一、引言
據統計,我國的單片機年容量已達1-3億(yi) 片,且每年以大約16%的速度增長,但相對於(yu) 世界市場我國的占有率還不到1%。這說明單片機應用在我國才剛剛起步,有著廣闊的前景。培養(yang) 單片機應用人才,特別是在工程技術人員中普及單片機知識有著重要的現實意義(yi) 。
當今單片機廠商琳琅滿目,產(chan) 品性能各異。針對具體(ti) 情況,我們(men) 應選何種型號呢?首先,我們(men) 來弄清兩(liang) 個(ge) 概念:集中指令集(CISC)和精簡指令集(RISC)。采用CISC結構的單片機數據線和指令線分時複用,即所謂馮(feng) .諾伊曼結構。它的指令豐(feng) 富,功能較強,但取指令和取數據不能同時進行,速度受限,價(jia) 格亦高。采用RISC結構的單片機數據線和指令線分離,即所謂哈佛結構。這使得取指令和取數據可同時進行,且由於(yu) 一般指令線寬於(yu) 數據線,使其指令較同類CISC單片機指令包含更多的處理信息,執行效率更高,速度亦更快。同時,這種單片機指令多為(wei) 單字節,程序存儲(chu) 器的空間利用率大大提高,有利於(yu) 實現超小型化。屬於(yu) CISC結構的單片機有Intel8051係列、Motorola和M68HC係列、Atmel的AT89係列、台灣Winbond(華邦)W78係列、荷蘭(lan) Pilips的PCF80C51係列等;屬於(yu) RISC結構的有Microchip公司的PIC係列、Zilog的Z86係列、Atmel的AT90S係列、韓國三星公司的KS57C係列4位單片機、台灣義(yi) 隆的EM-78係列等。一般來說,控製關(guan) 係較簡單的小家電,可以采用RISC型單片機;控製關(guan) 係較複雜的場合,如通訊產(chan) 品、工業(ye) 控製係統應采用CISC單片機。不過,RISC單片機的迅速完善,使其佼佼者在控製關(guan) 係複雜的場合也毫不遜色。
根據程序存儲(chu) 方式的不同,單片機可分為(wei) EPROM、OTP(一次可編程)、QTP(掩膜)三種。我國一開始都采用ROMless型單片機(片內(nei) 無ROM,需片外配EPROM),對單片機的普及起了很大作用,但這種強調接口的單片機無法廣泛應用,甚至走入了誤區。如單片機的應用一味強調接口,外接I/O及存儲(chu) 器,便失去了單片機的特色。目前單片機大都將程序存儲(chu) 體(ti) 置於(yu) 其內(nei) ,給應用帶來了極大的方便。值得一提的是,以往OTP型單片機的價(jia) 格是QTP的3倍,而現在已降至1.5-1.2倍,選用OTP型以免訂貨周期、批量的麻煩是可取的。
二、PIC係列單片機有什麽(me) 優(you) 勢?
自從(cong) 我95年接觸PIC單片機以來,便一直熱衷於(yu) 這種單片機的開發與(yu) 應用。有不少朋友問我:PIC到底有什麽(me) 優(you) 勢?也許你也會(hui) 有這樣的疑問,所以我在這裏略談幾點自己的看法。
1) PIC最大的特點是不搞單純的功能堆積,而是從(cong) 實際出發,重視產(chan) 品的性能與(yu) 價(jia) 格比,靠發展多種型號來滿足不同層次的應用要求。就實際而言,不同的應用對單片機功能和資源的需求也是不同的。比如,一個(ge) 摩托車的點火器需要一個(ge) I/O較少、RAM及程序存儲(chu) 空間不大、可靠性較高的小型單片機,若采用40腳且功能強大的單片機,投資大不說,使用起來也不方便。PIC係列從(cong) 低到高有幾十個(ge) 型號,可以滿足各種需要。其中,PIC12C508單片機僅(jin) 有8個(ge) 引腳,是世界上最小的單片機,如圖1所示:
![]() |
![]() |
圖1 PIC12C508單片機外型
該型號有512字節ROM、25字節RAM、一個(ge) 8位定時器、一根輸入線、5根I/O線,市麵售價(jia) 在3-6元人人民幣。這樣一款單片機在象摩托車點火器這樣的應用無疑是非常適合。PIC的高檔型號,如PIC16C74(尚不是最高檔型號)有40個(ge) 引腳,其內(nei) 部資源為(wei) ROM共4K、192字節RAM、8路A/D、3個(ge) 8位定時器、2個(ge) CCP模塊、三個(ge) 串行口、1個(ge) 並行口、11個(ge) 中斷源、33個(ge) I/O腳。這樣一個(ge) 型號可以和其它品牌的高檔型號媲美。
2) 精簡指令使其執行效率大為(wei) 提高。PIC係列8位CMOS單片機具有獨特的RISC結構,數據總線和指令總線分離的哈佛總線(Harvard)結構,使指令具有單字長的特性,且允許指令碼的位數可多於(yu) 8位的數據位數,這與(yu) 傳(chuan) 統的采用CISC結構的8位單片機相比,可以達到2:1的代碼壓縮,速度提高4倍。
3) 產(chan) 品上市零等待(Zero time to market)。采用PIC的低價(jia) OTP型芯片,可使單片機在其應用程序開發完成後立刻使該產(chan) 品上市。
4) PIC有優(you) 越開發環境。OTP單片機開發係統的實時性是一個(ge) 重要的指標,象普通51單片機的開發係統大都采用高檔型號仿真低檔型號,其實時性不盡理想。PIC在推出一款新型號的同時推出相應的仿真芯片,所有的開發係統由專(zhuan) 用的仿真芯片支持,實時性非常好。就我個(ge) 人的經驗看,還沒有出現過仿真結果與(yu) 實際運行結果不同的情況。
5) 其引腳具有防瞬態能力,通過限流電阻可以接至220V交流電源,可直接與(yu) 繼電器控製電路相連,無須光電耦合器隔離,給應用帶來極大方便。
6) 徹底的保密性。PIC以保密熔絲(si) 來保護代碼,用戶在燒入代碼後熔斷熔絲(si) ,別人再也無法讀出,除非恢複熔絲(si) 。目前,PIC采用熔絲(si) 深埋工藝,恢複熔絲(si) 的可能性極小。
7) 自帶看門狗定時器,可以用來提高程序運行的可靠性。
8) 睡眠和低功耗模式。雖然PIC在這方麵已不能與(yu) 新型的TI-MSP430相比,但在大多數應用場合還是能滿足需要的。