单片机阅读材料

单片机种类单片机分类及应用领域，目前据不完全统计，全世界嵌入式处理器的品种总量已经超过1000多种，流行体系结构有30几个系列，其中8051体系的占有多半。

生产8051单片机的半导体厂家有20多个，共350多种衍生产品。

通常按单片机数据总线的位数将单片机分为4位、8位、16位、32位机。

4位单片机四位单片机适合用于各种规模较小的家电类消费产品。

典型的四位单片机产品，有OKI公司的MSM64164C、MSM64481，NEC公司的75006×系列、EPSON公司的SMC62系列等。

典型应用领域有：PC机用的输入装置(鼠标、游戏杆)、电池充电器(Ni-Cd电池、锂电池)、运动器材、带液晶显示的音、视频产品控制器、一般家用电器的控制及遥控器、玩具控制、记时器、时钟、表、计算器、多功能电话、LCD游戏机。

8位单片机八位单片机是目前品种最为丰富、应用最为广泛的单片机，有着体积小、功耗低、功能强、性能价格比高、易于推广应用等显著优点。

目前主要分为MCS-51系列及其兼容机型和非MCS-51系列单片机。

51系列单片机以其典型的结构，众多的逻辑位操作功能，以及丰富的指令系统，堪称一代“名机”，目前，主要生产厂商有Atmel（爱特梅尔）、Philips（飞利浦）、Winbond（华邦）等。

非51系列单片机在中国应用较广的有Microchip（微芯）的PIC单片机、Atmel 的AVR单片机、义隆EM78系列，以及Motorola（摩托罗拉）的68HC05/11/12系列单片机等。

八位单片机在自动化装置、智能仪器仪表、过程控制、通信、家用电器等许多领域得到广泛应用。

16位单片机16位单片机操作速度及数据吞吐能力在性能上比8位机有较大提高。

目前，应用较多的有TI的MSP430系列、凌阳SPCE061A系列、Motorola的68HC16系列、Intel的MCS-96/196系列等。

十六位单片机主要应用于工业控制、智能仪器仪表、便携式设备等场合。

其中TI的MSP430系列以其超低功耗的特性广泛应用于低功耗场合。

32位单片机32位单片机是单片机的发展趋势，32位单片机主要由ARM公司研制，因此，提及32位单片机，一般均指ARM单片机。

严格来说，ARM不是单片机，而是一种32位处理器内核（主要有ARM7、ARM9、ARM9E、ARM10等），它由英国ARM公司开发，但ARM公司自己并不生产芯片，而是由授权的芯片厂商如Samsung（三星）、Philips（飞利浦）、Atmel （爱特梅尔）、Intel（英特尔）等制造，芯片厂商可以根据自己的需要进行结构与功能的调整，因此，实际中使用的ARM芯片有很多型号，常见的ARM芯片主要有飞利浦的LPC2000系列、三星的S3C/S3F/S3P系列等。

ARM单片机随着集成电路的发展及信息时代的到来，在2001年，32位ARM单片机市场占有率超过了75%，广泛应用在信息电器如掌上电脑、个人数字助理（PDA）、可视电话、移动电话、TV机顶盒、数码相机等嵌入式设备。

ARM已成为移动通信、手持计算、多媒体数字消费等嵌入式解决方案的RISC标准。

ARM（Advanced RISC Machines）是微处理器行业的一家知名企业，是知识产权（IP）供应商，本身不生产芯片，靠转让设计许可由合作伙伴来生产各具特色的芯片。

ARM公司设计了大量高性能、廉价、耗能低的RISC处理器、相关技术及软件。

目前，有超过30家半导体公司与ARM签订了硬件技术使用许可协议，其中包括Intel、IBM、SAMSUNG、OKI、LG、NEC、SONY、PHILIPS等大公司。

至于软件系统的合伙人，则包括微软、SYMBIAN 和MRI等一系列知名公司。

ARM单片机特点ARM处理器三大特点：小体积、低功耗、低成本、高性能16/32位双指令集全球众多的合作伙伴ARM32位体系结构被公认为业界领先的32位嵌入式RISC处理器结构，所有ARM处理器共享这一体系结构。

这可确保开发者转向更高性能的ARM处理器时，由于所有产品均采用一个通用的软件体系，所以相同的软件可在所有产品中运行（理论上如此），从而使开发者在软件开发可获得最大回报。

ARM处理器系列ARM处理器当前有6个产品系列：ARM7、ARM9、ARM9E、ARM10、ARM11和SecurCore，其中ARM11为最近推出的产品。

进一步产品来自于合作伙伴，例如Intel Xscale 微体系结构和StrongARM产品。

ARM7、ARM9、ARM9E、ARM10是4个通用处理器系列。

每个系列提供一套特定的性能来满足设计者对功耗、性能、体积的需求。

SecurCore是第5个产品系列，是专门为安全设备而设计的。

目前中国市场应用较成熟的ARM单片机以ARM7TDMI核为主。

主要的厂家有SAMSUNG、ATMEL、OKI等知名半导体厂商。

ARM单片机典型应用ARM芯片是典型的32位RISC芯片──不论是在PDA、STB、DVD等消费类电子产品中，还是在GPS、航空、勘探、测量等军方产品中都得到了广泛的应用。

下面是ARM核芯片的典型应用：无线产品：手机、PDA，目前75%以上的手机是基于ARM的产品；比如我们中国的特产山寨手机很大部分是MTK（联发科）方案其中MT6205、MT6217、MT6218、MT6219、MT6226、MT6227、MT6228均为基带芯片，所以芯片均采用ARM7的核。

汽车产品：车上娱乐系统、车上安全装置、导航系统等；消费娱乐产品：数字视频、Internet终端、交互电视、机顶盒、网络计算机、数字音频播放器、数字音乐板、游戏机；数字影像产品：信息家电、数字照相机、数字系统打印机；现在的家用电器基本上都采用了单片机控制，从电饭褒、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子秤量设备，五花八门，无所不在。

工业产品：机器人控制、工程机械、冶金控制等；网络产品：PCI网络接口卡、ADSL调制解调器，路由器，无线LAN访问点等；安全产品：电子付费终端、银行系统付费终端、智能卡、32位SIM卡等；存储产品：PCI到Ultra2 SCSI64位RAID控制器，硬盘控制器。

FPGAFPGA（Field－Programmable Gate Array），即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD 等可编程器件的基础上进一步发展的产物。

它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。

目前以硬件描述语言（V erilog 或VHDL）所完成的电路设计，可以经过简单的综合与布局，快速的烧录至FPGA上进行测试，是现代IC 设计验证的技术主流。

这些可编辑元件可以被用来实现一些基本的逻辑门电路（比如AND、OR、XOR、NOT）或者更复杂一些的组合功能比如解码器或数学方程式。

在大多数的FPGA里面，这些可编辑的元件里也包含记忆元件例如触发器（Flip－flop）或者其他更加完整的记忆块。

系统设计师可以根据需要通过可编辑的连接把FPGA内部的逻辑块连接起来，就好像一个电路试验板被放在了一个芯片里。

一个出厂后的成品FPGA的逻辑块和连接可以按照设计者而改变，所以FPGA可以完成所需要的逻辑功能。

FPGA一般来说比ASIC（专用集成芯片）的速度要慢，无法完成复杂的设计，而且消耗更多的电能。

但是他们也有很多的优点比如可以快速成品，可以被修改来改正程序中的错误和更便宜的造价。

厂商也可能会提供便宜的但是编辑能力差的FPGA。

因为这些芯片有比较差的可编辑能力，所以这些设计的开发是在普通的FPGA上完成的，然后将设计转移到一个类似于ASIC的芯片上。

另外一种方法是用CPLD（复杂可编程逻辑器件备）。

FPGA的应用FPGA的应用可分为三个层面：电路设计，产品设计，系统设计１．电路设计中FPGA的应用连接逻辑，控制逻辑是FPGA早期发挥作用比较大的领域也是FPGA应用的基石．事实上在电路设计中应用FPGA的难度还是比较大的这要求开发者要具备相应的硬件知识（电路知识）和软件应用能力（开发工具）这方面的人才总是紧缺的，往往都从事新技术，新产品的开发成功的产品将变成市场主流基础产品供产品设计者应用在不远的将来，通用和专用IP的设计将成为一个热门行业！搞电路设计的前提是必须要具备一定的硬件知识．在这个层面，干重于学，当然，快速入门是很重要的，越好的位子越不等人电路开发是黄金饭碗．２．产品设计把相对成熟的技术应用到某些特定领域如通讯，视频，信息处理等等开发出满足行业需要并能被行业客户接受的产品这方面主要是FPGA技术和专业技术的结合问题，另外还有就是与专业客户的界面问题产品设计还包括专业工具类产品及民用产品，前者重点在性能，后者对价格敏感产品设计以实现产品功能为主要目的，FPGA技术是一个实现手段在这个领域，FPGA因为具备接口，控制，功能IP，内嵌CPU等特点有条件实现一个构造简单，固化程度高，功能全面的系统产品设计将是FPGA技术应用最广大的市场，具有极大的爆发性的需求空间产品设计对技术人员的要求比较高，路途也比较漫长不过现在整个行业正处在组建＂首发团队＂的状态，只要加入，前途光明产品设计是一种职业发展方向定位，不是简单的爱好就能做到的！产品设计领域会造就大量的企业和企业家，是一个近期的发展热点和机遇３．系统级应用系统级的应用是FPGA与传统的计算机技术结合，实现一种FPGA版的计算机系统如用Xilinx V-4, V-5系列的FPGA，实现内嵌POWER PC CPU, 然后再配合各种外围功能，实现一个基本环境，在这个平台上跑LINIX等系统这个系统也就支持各种标准外设和功能接口（如图象接口）了这对于快速构成FPGA大型系统来讲是很有帮助的。

这种＂山寨＂味很浓的系统早期优势不一定很明显，类似ARM系统的境况但若能慢慢发挥出FPGA的优势，逐渐实现一些特色系统也是一种发展方向。

若在系统级应用中，开发人员不具备系统的扩充开发能力，只是搞搞编程是没什么意义的，当然设备驱动程序的开发是另一种情况，搞系统级应用看似起点高，但不具备深层开发能力，很可能会变成爱好者，就如很多人会做网页但不能称做会编程类似以上是几点个人开发，希望能帮助想学FPGA但很茫然无措的人理一理思路。

这是一个不错的行业，有很好的个人成功机会。

但也肯定是一个竞争很激烈的行业，关键看的就是速度和深度当然还有市场适应能力。

单片机的发展历程单片机的发展经历了探索---完善---MCU化---百花齐放四个阶段。

1、芯片化探索阶段20世纪70午代，美国的Fairchild(仙童)公司首先推出了第一款单片机F－8，随后Intel 公司推出了影响面大、应用更广的MCS48单片机系列。