浅析单片机发展历程及技术进步

浅析单片机发展历程及技术进步

【摘 要】 随着计算机技术的不断发展，计算机形成了通用计算机系统和嵌入式计算机系统两大分支，而单片机的出现无疑是这两大分支形成的标志。近几年单片机得到了飞速的发展，单片机最明显的优势就是可以嵌入到各种仪器、设备中。目前大量的嵌入式系统均采用单片机，本文分析了单片机的形成及发展过程以及当前的技术进展，同时分析了影响单片机系统可靠性的原因，并论述提高单片机可靠性的措施。

【关键词】 嵌入式计算机系统 单片机 技术进步 可靠性

一、单片机的发展历程

1946年电子数字计算机诞生，在此后漫长的历史进程中，计算机始终是供养在特殊的机房中，实现数值计算的大型昂贵设备。直到20世纪70年代，微处理器的出现，计算机才出现了历史性的变化。以微处理器为核心的微型计算机以其小型、价廉、高可靠性等优势，迅速走出机房；基于高速数值解算能力的微型机,表现出的智能化水平引起了控制专业人士的兴趣。他们将微型机嵌入到一个对象体系中，实现了对象体系的智能化控制。这样一来，计算机便失去了原来的形态与通用的计算机功能。为了区别于原有的通用计算机系统，把嵌入到对象体系中、实现对象体系智能化控制的计算机，称作嵌入式计算机系统。由于嵌入式计算机系统要嵌入到对象体系中，实现的是对象的智能化控制，因此。它有着与通用计算机系统完全不同的技术要求

与技术发展方向。嵌入式系统虽然起源于微型计算机时代。然而，微型计算机的体积、价位、可靠性都无法满足大量的对象系统的嵌入式应用要求，因此，嵌入式系统必须走独立发展道路，这条道路就是芯片化道路。芯片化道路即是将计算机做在一个芯片上，从而开创了嵌入式系统独立发展的单片机时代。

（一）单片机的快速发展

单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括地讲，一块芯片就成了一台计算机。它体积小、质量轻、价格便宜，为学习、应用和开发提供了便利条件。单片机诞生于20世纪70年代末，经历了SCM、MCU、SOC三大阶段。

1．SCM (Single Chip Microcomputer) (单片微型计算机)阶段，主要是寻求最佳的单片形态嵌入式系统的最佳体系结构。"创新模式"获得成功，奠定了SCM与通用计算机完全不同的发展道路。

2．MCU (Micro Controller Unit)(微控制器)阶段，主要的技术发展方向是：不断扩展、满足嵌入式应用时，发展对象系统要求的各种外围电路与接口电路，突显其对象的智能化控制能力。它所涉及的领域都与对象系统相关，因此，发展MCU的重任不可避免地落在电气、电子技术厂家肩上。

3．SoC (System on Chip)(片上系统)阶段，单片机是嵌入式系统的独立发展之路。向MCU阶段发展的重要推动力，就是寻求应用系统在芯片上的最大化解决；因此，单片专用机的发展自然形成了SoC化

趋势。使用SoC技术设计系统的核心思想，就是要把整个应用电子系统全部集成在一个芯片中。随着微电子技术、IC设计、EDA工具的发展，基于SoC的单片机应用系统设计会有较大的发展。因此，对单片机的理解可以从单片微型计算机、单片微控制器延伸到单片应用系统。

（二）数字单片机技术的发展

1．内部结构的进步。单片机在内部已集成了越来越多的部件，这些部件包括一般常用的电路，例如定时器、比较器、A/D转换器、D/A转换器、串行通信接口、Watchdog电路、LCD控制器等。有的单片机为了构成控制网络或形成局部网，内部含有局部网络控制模块CAN。因此，这类单片机十分容易构成网络。特别是在控制、系统较为复杂时，构成一个控制网络十分有用。有的单片机内部设置了专门用于变频控制的脉宽调制控制电路。特别引人注目的是， 现在有的单片机已采用所谓的三核(TnCore)结构。这是一种建立在系统级芯片(Syste-monachip)概念上的结构。这种单片机由三个核组成： 一个是微控制器和DSP核， 一个是数据和程序存储器核， 最后一个是外围专用集成电路(ASIC)。这种单片机的最大特点在于把DSP和微控制器同时做在一个片上，把它和传统单片机结合集成大大提高了单片机的功能。这是目前单片机最大的进步之一。

2.功耗、封装及电源电压的进步。现在新的单片机的功耗越来越小， 特别是很多单片机都设置了多种工作方式， 这些工作方式包括等待、暂停、睡眠、空闲、节电等工作方式。现在单片机的封装水平已大大

提高， 随着贴片工艺的出现， 单片机也大量采用了各种符合贴片工艺的封装方式出现，以大量减少体积。扩大电源电压范围以及在较低电压下仍然能工作是当今单片机发展的目标之一。目前，一般单片机都可以在3.3～5.5V的条件下工作。而一些厂家，则生产出可以在

2.2～6v的条件下工作的单片机。

3.工艺上的进步。现在的单片机基本上采用CMOS技术，但已经大多数采用了0.6? m 以上的光刻工艺，有个别的公司，如Motorola公司则已采用0.35?m甚至是0.25?m技术。这些技术的进步大大地提高了单片机的内部密度和可靠性.

二、单片机应用的可靠性技术发展

目前，大量的嵌入式系统均采用了单片机，并且这样的 …… 此处隐藏：2497字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……