单片机发展趋势的研究
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摘要：现如今单片机的发展极为迅速，所以单片机的发展趋势也成了单片机相关工作人员所关心的问题。本文详细地介绍了单片机技术方面的发展趋势，以及以单片机为核心的嵌入式系统的发展。
关键词：单片机 发展趋势 嵌入式系统
目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。单片机如此广泛的应用，可见研究它的发展趋势还是有必要的。单片机正朝着高性能和多品种方向发展，向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展，另外单片机嵌入式系统的发展也是很重要的一个方面。
1.下面是单片机的主要发展趋势：
CMOS化
CMOS芯片除了低功耗特性之外，还具有功耗的可控性，使单片机可以工作在功耗精细管理状态。因为单片机芯片多数是采用CMOS半导体工艺生产。CMOS电路的特点是低功耗、高密度、低速度、低价格。随着技术和工艺水平的提高，又出现了HMOS（高密度、高速度MOS）和CHMOS工艺。CHMOS和HMOS工艺的结合。目前生产的CHMOS电路已达到LSTTL的速度，传输延迟时间小于2ns。因而，在单片机领域CMOS正在逐渐取代原始的TTL电路。 低功耗化 单片机的功耗已从Ma级，甚至1uA以下；使用电压在3~6V之间，完全适应电池工作。低功耗化的效应不仅是功耗低，而且带来了产品的高可靠性、高抗干扰能力以及产品的便携化。
低电压化
几乎所有的单片机都有WAIT、STOP等省电运行方式。允许使用的电压范围越来越宽，一般在3~6V范围内工作。低电压供电的单片机电源下限为1~2V。目前0.8V供电的单片机也已经问世。 低噪声与高可靠性提高了单片机的抗电磁干扰能力，使产品能适应恶劣的工作环境。
大容量化，小容量化
以往单片机内的ROM为1KB~4KB，RAM为64~128B。在许多控制复杂的场合，存储容量往往不够，需要进行外接扩充。须运用新的工艺，使片内存储器尽量大容量化。目前，单片机内ROM最大可达64KB，RAM最大为2KB。
以4位、8位机为中心的小容量也是它的发展趋势之一，与大容量化并不冲突。这类单片机的用途是把以往用数字逻辑集成电路组成的控制电路单片化，可广泛用于家电产品。
外围电路内装化也是单片机发展的主要方向。随着集成度的不断提高，有可能把众多的各种处围功能器件集成在片内。除了一般必须具有的CPU、ROM、RAM、定时器/计数器等以外，片内集成的部件还有模/数转换器、DMA控制器、声音发生器、监视定时器、液晶显示驱动器、彩色电视机和录像机用的锁相电路等。随着低价位OTP（One Time Programble）及各种类型片内程序存储器的发展，加之处围接口不断进入片内，推动了单片机“单片”应用结构的发展。特别是 I C、SPI等串行总线的引入，可以使单片机的引脚设计得更少，单片机系统结构更加简化及规范化。 随着半导体集成工艺的不断发展，单片机的集成度将更高、体积将更小、功能将更强。80C51单片机已成为单片机发展的主流。
高性能化
也就是说随着不同的需要进一步改进CPU的性能，加快指令运算的速度和提高系统控制的可靠性。采用精简指令集（RISC）结构和流水线技术，可以大幅度提高运行速度。现指令速度最高者已达100MIPS，并加强了位处理功能、中断和定时控制功能。这类单片机的运算速度比标准的单片机高出10倍以上。由于这类单片机有极高的指令速度，就可以用软件模拟其I/O功能，由此引入了虚拟外设的新概念。
2.以单片机为核心的嵌入式系统
单片机的另外一个名称就是嵌入式微控制器，原因在于它可以嵌入到任何微型或小型仪器或设备中。目前，把单片机嵌入式系统和Internet连接已是一种趋势。但是，Internet一向是一种采用肥服务器，瘦用户机的技术。这种技术在互联上存储及访问大量数据是合适的，但对于控制嵌入式器件就成了"杀鸡用牛刀"了。要实现嵌入式设备和Int ernet连接，就需要把传统的Internet理论和嵌入式设备的实践都颠倒过来。为了使复杂的或简单的嵌入式设备，例如单片机控制的机床、单片机控制的门锁，能切实可行地和Internet连接，就要求专门为嵌入式微控制器设备设计网络服务器，使嵌入式设备可以和Internet相连，并通过标准网络浏览器进行过程控制。
为了把以单片机为核心的嵌入式系统和Internet相连，已有多家公司在进行这方面的研究。其中较为典型的有emWare公司和TASKING公司。
EmWare公司提出嵌入式系统入网的方案--EMIT技术。这个技术包括三个主要部分：即emMicro， emGateway和网络浏览器。其中，emMicro是嵌入设备中的一个只占内存容量1K字节的极小的网络服务器； emGateway是功能较强的用户或服务器，它用于实现对多个嵌入式设备的管理，还有标准的Internet 通信接入以及网络浏览器的支持。网络浏览器使用emObjicts进行显示和嵌入式设备之间的数据传输。
在嵌入式设备的资源足够的条件下， emMicro和emGateway可以同时装入嵌入式设备中，实现Inter net的直接接入。否则，将要求emGateway和网络浏览器相互配合。EmWare的EMIT软件技术使用标准的 Internet协议对8位和16位嵌入式设备进行管理，比传统上的开销小得多。
目前，单片机应用中有一个新的问题：如何使8位、16位单片机控制的产品，也就是说嵌入式产品或设备能实现和互联网互连的问题。
随着科技的进步，对单片机的要求会越来越高。无论是学习，开发都离不开对新的单片机技术的掌握。掌握好它的发展趋势，对单片机的相关学习、工作人员都是非常重要的。
参考文献：
[1]邵贝贝.《单片机技术发展与单片机应用的广泛选择》.电子技术应用，1993
[2]肖香，李群芳.《单片机原理.接口及应用――嵌入式系统技术基础》.清华大学出版社，2010
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