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第2章 系统的硬件设计
第2.1节 控制电路设计
2.1.1. 单片机的发展及趋势
1.CPU 的改进
(1)增加 CPU 的数据总线宽度。例如,各种 16 位单片机和 32 位单片机,其数据处理
能力要优于 8 位单片机。另外,8 位单片机内部采用 16 位数据总线,其数据处理能力明显
优于一般 8 位单片机。
(2)采用双 CPU 结构,以提高数据处理能力。
2.存储器的发展
(1)片内的程序存储器现在普遍采用闪速(Flash)存储器。Flash 存储器能在+5V 下读/写,
既有静态 RAM 的读/写操作简便,又有在掉电时数据不会丢失的优点。使用片内 Flash 存
储器,单片机可不用片外扩展程序存储器,大大简化了其应用系统结构。
(2)加大存储容量。目前有的单片机片内程序存储器容量可达 128 KB 甚至更多。
3.片内 I/O 的改进
(1)增加并行口的驱动能力,以减少外部驱动芯片。有的单片机可以直接输出大电流和
高电压,以便能直接驱动 LED 和 VFD(荧光显示器)。
(2)有些单片机设置了一些特殊的串行 I/O 功能,为构成分布式、网络化系统提供了方
便条件。
4.低功耗化
8 位单片机产品已 CMOS 化,CMOS 芯片的单片机具有功耗小的优点,而且为了充分
发挥低功耗。
特点,这类单片机普遍配置有等待状态、睡眠状态、关闭状态等工作方式。在这些状
态下低电压工作作的单片机,其消耗的电流仅在 μA 或 nA 量级,非常适合于电池供电的
便携式、手持式的仪器仪表以及其他消费类电子产品。
5.外围电路内装化
随着集成电路技术及工艺的不断发展,把所需的众多外围电路全部装入单片机内,即
系统的单片化是目前单片机发展趋势之一。例如,美国 Cygnal 公司的 C8051F020 8 位单片
机,内部采用流水线结构,大部分指令的完成时间为 1 或 2 个时钟周期,峰值处理能力为
25MIPS。片上集成有 8 通道 A/D、两路 D/A、两路电压比较器,内置温度传感器、定时器、
可编程数字交叉开关和 64 个通用 I/O 口、电源监测、看门狗、多种类型的串行接口(两个
UART、SPI)等。一片芯片就是一个“测控”系统。
综上所述,单片机正在向多功能、高性能、高速度(时钟达 40MHz)、低电压(2.7V