微控制器是将微型计算机的主要部分集成在一个芯片上的单芯片微型计算机。微控制器诞生于20世纪70年代中期,经过20多年的发展,其成本越来越低,而性能越来越强大,这使其应用已经无处不在,遍及各个领域。例如电机控制、条码阅读器/扫描器、消费类电子、游戏设备、电话、HVAC、楼宇安全与门禁控制、工业控制与自动化和白色家电(洗衣机、微波炉)等。

微控制器可从不同方面进行分类:根据数据总线宽度可分为8位、16位和32位机;根据存储器结构可分为Harvard结构和Von Neumann结构;根据内嵌程序存储器的类别可分为OTP、掩膜、EPROM/EEPROM和闪存Flash;根据指令结构又可分为 CISC(Complex Instruction Set Computer)和RISC(Reduced Instruction Set Computer)微控制器。本文将结合不同指令结构微控制器的发展及其特性进行论述。

微控制器的发展历程

Intel公司作为最早推出微处理器的公司,同样也是最早推出微控制器的公司。继1976年推出MCS-48后,又于1980年推出了MCS-51,为发展具有良好兼容性的新一代微控制器奠定了良好的基础。在8051技术实现开放后,Philips、Atmel、Dallas和Siemens等公司纷纷推出了基于80C5l内核(805l的CMC)S版本)的微控制器。这些各具特色的产品能够满足大量嵌入式应用需求。基于80C51内核的微控制器并没有停止发展的脚步,例如现在Maxim/Dallas公司提供的 DS89C430系列微控制器,其单周期指令速度已经提高到了805l的12倍。

基于CISC架构的微控制器除了80C51外,还包括Motorola提供的68HC系列微控制器,这也是大量应用的微控制器系列。

基于RISC架构的微控制器则包括Microchip的PIC系列8位微控制器等。在16位RISC架构的微控制器中,Maxim公司推出的 MAXQ系列微控制器以其高性能、低功耗和卓越的代码执行效率,成为许多需要高精度混合信号处理以及便携式系统和电池供电系统的理想选择。

基于8051内核的COSC微控制器

迄今为止,MCS-51已成为8位机中运行最慢的系列。现在Dallas推出的DS89C430系列产品在保持与80C51引脚和指令集兼容的基础上,每个机器周期仅为一个时钟,实现了8051系列的最高吞吐率。一般而言,对于现有的基于8051的应用软件可以直接写入DS89C430而无需进行更改。除此之外,DS89C430还在许多其他方面引入了新的功能,从而为具体应用提供了更多灵活性。下面介绍DS89C430不同于8051的功能和特点。

片内程序存储器及应用

片内程序存储器逻辑上分为成对的8 KB、16 KB或32 KB闪存单元,以支持在应用编程。这允许器件在应用软件的控制下修改程序存储器,应用系统能够在执行其主要功能的情况下,完成在线软件升级。 DS89C430集成了64 B加密阵列,允许用户以加密形式查看数据,进行程序代码校验。

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