單片機常識——結構和相關公司

概述

絕大多數現在的單片機都是基于馮·諾伊曼結構的，這種結構清楚地定義了嵌入式系統所必需的四個基本部分：一個中央處理器核心，程序存儲器(只讀存儲器或者閃存)、數據存儲器(隨機存儲器)、一個或者更多的定時/計時器，還有用來與外圍設備以及擴展資源進行通信的輸入/輸出端口——所有這些都被集成在單個集成電路芯片上。

說單片機與通用型中央處理單元芯片不同，是因為前者一般很容易配合最小型的外部支持芯片制成工作計算機。這樣就可以很容易的把單片機系統植入裝置內部來控制裝置了。近年來為了在指令和數據上使用不同的字寬，并提高處理器流水線速度，哈佛結構在微控制器(Microcontrollers)和數字信號處理器(Digital Signal Processor, DSP)也逐漸得到了廣泛的應用。

傳統的微處理器是不允許這么做的。它要完成單片機的工作，就必須連接一些其他芯片。比如說，因為芯片上沒有數據存儲器，就必須要添加一些RAM的存儲芯片，雖然所添加存儲器的容量很靈活，但是至少還是要添加。另外還需要添加很多連線來傳遞芯片之間的數據。與以上的情況相比，單片機的工作則相對獨立，一個典型的微控制器只需要一個時鐘發生器和很少的RAM和ROM(或者EPROM, E2PROM)就可以在軟件和晶振下工作了。同時，微控制器具有豐富的輸入輸出設備，例如模擬數字轉換器(Analog-to-Digital Converter, ADC)，定時器，串口，以及其他串行通訊接口，比如I2C，SPI(串行周邊接口)，CAN(控制器局域網)等。通常，這些集成在內部的設備可以通過特殊的指令來操作。

單片機時鐘頻率通常較同時代的計算機芯片低，但它價格低廉，能夠提供充足的程序存儲器、豐富的片上接口。某些架構的單片機生產廠商眾多，例如8051系列、Z80系列。一些現代的微控制器支持一些內建的高級編程語言，比如BASIC語言、C語言、C++等。

單片機的位元數

根據總線或資料暫存器的寬度，單片機又分為4位元、8位元、16位元和32位元單片機。4位單片機多用于冰箱、洗衣機、微波爐等家電控制中;8位、16位單片機主要用于一般的控制領域，一般不使用操作系統;32位用于網絡操作、多媒體處理等復雜處理的場合，一般要使用嵌入式操作系統。

常見的單片機

微芯公司的PIC系列出貨量居于業界領導者地位;Atmel的51系列及AVR系列種類眾多，受支持面廣;德州儀器的MSP430系列以低功耗聞名，常用于醫療電子產品及儀器儀表中;瑞薩單片機在日本使用廣泛。

ARM 系列單片機

AVR系列(愛特梅爾公司)

Atmel AT91 series (ARM 處理器等)

AT90 series – AVR (Atmel 的高性能RISC 8位單片機，老產品)

ATmega series – AVR (Atmel 的高性能RISC 8 位單片機，新產品)

ATXmega series – AVR (Atmel 的高性能RISC 32 位單片機，新產品)

Atmel AT89 series (Intel 8051/MCS51 架構8位單片機)

MARC4

Cypress MicroSystems(賽普拉斯微系統公司)

CY8C2xxxx (PSoC)

Freescale Semiconductor(飛思卡爾半導體)

8-bit

68HC05 (CPU05)

68HC08 (CPU08)

68HC11 (CPU11)

16-bit

68HC12 (CPU12)

68HC16 (CPU16)

Freescale DSP56800 (DSPcontroller)

32-bit

Freescale 683XX (CPU32)

MPC500

MPC 860 (PowerQUICC)

MPC 8240/8250 (PowerQUICC II)

MPC 8540/8555/8560 (PowerQUICC III)

Holtek(盛群半導體)