單片機的未來特性多樣化

單片機用戶(原始設(shè)備制造商)面臨著三大挑戰(zhàn)：通過特性、性能或價格實現(xiàn)終端產(chǎn)品差異化;通過縮短產(chǎn)品上市時間以補償在復(fù)雜設(shè)計上日益增長的投資;力求在不增加成本的前提下達成上述兩大目標(biāo)。這些挑戰(zhàn)構(gòu)成了未來單片機發(fā)展的基礎(chǔ)，為了體現(xiàn)終端產(chǎn)品的差異化，原始設(shè)備制造商爭先恐后地為其產(chǎn)品增添諸多的新特性。

單片機是一門實踐性很強、非常注重動手的課程。學(xué)習(xí)單片機最有效的方法是理論與實踐并重，邊學(xué)習(xí)，邊演練，循序漸進，這樣能將用到的指令理解、吃透。因此，在進行教學(xué)項目設(shè)計之前，必須先設(shè)計開發(fā)好學(xué)習(xí)用的實驗板，使每個教學(xué)項目都可以在實驗板上完成。實驗板可以買現(xiàn)成的，也可以根據(jù)教學(xué)的實際需要自行設(shè)計。我們在編寫過程中，根據(jù)教學(xué)需要設(shè)計并開發(fā)了5個實驗用模塊板，分別是單片機模塊、指令(按鍵)模塊、LED顯示模塊、七段數(shù)碼管模塊、LCD顯示模塊。

與其它的嵌入式系統(tǒng)相比，單片機的體積小，但是集成度高，具備較高的可靠性與控制功能;功耗低且采用低電壓，因此對便攜式產(chǎn)品的制造與生產(chǎn)十分有利;具備較好的擴展性與優(yōu)異的性能比，其應(yīng)用范圍十分廣泛，包括辦公室自動化設(shè)備、實時過程的控制、各類儀器儀表、醫(yī)療領(lǐng)域相關(guān)設(shè)備、汽車電子產(chǎn)品以及計算機網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等等，由此可見，單片機是一種實用性非常強的嵌入式系統(tǒng)。其基本組成包括以下幾個部分：第一，運算器，其核心是ALU部件，主要作用就是完成二進制算術(shù)與邏輯運算，運算器的輔助設(shè)備包括暫存器TMP、寄存器B、累加器 ACC、布爾處理器以及程序狀態(tài)標(biāo)志寄存器 PSW 等等;第二，控制器，其為CPU的神經(jīng)中樞，包括定時控制邏輯電路、指令寄存器以及譯碼器等模塊;第三，存儲器，存儲器中的每個存儲單元均對應(yīng)一個地址，其利用2位16進制數(shù)表示;第四，輸入設(shè)備與輸出設(shè)備等。

可以說單片機在電子技術(shù)中的應(yīng)用越來越普遍，這得益于其優(yōu)良的存儲功能，并且與單片機RAM外存儲器發(fā)生聯(lián)系時必須通過A累加器才能順利實現(xiàn)，即所有數(shù)據(jù)如果要向外部RAM傳輸只能通過A累加器，同樣在數(shù)據(jù)讀取過程中也要經(jīng)過A累加器才能實現(xiàn)讀入。這種工作機制與內(nèi)部RAM有著明顯的區(qū)別，即內(nèi)部RAM之間能夠直接傳送、讀入數(shù)據(jù)，但是外部RAM不可以。單片機其實是一種高集成的電路芯片，其執(zhí)行程序的過程就是逐條執(zhí)行指令的過程。此處所謂的指令是指需要單片機執(zhí)行的相關(guān)操作采用命令的形式寫出來，通常一種基本操作對應(yīng)一條指令，主要是由設(shè)計人員賦予單片機的指令系統(tǒng)來決定的。由于單片機在執(zhí)行指令的過程中需要遵循特定的順序，所以程序中的指令也是根據(jù)同樣的順序逐條存放的，單片機在執(zhí)行程序時只需逐條取出這些指令然后執(zhí)行即可，不過要求具備一個程序計數(shù)器PC對指令地址進行追蹤，在程序執(zhí)行過程中，給PC賦予執(zhí)行程序中對應(yīng)指令的地址，那么PC獲取該條命令時會自動增加相應(yīng)的內(nèi)容，通常指令的長度決定其增加量。

片機正常工作需要外部電路的支持，異于個人電腦單片機它不僅僅需要外部電源供電，它還需要外部晶振電路、復(fù)位電路，如果需要控制大功率器件還需要外圍的驅(qū)動電路，進行模擬電壓比較時需要外圍穩(wěn)壓電路輸入標(biāo)準(zhǔn)信號源。但是回顧單片機的發(fā)展歷史，單片機硬件電路已經(jīng)得到了很好的優(yōu)化。比如中國第一家本土單片機公司STC宏晶科技推出的STC15F100系列單片機內(nèi)部就集成高精度R\C時鐘無需外圍晶振電路。ST意法半導(dǎo)體公司推出的STM32系列32位嵌入式單片機內(nèi)部集成了RTC時鐘電路，只需外圍備用電池接入就可實現(xiàn)實時時鐘功能。另外單片機供電門檻也不斷降低。ST公司的STM32系列單片機只需2.6V就可啟動，耐壓也達到了5.5V。