微控制器是將微型計算機的主要部分集成在一個芯片上的單芯片微型計算機。微控制器誕生于20世紀70年代中期,經(jīng)過20多年的發(fā)展,其成本越來越低,而性能越來越強大,這使其應(yīng)用已經(jīng)無處不在,遍及各個領(lǐng)域。例如電機控制、條碼閱讀器/掃描器、消費電子、游戲設(shè)備、電話、HVAC、樓宇安全與門禁控制、工業(yè)控制與自動化和白色家電(洗衣機、微波爐)等。
微控制器的分類
微控制器根據(jù)數(shù)據(jù)總線寬度可分為8位、16位和32位機;
微控制器根據(jù)存儲器結(jié)構(gòu)可分為Harvard結(jié)構(gòu)和Von Neumann結(jié)構(gòu);
微控制器根據(jù)內(nèi)嵌程序存儲器的類別可分為OTP、掩膜、EPROM/EEPROM和閃存Flash;
微控制器根據(jù)指令結(jié)構(gòu)又可分為CISC(Complex Instruction Set Computer)和RISC(Reduced Instruction Set Computer)微控制器。
微控制器的發(fā)展歷程
Intel公司作為最早推出微處理器的公司,同樣也是最早推出微控制器的公司。繼1976年推出MCS-48后,又于1980年推出了MCS-51,為發(fā)展具有良好兼容性的新一代微控制器奠定了良好的基礎(chǔ)。在8051技術(shù)實現(xiàn)開放后,Philips、Atmel、Dallas和Siemens等公司紛紛推出了基于80C5l內(nèi)核(805l的CMC)S版本)的微控制器。這些各具特色的產(chǎn)品能夠滿足大量應(yīng)用需求?;?0C51內(nèi)核的微控制器并沒有停止發(fā)展的腳步,例如現(xiàn)在Maxim/Dallas公司提供的DS89C430系列微控制器,其單周期指令速度已經(jīng)提高到了805l的12倍。
基于CISC架構(gòu)的微控制器除了80C51外,還包括Motorola提供的68HC系列微控制器,這也是大量應(yīng)用的微控制器系列。
基于RISC架構(gòu)的微控制器則包括Microchip的PIC系列8位微控制器等。在16位RISC架構(gòu)的微控制器中,Maxim公司推出的MAXQ系列微控制器以其高性能、低功耗和卓越的代碼執(zhí)行效率,成為許多需要高精度混合信號處理以及便攜式系統(tǒng)和電池供電系統(tǒng)的理想選擇。
微控制器不是完成某一個邏輯功能的芯片,而是把一個計算機系統(tǒng)集成到一個芯片上。概括的講:一塊芯片就成了一臺計算機。微控制器的體積小、質(zhì)量輕、價格便宜、為學習、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。同時,學習使用微控制器是了解計算機原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。
微控制器內(nèi)部也用和電腦功能類似的模塊,比如CPU,內(nèi)存,并行總線,還有和硬盤作用相同的存儲器件,不同的是它的這些部件性能都相對我們的家用電腦弱很多,不過價錢也是低的,一般不超過10元即可。用微控制器來做一些控制電器一類不是很復(fù)雜的工作足矣了。我們現(xiàn)在用的全自動滾筒洗衣機、排煙罩、VCD等等的家電里面都可以看到它的身影!微控制器主要是作為控制部分的核心部件。
微控制器是一種在線式實時控制計算機,在線式就是現(xiàn)場控制,需要的是有較強的抗干擾能力,較低的成本,這也是微控制器和離線式計算機的(比如家用PC)的主要區(qū)別。
微控制器的所有指令是由一些簡單、等長度的指令構(gòu)成.精簡指令使微控制器的線路可以盡量優(yōu)化,硬件結(jié)構(gòu)更加簡單,從而可以實現(xiàn)較低的成本和功耗,當然完成相同的工作可能需要更多的指令。所以,各種微控制器取舍之間沒有絕對優(yōu)勢,只能說根據(jù)應(yīng)用的不同需求和側(cè)重來進行選擇。微處理器是20世紀偉大的技術(shù)創(chuàng)新之一,由此而衍生的微控制器將微處理器和外設(shè)集于一身,為多種應(yīng)用開創(chuàng)了新局面,并將繼續(xù)發(fā)揮不可替代的作用。