为在单片机市场中占有更多的份额,世界各大芯片制造公司都全力推出自己的单片机,从8位、16位到32位,各种类型的单片机数不胜数;通用型的,或具有某特定功能的单片机应有尽有。纵观单片机的发展过程,今后单片机的发展趋势将是进一步向着CMOs化、低功耗、微型化、大容量、低价格和外围电路内装化等几个方向发展。 1.CMOS化、低电压及低功耗MCS-51系列的8031型单片机推出时,其功耗达到了630mW,而现在的单片机的功耗通常在100mW左右。为使单片机的功耗更低,单片机制造商们基本上都是采用CMOS(互补金属氧化物半导体工艺)工艺。CMOS虽然功耗低,但其物理特征决定了其工作速度不够高,而 CHMOS(互补高密度金属氧化物半导体工艺)则具备了高速和低功耗特点,更适合于由电池供电而要求功耗更低的应用场合。随着超大规模集成电路技术由3μm工艺发展到1.5、1.2、0.8、0.5、0.35μm工艺,进而实现0.2μm工艺,全静态设计使时钟频率从直流到数十兆任选,均使单片机的功耗会更低。 几乎所有的单片机都有Wait、Stop等省电运行方式,允许使用的电源电压范围也越来越宽。一般单片机都能在3~6V的电压范围内工作,对由电池供电的单片机已不再需要采取电源稳压措施。低电压供电的单片机电源电压的下限已由2.7V降至2.2V、1.8V和0.9V。
2.微型化及外围电路内装化。
现在的单片机普遍要求体积小、重量轻,这就要求单片机除了功能强和功耗低外,还要体积小。新型单片机具有多种封装形式,其中SMD(表面封装)越来越受欢迎,使得由单片机构成的系统向着微型化方向发展。
随着单片机集成度的不断提高,有可能将各种外围功能器件集成在片内。例如:单片机中除了常规的CPU、RAM、ROM、D0、中断/定时器及时钟电路以外,还可将模/数与数/模转换器、脉宽调制器PWM、监视定时器WDT、液晶显示驱动电路等外围电路集成在片内。单片机包含的功能电路越多,其功能就越强大。现在,一些单片机厂商还可以根据用户的要求量身定做,制造出具有特定功能的单片机芯片,图16所示的就是专应用于汽车电子控制系统的单片机。
3.大容量、低价格、高性能化。
普通单片机片内的ROM和RAM容量有限,通常需要外接扩充来达到系统的容量需求。
如果能加大片内存储器容量,就可简化系统的结构。目前,单片机片内ROM的容量已可达64KB,RAM最大为2KB,而专用的存储器芯片容量已达4GB。
随着超大规模集成电路技术水平的提高,单片机的体积也越来越小,价格也更便宜,CPU的性能可进一步得到改善。一些单片机为提高CPU的性能,采用了精简指令集(RISC)结构和流水线技术,并加强了位处理功能、中断和定时控制功能。
4.ISP及基于ISP的开发环境。
单片机快闪存储器( FLASH)的使用,推动了在片编程( IN System Programmable,ISP)技术的发展。可以用PC机将编制好的程序通过3根SPI接口线直接传输并且烧录到单片机的 FLASH中。
5. 8位、16位、32位单片机共同发展到目前为止,8位单片机仍然是应用最多的机型。随着移动通讯、网络技术、多媒体技术等高科技产品进入家庭和应用,32位单片机,特别是32位的嵌入式结构 RISC-DSP双核单片机得到了迅速的发展。过去认为由于8位单片机功能越来越强,32位机越来越便宜,16位单片机生存空间会非常有限,但近年来,16位单片机的发展无论从品种和产量方面,都有较大幅度的增长。
