單片機(jī)常識(shí)——結(jié)構(gòu)和相關(guān)公司

概述

絕大多數(shù)現(xiàn)在的單片機(jī)都是基于馮·諾伊曼結(jié)構(gòu)的，這種結(jié)構(gòu)清楚地定義了嵌入式系統(tǒng)所必需的四個(gè)基本部分：一個(gè)中央處理器核心，程序存儲(chǔ)器(只讀存儲(chǔ)器或者閃存)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(隨機(jī)存儲(chǔ)器)、一個(gè)或者更多的定時(shí)/計(jì)時(shí)器，還有用來(lái)與外圍設(shè)備以及擴(kuò)展資源進(jìn)行通信的輸入/輸出端口——所有這些都被集成在單個(gè)集成電路芯片上。

說(shuō)單片機(jī)與通用型中央處理單元芯片不同，是因?yàn)榍罢咭话愫苋菀着浜献钚⌒偷耐獠恐С中酒瞥晒ぷ饔?jì)算機(jī)。這樣就可以很容易的把單片機(jī)系統(tǒng)植入裝置內(nèi)部來(lái)控制裝置了。近年來(lái)為了在指令和數(shù)據(jù)上使用不同的字寬，并提高處理器流水線速度，哈佛結(jié)構(gòu)在微控制器(Microcontrollers)和數(shù)字信號(hào)處理器(Digital Signal Processor, DSP)也逐漸得到了廣泛的應(yīng)用。

傳統(tǒng)的微處理器是不允許這么做的。它要完成單片機(jī)的工作，就必須連接一些其他芯片。比如說(shuō)，因?yàn)樾酒蠜](méi)有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，就必須要添加一些RAM的存儲(chǔ)芯片，雖然所添加存儲(chǔ)器的容量很靈活，但是至少還是要添加。另外還需要添加很多連線來(lái)傳遞芯片之間的數(shù)據(jù)。與以上的情況相比，單片機(jī)的工作則相對(duì)獨(dú)立，一個(gè)典型的微控制器只需要一個(gè)時(shí)鐘發(fā)生器和很少的RAM和ROM(或者EPROM, E2PROM)就可以在軟件和晶振下工作了。同時(shí)，微控制器具有豐富的輸入輸出設(shè)備，例如模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(Analog-to-Digital Converter, ADC)，定時(shí)器，串口，以及其他串行通訊接口，比如I2C，SPI(串行周邊接口)，CAN(控制器局域網(wǎng))等。通常，這些集成在內(nèi)部的設(shè)備可以通過(guò)特殊的指令來(lái)操作。

單片機(jī)時(shí)鐘頻率通常較同時(shí)代的計(jì)算機(jī)芯片低，但它價(jià)格低廉，能夠提供充足的程序存儲(chǔ)器、豐富的片上接口。某些架構(gòu)的單片機(jī)生產(chǎn)廠商眾多，例如8051系列、Z80系列。一些現(xiàn)代的微控制器支持一些內(nèi)建的高級(jí)編程語(yǔ)言，比如BASIC語(yǔ)言、C語(yǔ)言、C++等。

單片機(jī)的位元數(shù)

根據(jù)總線或資料暫存器的寬度，單片機(jī)又分為4位元、8位元、16位元和32位元單片機(jī)。4位單片機(jī)多用于冰箱、洗衣機(jī)、微波爐等家電控制中;8位、16位單片機(jī)主要用于一般的控制領(lǐng)域，一般不使用操作系統(tǒng);32位用于網(wǎng)絡(luò)操作、多媒體處理等復(fù)雜處理的場(chǎng)合，一般要使用嵌入式操作系統(tǒng)。

常見的單片機(jī)

微芯公司的PIC系列出貨量居于業(yè)界領(lǐng)導(dǎo)者地位;Atmel的51系列及AVR系列種類眾多，受支持面廣;德州儀器的MSP430系列以低功耗聞名，常用于醫(yī)療電子產(chǎn)品及儀器儀表中;瑞薩單片機(jī)在日本使用廣泛。

ARM 系列單片機(jī)

AVR系列(愛特梅爾公司)

Atmel AT91 series (ARM 處理器等)

AT90 series – AVR (Atmel 的高性能RISC 8位單片機(jī)，老產(chǎn)品)

ATmega series – AVR (Atmel 的高性能RISC 8 位單片機(jī)，新產(chǎn)品)

ATXmega series – AVR (Atmel 的高性能RISC 32 位單片機(jī)，新產(chǎn)品)

Atmel AT89 series (Intel 8051/MCS51 架構(gòu)8位單片機(jī))

MARC4

Cypress MicroSystems(賽普拉斯微系統(tǒng)公司)

CY8C2xxxx (PSoC)

Freescale Semiconductor(飛思卡爾半導(dǎo)體)

8-bit

68HC05 (CPU05)

68HC08 (CPU08)

68HC11 (CPU11)

16-bit

68HC12 (CPU12)

68HC16 (CPU16)

Freescale DSP56800 (DSPcontroller)

32-bit

Freescale 683XX (CPU32)

MPC500

MPC 860 (PowerQUICC)

MPC 8240/8250 (PowerQUICC II)

MPC 8540/8555/8560 (PowerQUICC III)

Holtek(盛群半導(dǎo)體)