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嵌入式系統(tǒng)的核心硬件
嵌入式系統(tǒng)的核心硬件是單片機，又稱微控制器(MCU)它是將計算機的基本部件微型化并集成到一塊芯片上的微型計算機，通常片內(nèi)都含有CPU、ROM、RAM、并行I/O、串行I/O、定時器/計數(shù)器、中斷控制、系統(tǒng)時鐘及系統(tǒng)總線等。隨著技術(shù)的發(fā)展，單片機片內(nèi)集成的功能越來越強大，并朝著SoC(System on chip片上系統(tǒng))方向發(fā)展。單片機有著體積小、功耗低、功能強、性能價格比高、易于推廣應用等顯著優(yōu)點，在自動化裝置、智能儀器儀表、過程控制、通信、家用電器等許多領域得到日益廣泛的應用。
目前據(jù)不完全統(tǒng)計，全世界嵌入式處理器的品種總量已經(jīng)超過1000多種，流行體系結(jié)構(gòu)有30幾個系列，其中8051體系的占有多半。生產(chǎn)8051單片機的半導體廠家有20多個，共350多種衍生產(chǎn)品。通常按單片機數(shù)據(jù)總線的位數(shù)將單片機分為4位、8位、16位、32位機。
1 四位單片機。
四位單片機適合用于各種規(guī)模較小的家電類消費產(chǎn)品。一般的單片機廠家均有自己的四位單片機產(chǎn)品，有OKI公司的MSM64164C、MSM64481，NEC公司的75006×系列、EPSON公司的SMC62系列等。
典型應用領域有：PC機用的輸入裝置(鼠標、游戲桿)、電池充電器(Ni-Cd電池、鋰電池)、運動器材、帶液晶顯示的音、視頻產(chǎn)品控制器、一般家用電器的控制及遙控器、玩具控制、記時器、時鐘、表、計算器、多功能電話、LCD游戲機。
2 八位單片機。
八位單片機是目前品種最為豐富、應用最為廣泛的單片機，有著體積小、功耗低、功能強、性能價格比高、易于推廣應用等顯著優(yōu)點。目前主要分為MCS-51系列及其兼容機型和非MCS-51系列單片機。
MCS-51兼容產(chǎn)品因開發(fā)工具及軟硬件資源齊全而占主導地位， ATMEL、PHILIPS、WINBOND是MCS-51單片機生產(chǎn)的老牌廠家，CYGNAL及ST也推出新的產(chǎn)品，其中ST的新推出的μPSD系列片內(nèi)有大容量FLASH(128/256KB)、8/32KB的SRAM、 集成A/D、看門狗、上電復位電路、兩路UART、支持在系統(tǒng)編程ISP及在應用中編程IAP等諸多先進特性，迅速被廣大51單片機用戶接受 。CYGNAL推出了Soc的51系列單片機C8051F系列。集成了A/D D/A電路、看門狗，上電復位電路、I C、SPI、CAN總線、 FLASH技術(shù)、JTAG仿真調(diào)試，并且最高達到了100MIPS
非51系列單片機在中國應用較廣的有MOTOROLA68HC05/08系列、 MICROCHIP的PIC單片機以及ATMEL的AVR單片機。
八位單片機在自動化裝置、智能儀器儀表、過程控制、通信、家用電器等許多領域得到廣泛應用。
3 十六位單片機。
十六位單片機操作速度及數(shù)據(jù)吞吐能力在性能上比8位機有較大提高。目前以INTEL的MCS-96/196系列、TI的MSP430 系列及MOTOROLA的68HC11系列為主 。
十六位單片機主要應用于工業(yè)控制、智能儀器儀表 、便攜式設備等場合。其中TI的MSP430系列以其超低功耗的特性廣泛應用于低功耗場合。
4 三十二位單片機。
32位單片機是單片機的發(fā)展趨勢，隨著技術(shù)發(fā)展及開發(fā)成本和產(chǎn)品價格的下降將會與8位機并駕齊驅(qū)。生產(chǎn)32位單片機的廠家與8位機的廠家一樣多。MOTOROLA、TOSHIBA、HITACH、NEC、EPSON、MITSUBISHI、SAMSUNG群雄割據(jù)， 其中以32位ARM單片機及MOTOROLA的MC683××、68K系列應用相對廣泛�；贏RM核的單片機占據(jù)了2001年的32位單片機市場75%的份額。
5 單片機技術(shù)的發(fā)展。
從20年來單片機發(fā)展歷程可以看出，單片機技術(shù)的發(fā)展以微處理器(MPU)技術(shù)及超大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展為先導，以廣泛的應用領域拉動，表現(xiàn)出以下技術(shù)特點。
8位、32位單片機共同發(fā)展。這是當前單片機技術(shù)發(fā)展的另一動向。長期以來，單片機技術(shù)的發(fā)展是以8位機為主的。隨著移動通訊、網(wǎng)絡技術(shù)、多媒體技術(shù)等高科技產(chǎn)品進入家庭，32位單片機應用得到了長足、迅猛的發(fā)展。
單片機速度越來越快。為提高單片機抗干擾能力，降低噪聲，降低時鐘頻率而不犧牲運算速度是單片機技術(shù)發(fā)展之追求。一些8051單片機兼容廠商改善了單片機的內(nèi)部時序，在不提高時鐘頻率的條件下，使運算速度提高了很多，Motorola單片機則使用了瑣相環(huán)技術(shù)或內(nèi)部倍頻技術(shù)使內(nèi)部總線速度大大高于時鐘產(chǎn)生器的頻率。68HC08單片機使用4.9MHz外部振蕩器而內(nèi)部時鐘達32M。三星電子新近推出了1.2GHz的ARM處理器內(nèi)核Halla
低電壓與低功耗。幾乎所有的單片機都有Wait、Stop等省電運行方式。允許使用的電源電壓范圍也越來越寬。一般單片機都能在3到6V范圍內(nèi)工作，對電池供電的單片機不再需要對電源采取穩(wěn)壓措施。低電壓供電的單片機電源下限已由2.7V降至2.2V、1.8V。0.9V供電的單片機已經(jīng)問世。
低噪聲與高可靠性技術(shù)。為提高單片機系統(tǒng)的抗電磁干擾能力，使產(chǎn)品能適應惡劣的工作環(huán)境，滿足電磁兼容性方面更高標準的要求，各單片機商家在單片機內(nèi)部電路中采取了一些新的技術(shù)措施。如ST公司的μPSD系列單片機片內(nèi)增加了看門狗定時器，NS的COP8單片機內(nèi)部增加了抗EMI電路，增強了“看門狗”的性能。
ISP及IAP。在片編程技術(shù)(In System Programming)及在應用中編程(In Application Programming)通過單片機上引出的編程線、串行數(shù)據(jù)、時鐘線等對單片機編程，編程線與I/O線共享， 不增加單片機的額外引腳。ISP為開發(fā)調(diào)試提供了方便，并使單片機系統(tǒng)遠程調(diào)試、升級成為現(xiàn)實
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