浅析单片机发展历程及技术进步.doc

浅析单片机发展历程及技术进步摘要：【摘 要】计算机技术的发展，计算机了通用计算机系统和嵌入式计算机系统两大分支，而单片机的无疑是这两大分支的标志。近几年单片机了飞速的发展，单片机最的优势可以嵌入到仪器、设备中。的嵌入式系统均采用单片机，本文分析【摘 要】计算机技术的发展，计算机了通用计算机系统和嵌入式计算机系统两大分支，而单片机的无疑是这两大分支的标志。近几年单片机了飞速的发展，单片机最的优势可以嵌入到仪器、设备中。的嵌入式系统均采用单片机，本文分析了单片机的及发展过程当前的技术进展，分析了单片机系统性的原因，并论述单片机性的措施。 【关键词】嵌入式计算机系统单片机技术进步性 一、单片机的发展历程 1946年电子数字计算机诞生，后漫长的历史进程中，计算机是供养在特殊的机房中，数值计算的大型昂贵设备。直到20世纪70年代，微器的，计算机才了历史性的。以微器为核心的微型计算机以其小型、价廉、高性等优势，迅速走出机房；基于高速数值解算能力的微型机,出的智能化引起了控制专业人士的兴趣。将微型机嵌入到体系中，了体系的智能化控制。一来，计算机便失去了原来的形态与通用的计算机功能。区别于原通用计算机系统，把嵌入到体系中、体系智能化控制的计算机，称作嵌入式计算机系统。嵌入式计算机系统要嵌入到体系中，的是的智能化控制，。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。嵌入式系统起源于微型计算机时代。然而，微型计算机的体积、价位、性都无法的系统的嵌入式应用要求，嵌入式系统走独立发展道路，这条道路芯片化道路。芯片化道路即是将计算机做在芯片上，从而开创了嵌入式系统独立发展的单片机时代。 （一）单片机的发展 单片机又称单片微控制器，它某逻辑功能的芯片，而是把计算机系统集成到芯片上。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、应用和开发了便利条件。单片机诞生于20世纪70年代末，经历了S、U、S三大阶段。 1S(Singlehipirputer)(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，奠定了S与通用计算机完全不同的发展道路。 2U(irntrllerUnit)(微控制器)阶段，主要的技术发展方向是：扩展、嵌入式应用时，发展系统要求的外围电路与接口电路，突显其的智能化控制能力。它所涉及的领域都与系统，发展U的重任不可地落在电气、电子技术厂家肩上。 3S(Systenhip)(片上系统)阶段，单片机是嵌入式系统的独立发展之路。向U阶段发展的力，寻求应用系统在芯片上的最大化解决；，单片专用机的发展自然了S化趋势。使用S技术设计系统的核心思想，整个应用电子系统集成在芯片中。微电子技术、I设计、EDA工具的发展，基于S的单片机应用系统设计会有的发展。，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，部件包括常用的电路，例如定时器、器、A/D转换器、D/A转换器、串行通信接口、athdg电路、LD控制器等。单片机构成控制络或局部，内部含有局部络控制模块AN。，这类单片机容易构成络。是在控制、系统较为时，构成控制络有用。单片机内部设置了用于变频控制的脉宽调制控制电路。引人注目的是，现在单片机已采用所谓的三核(Tnre)结构。这是在系统级芯片(Syste-nahip)概念上的结构。单片机由三个核组成：是微控制器和DSP核，是数据和程序存储器核，最后是外围专用集成电路(ASI)。单片机的最大特点在于把DSP和微控制器做在片上，把它和传统单片机集成大大了单片机的功能。这是单片机最大的进步。 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，是单片机都设置了多种工作，工作包括等待、暂停、睡眠、空闲、节电等工作。现在单片机的封装已大大，贴片工艺的，单片机也采用了符合贴片工艺的封装，以体积。电源电压范围在较低电压下仍然能工作是当今单片机发展的。，单片机都可以在3.35.5V的条件下工作。而厂家，则生产出可以在2.26v的条件下工作的单片机。 3.工艺上的进步。现在的单片机上采用S技术，但大多数采用了0.6?的光刻工艺，有的公司，如trla公司则已采用0.35?甚至是0.25?技术。技术的进步大大地了单片机的内部密度和性. 二、单片机应用的性技术发展 ，的嵌入式系统均采用了单片机，并且的应用正在更扩展；多年人们一直为单片机系统的性问题所困惑。在要求高性的控制系统中，这往往限制其应用的主要原因。 1.单片机系统的失效分析 单片机系统的性是其自身软硬件与其所处工作环境综合作用的结果，系统的性也应从这两个去分析与设计。系统自身而言，能在系统功能的，对系统自身运行过程中的干扰信号及直接来自于系统外部的干扰信号的抑制，是决定系统性的关键。有缺陷的系统往往只从逻辑上去系统功能的，而系统运行过程中的潜在的问题考虑欠缺，的措施，在干扰信号真正袭来的时候，系统就会陷入困境。 2.性的措施 2.1引起系统不或系统的外界因素： 1)EFT(ElletrialFastTransient)技术。EFT技术是抗干扰技术，它是指在振荡电路的正弦信号受到外界干扰时，其波形上会迭加毛刺信号，使用施密特电路对其整形，则毛刺会触发信号干扰的时钟，在交替使用施密特电路和R滤波电路时，就可以消除毛否则令其作用失效，从而系统的时钟信号工作。 2)低噪声布线技术及驱动技术。在传统的单片机中，电源及地线是在集成电路外壳的对称引脚上，是在左上、右下或右上、左下的两对对称点上。，就使电源噪声穿过整块芯片，对单片机的内部电路干扰。现在，单片机都把地和电源引脚安排在两条相邻的引脚上。，降低了穿过整个芯片的电流，而且在印制电路板上容易布置去耦电容，从而降低系统的噪声。现在应用的需要，单片机采用跳变沿软化技术，从而消除大电流瞬变时产生的噪声。 3)采用低频时钟。高频外时钟是噪声源，能对单片机应用系统产生干扰，而且还会对外界电路产生干扰，令电磁兼容性要求。要求性较高的系统，低频外时钟有利于降低系统的噪声。在单片机中采用内部琐相环技术，则在外部时钟较低时，也能产生较高的内部总线速度，从而了速度又降低了噪声。 2.2系统自身抗干扰能力及降低自身运行的不稳定性 2.2.1用监视定时器技术系统的性监视定时器(athdg)技术现在使用得非常，技术已较为成熟，技术的支持手段也。，各器的生产厂家几乎都在生产内置有看门狗定时器的单片机产品，市场上还有许多独立的看门狗定时器芯片可供选择。采用监视定时器技术后，一旦程序跑飞，系统立即会被监视定时器复位掉，从头重新启动系统，从而退出不的运行状态。，采用了看门狗电路来性的系统，系统的可重人性。与历史状态的系统，为其重人性能，可以把其历史状态保系统的RA中，即在单片机系统的内存或其扩展的外部存储器中，开辟出专用于保存历史状态的缓冲区。在系统不掉电的情况下，历史数据在系统重人时可以被重新使用。系统的电源稳定，还考虑采用备用电池供电，以RA数据的安全稳定；太敏感的系统，还可以采用E2PR0或FlashR来保存历史数据。 2.2.2软件抗干扰技术 系统着干扰及不稳定因素而运行故障。为解决问题，可以从程序的设计措施。传统的为抑制系统的干扰信号而经常采用的软件滤波技术、软件冗余设计类的典型应用。设计经验，通常还可以采用软件锁设计、程序陷阱设计。类方法主要是程序跑飞的情况而采用的。当系统在干扰信号的作用下程序跑飞时，程序指针有指向两个区域：正好转到程序地址，转移到程序空间的盲区。所谓盲区，说那里并存放的程序指令。第情况，可以软件锁抑制。 2.2.3采用备份系统性 备份系统在许多控制系统中已被使用，但多在工控机中或型的系统中采用。备份系统可的情况分为在线备份系统和后备备份系统。在线备份系统，系统中的两个PU均工作状态，有两个PU处在对等的位置，也处在主PU的位置，而另处在从PU的位置。在对等的情况下，两个PU决定系统对外的操作，任何PU出错都将引起对外操作的禁止。一主一从的情况，往往是主PU系统控制逻辑的，而从PU对主PU的工作状态监控。当监控到主PU工作异常时，从PU强行复位主PU等操作使主PU恢复，为从PU工作，从PU的工作状态也被主PU监控；当从PU的工作状态不时，主PU也可措施使从PU恢复工作，即互相监控的目的。 参考文献 1张俊谟单片机中级教程：原理与应用北京：北京航空航天大学出版社，2000 2潘琢金，施国君8051FXXX高速S单片机原理与应用北京：北京航空航天大学出版社，2002 3胡汉才单片机原理及系统设计北京：清华大学出版社，2002. 4李广第，朱月秀，王