单片机的发展史

单片机的发展历程

单片机的发展经历了探索---完善---MCU化---百花齐放四个阶段。

1、芯片化探索阶段

20世纪70午代，美国的Fairchild(仙童)公司首先推出了第一款单片机F－8，随后Intel公司推出了影响面大、应用更广的MCS48单片机系列。MCS48单片机系列的推出标志着在工业控制领域，进入到智能化嵌入式应用的芯片形态计算机的探索阶段。参与这一探索阶段的还有Motorola、Zilog和Ti等大公司，它们都取得了满意的探索效果，确立了在SCMC的嵌入式应用中的地位。这就是Single Chip Microcomputer的诞生年代，单片机一词即由此而来。这一时期的特点是：

◆ 嵌入式计算机系统的芯片集成设计；

◆ 少资源、无软件，只保证基本控制功能。

2．结构体系的完善阶段

在MCS-48探索成功的基础上很快推出了完善的、典型的单片机系列MCS-5l。MCS-51系列单片机的推出，标志Single Chip Microcomputer体系结构的完善。它在以下几个方面奠定了典型的通用总线型单片机的体系结构。

①完善的总线结构：

◆并行总线：8位数据总线、16位地址总线及相应的控制总线，两个独立的地址空间；

◆串行总线：通信总线，扩展总线。

②完善的指令系统：

◆具有很强的位处理功能和逻辑控制功能，以满足工业控制等方面的需要；

◆功能单元的SFR(特殊功能寄存器)集中管理。

③完善的MCS-51成为SCMC的经典体系结构。

日后，许多电气商在MCS-51的内核和体系结构的基础上，生产出各具特色的单片机。

3．从SCMC向MCU化过渡阶段

Intel公司推出的MCS96单片机，将一些用于测控系统的模数转换器(ADC)、程序运行监视器(WDT)、脉宽调制器(PWM)、高速I/O口纳入片中，体现了单片机的微控制器特征。MCS-51单片机系列向各大电气商的广泛扩散，许多电气商竞相使用80C51为核，将许多测控系统中使用的电路技术、接口技术、可靠性技术应用到单片机中；随着单片机内外围功能电路的增强，强化了智能控制器特征。微控制器(Microcontrollers)成为单片机较为准确表达的名词。其特点是：

①满足嵌入式应用要求的外围扩展，如WDT、PWM、ADC、DAC、高速I/0口等。

②众多计算机外围功能集成，如：

◆提供串行扩展总线：SPI、I2C、BUS、Microwire；

◆配置现场总线接口：CAN BUS。

③CMOS化，提供功耗管理功能。

④提供OTP供应状态，利于太规模和批量生产。

4．MCU的百花齐放阶段

单片机发展到这一阶段，表明单片机已成为工业控制领域中普遍采用的智能化控制工具-----小到玩具、家电行业，大到车载、舰船电子系统，遍及计量测试、工业过程控制

、机械电子、金融电子、商用电子、办公自动化、工业机器人、军事和航空航天等领域。为满足不同的要求，出现了高速、大寻址范围、强运算能力和多机通信能力的8位、16位、32位通用型单片机，小型廉价型、外围系统集成的专用型单片机，以及形形色色各具特色的现代单片机。可以说，单片机的发展进人了百花齐放的时代，为用户的选择提供了空间。这一时期的特点为：

(1)电气商、半导体商的普遍介入

MCS-48的成功，刺激了许多半导体公司竞相研制和发展自己的单片机系列。到目前为止，世界各地厂商已相继研制出大约50个系列300多个品种的单片机产品，其中较有代表性的有Motorola公司的6801、6802，Zilog公司的Z-8系列，Microchip公司的PIC系列等。此外，开本的NEC公司、日立公司也都推出了各自具有特色的单片机品种。

(2)大力发展专用单片机

通用型与专用型是按某一型号单片机适用范围区分的。例如，80C51是通用型单片机，它并不是为某一种专门用途设计的单片机；而专用型单片机是针对某一类产品甚至某个产品需要而设计、生产的单片机。例如，来电显示电话中配有液晶驱动器接口的单片机和全自动洗衣机中的微控制器，都是专用单片机；特别是小家电、玩具领域的单片机，因为小封装、价格低廉一外围器件、外设接口集成度高，多数为专用单片机。

(3)提高综合品质

在体系结构(RISC)、电磁兼容性能(EMC)、开发环境(高级语言支持ISP、IAP等)、功耗管理等诸方面得到了提高。根据控制单元设计的方式与采用的技术不同，目前市场上的这些单片机可区分为两大类型：繁杂指令集结构(CISC架构)和精简指令集结构(RISC架构)。繁杂指令集结构(CISC)的特点是指夺数量多，寻址方式丰富，较适合初学者系统学习，如INTEL的80C51或80C196、MC68K；而精简指令集结构(RISC)具有较少的指令与寻址模式，结构简单，成本较低，执行程序的速度较快，成为单片机的后起之秀，如PIC、EM78XXX和Z86HCXX。

ISP(In System Programming)和IAP(In Application Programming)方式是两种先进的实时在线开发方式。它们无须传统的开发装置，借助计算机和单片机的高性能，实现了真正的在线仿真。

(4)C语言的广泛支持

◆单片机普遍支持C语言编程，为后来者学习和应用单片机提供了方便；

◆高级语言减少了选型障碍，便于程序的优化、升级和交流。

(5)多种选择下的选择原则

◆寻求最简化的单片机应用系统；

◆尽可能选择专用单片机；

◆综合考虑下进行合理的选择。