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[导读]据统计,我国的单片机年容量已达1-3亿片,且每年以大约16%的速度增长,但相对于世界市场我国的占有率还不到1%。这说明单片机应用在我国才刚刚起步,有着广阔的前景。培养单片机应用人才,特别是在工程技术人员中普及单片机知识有着重要的现实意义。现在单片机的应用越来越广泛,但是你真的了解单片机吗?本文就让我们一起来了解一下单片机吧。

据统计,我国的单片机年容量已达1-3亿片,且每年以大约16%的速度增长,但相对于世界市场我国的占有率还不到1%。这说明单片机应用在我国才刚刚起步,有着广阔的前景。培养单片机应用人才,特别是在工程技术人员中普及单片机知识有着重要的现实意义。现在单片机的应用越来越广泛,但是你真的了解单片机吗?本文就让我们一起来了解一下单片机吧。

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什么是单片机?

单片机,全称单片微型计算机,是把中央处理器、存储器、定时/计数器、各种输入输出接口等都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。其主要应用于功能较为单一的物件中。

绝大多数的单片机都是基于冯·诺伊曼结构的,这种结构清楚地定义了嵌入式系统所必需的四个基本部分:一个中央处理器核心,程序存储器(只读存储器或者闪存)、数据存储器(随机存储器)、一个或者更多的定时/计数器,还有用来与外围设备以及扩展资源进行通信的输入/输出端口——所有这些都被集成在单个集成电路芯片上。说单片机与通用型中央处理单元芯片不同,是因为前者一般很容易配合最小型的外部支持芯片制成工作计算机。这样就可以很容易的把单片机系统植入装置内部来控制装置了。近年来为了在指令和数据上使用不同的字宽,并提高处理器流水线速度,哈佛结构在微控制器和数字信号处理器也逐渐得到了广泛的应用。

PIC单片机有什么优势?

1) PIC 最大的特点是不搞单纯的功能堆积,而是从实际出发,重视产品的性能与价格比,靠发展多种型号来满足不同层次的应用要求。就实际而言,不同的应用对单片机功能和资源的需求也是不同的。

2) 精简指令使其执行效率大为提高。PIC 系列 8 位 CMOS 单片机具有独特 的 RISC 结构,数据总线和指令总线分离的哈佛总线(Harvard)结构,使指令具有单字长的特性,且允许指令码的位数可多于 8 位的数据位数,这与传统的采用 CISC 结构的 8 位单片机相比,可以达到 2:1 的代码压缩,速度提高4倍。

3) 产品上市零等待(Zero time to market)。采用 PIC 的低价 OTP 型芯片,可使单片机在其应用程序开发完成后立刻使该产品上市。

4) PIC 有优越开发环境。OTP 单片机开发系统的实时性是一个重要的指标,普通 51 单片机的开发系统大都采用高档型号仿真低档型号,其实时性不尽理想。PIC 在推出一款新型号的同时推出相应的仿真芯片,所有的开发系统由专用的仿真芯片支持,实时性非常好。就我个人的经验看,还没有出现过仿真结果与实际运行结果不同的情况。

5) 其引脚具有防瞬态能力,通过限流电阻可以接至 220V 交流电源,可直接与继电器控制电路相连,无须光电耦合器隔离,给应用带来极大方便。

6) 彻底的保密性。PIC 以保密熔丝来保护代码,用户在烧入代码后熔断熔丝,别人再也无法读出,除非恢复熔丝。目前,PIC 采用熔丝深埋工艺,恢复熔丝的可能性极小。

7) 自带看门狗定时器,可以用来提高程序运行的可靠性。

8) 睡眠和低功耗模式。

PIC单片机与51系列单片机的区别

PIC单片机的型号繁多,对初学者来说实在不好应付,容易混淆,以下作一简单分类,希望有助于初学者学习: 初档8位单片机:PIC12C5XXX/16C5X系列 

PIC16C5X系列是最早在市场上得到发展的系列,因其价格较低,且有较完善的开发手段,因此在国内应用最为广泛;而PIC12C5XX是世界第一个八脚低价位单片机可用于简单的智能控制等一些对单片机体积要求较高的地方,前景十分广阔。 

中档8位单片机:PIC12C6XX/PIC16CXXX系列 

PIC中档产品是Microchip近年来重点发展的系列产品,品种最为丰富,其性能比低档产品有所提高,增加了中断功能,指令周期可达到200ns,带A/D,内部E2PROM数据存储器,双时钟工作,比较输出,捕捉输入,PWM输出,I2C和SPI接口,异步串行通讯(USART),模拟电压比较器及LCD驱动等等,其封装从8脚到68脚,可用于高、中、低档的平安彩票AG捕鱼娱乐产品设计中,价格适中,广泛应用在各类平安彩票AG捕鱼娱乐产品中。 

高档8位单片机:PIC17CXX系列 

PIC17CXX是适合高级复杂系统开发的系列产品,其性能在中档位单片机的基础上增加了硬件乘法器,指令周期可达成160ns,它是目前世界上8位单片机中性价比最高的机种,可用于高、中档产品的开发,如马达控制、音调合成。 

应该说有三个主要区别: 

(1)总线结构:MCS-51的总线结构是冯-诺依曼型,计算机在同一个存储空间取指令和数据,两者不能同时进行;而PIC的总线结构是哈佛结构,指令和数据空间是完全分开的,一个用于指令,一个用于数据,由于可以对程序和数据同时进行访问,所以提高了数据吞吐率。正因为在PIC系列单片机中采用了哈佛双总线结构,所以与常见的微控制器不同的一点是:程序和数据总线可以采用不同的宽度。数据总线都是8位的,但指令总线位数分别位12、14、16位。 

(2)流水线结构:MCS-51的取指和执行采用单指令流水线结构,即取一条指令,执行完后再取下一条指令;而PIC的取指和执行采用双指令流水线结构,当一条指令被执行时,允许下一条指令同时被取出,这样就实现了单周期指令。 

(3)寄存器组:PIC的所有寄存器,包括I/O口,定时器和程序计数器等都采用RAM结构形式,而且都只需要一个指令周期就可以完成访问和操作;而MCS-51需要两个或两个以上的周期才能改变寄存器的内容。

如何选择单片机产品?

当今单片机厂商琳琅满目,产品性能各异。针对具体情况,我们应选何种型号呢?首先,我们来弄清两个概念:集中指令集(CISC)和精简指令集(RISC)。采用CISC结构的单片机数据线和指令线分时复用,即所谓冯.诺伊曼结构。它的指令丰富,功能较强,但取指令和取数据不能同时进行,速度受限,价格亦高。采用RISC结构的单片机数据线和指令线分离,即所谓哈佛结构。这使得取指令和取数据可同时进行,且由于一般指令线宽于数据线,使其指令较同类CISC单片机指令包含更多的处理信息,执行效率更高,速度亦更快。同时,这种单片机指令多为单字节,程序存储器的空间利用率大大提高,有利于实现超小型化。

属于CISC结构的单片机有Intel8051系列、Motorola和M68HC系列、Atmel的AT89系列、台湾Winbond(华邦)W78系列、荷兰Pilips的PCF80C51系列等;属于RISC结构的有Microchip公司的PIC系列、Zilog的Z86系列、Atmel的AT90S系列、韩国三星公司的KS57C系列4位单片机、台湾义隆的EM-78系列等。一般来说,控制关系较简单的小家电,可以采用RISC型单片机;控制关系较复杂的场合,如通讯产品、工业控制系统应采用CISC单片机。不过,RISC单片机的迅速完善,使其佼佼者在控制关系复杂的场合也毫不逊色。

今天的有关单片机的知识的分享就到这里啦,希望能对工程师们有帮助。

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