寄存器和控制部分互聯(lián)，并通過外部總線與外部的存儲(chǔ)器、輸入輸出接口電路聯(lián)接。外部總線又稱為系統(tǒng)總線，分為數(shù)據(jù)總線DB、地址總線AB和控制總線CB。通過輸入輸出接口電路，實(shí)現(xiàn)與各種外圍設(shè)備連接。

主要寄存器

（1）累加器A

圖1-2 單片機(jī)組成框圖

累加器A是微處理器中使用最頻繁的寄存器。在算術(shù)和邏輯運(yùn)算時(shí)它有雙功能：運(yùn)算前，用于保存一個(gè)操作數(shù)；運(yùn)算后，用于保存所得的和、差或邏輯運(yùn)算結(jié)果。

（2）數(shù)據(jù)寄存器DR

數(shù)據(jù)寄存器通過數(shù)據(jù)總線向存儲(chǔ)器和輸入/輸出設(shè)備送（寫）或?。ㄗx）數(shù)據(jù)的暫存單元。它可以保存一條正在譯碼的指令，也可以保存正在送往存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)等等。

（3）指令寄存器IR和指令譯碼器ID

指令包括操作碼和操作數(shù)。

指令寄存器是用來保存當(dāng)前正在執(zhí)行的一條指令。當(dāng)執(zhí)行一條指令時(shí)，先把它從內(nèi)存中取到數(shù)據(jù)寄存器中，然后再傳送到指令寄存器。當(dāng)系統(tǒng)執(zhí)行給定的指令時(shí)，必須對(duì)操作碼進(jìn)行譯碼，以確定所要求的操作，指令譯碼器就是負(fù)責(zé)這項(xiàng)工作的。其中，指令寄存器中操作碼字段的輸出就是指令譯碼器的輸入。

（4）程序計(jì)數(shù)器PC

PC用于確定下一條指令的地址，以保證程序能夠連續(xù)地執(zhí)行下去，因此通常又被稱為指令地址計(jì)數(shù)器。在程序開始執(zhí)行前必須將程序的第一條指令的內(nèi)存單元地址（即程序的首地址）送入PC，使它總是指向下一條要執(zhí)行指令的地址。

（5）地址寄存器AR

地址寄存器用于保存當(dāng)前CPU所要訪問的內(nèi)存單元或I/O設(shè)備的地址。由于內(nèi)存與CPU之間存在著速度上的差異，所以必須使用地址寄存器來保持地址信息，直到內(nèi)存讀/寫操作完成為止。

顯然，當(dāng)CPU向存儲(chǔ)器存數(shù)據(jù)、CPU從內(nèi)存取數(shù)據(jù)和CPU從內(nèi)存讀出指令時(shí)，都要用到地址寄存器和數(shù)據(jù)寄存器。同樣，如果把外圍設(shè)備的地址作為內(nèi)存地址單元來看的話，那么當(dāng)CPU和外圍設(shè)備交換信息時(shí)，也需要用到地址寄存器和數(shù)據(jù)寄存器。