如果要分类的话,首先就是按照位来分类,8位、16位、32位。
按核心划分:
第一类是51核。 英特尔的公共微控制器内核可以由多家公司生产。 现在飞利浦、英飞凌、Atmel、Maxim等都有这个系列。 而且EZ-USB、C8051F等高性能和USB扩展均采用此类内核。 最常用的基本型号有Atmel的89C51、89C52、89S51、89S52以及简化版89C2051
第二大类,AVR内核,是Atmel自己采购的高速微控制器内核。 平均每个周期可以完成一条指令(除法需要2个周期),最高频率为16-20MHz。 小的有ATTiny12、16、26等; 中型包括 ATMega8、ATMega16 和最高 ATMega256。
第三大类是PIC系列,如PIC12F、16F、18F等系列。 特点:可靠性高,指令集简单,指令长度固定,一条指令4个周期即可完成。
还有16位的,最典型的是TI的MSP430系列。 型号不是很清楚。
对于32位,取决于ARM内核。 还有各种类型的 DSP 也可以用作 32 位微控制器。
1.按程序存储器类型分类
1.无片上程序存储器
这类微控制器没有片上程序存储器,必须连接外部存储器,例如Intel的8031。
2、MASK(掩膜)ROM是器件制造商在设计集成电路时用来一次性固化程序的。 它价格便宜,适合程序固定、批量生产的应用。
3. OTP(一次性可编程)ROM
程序可以一次写入单片机,不可更改,成本低。 适合需要一定灵活性和低成本的应用,特别是功能不断更新、需要快速量产的电子产品。
4. 紫外线可擦除EPROM
微控制器表面有一个透明窗口。 照射一定量的紫外线后,内存中的信息就可以全部清除。 用户可以轻松地编写程序。 如果出现错误,可以用紫外线擦除并修改。 适合小批量生产。
5. 闪存
Flash ROM也就是闪存,简称闪存。 这个Flash不是那个动画里的Flash。 它是一种电可重写存储器,可以快速写入和擦除。 所以它和普通的电可重写存储器EEPROM是一样的。 有什么区别? EEPROM的电擦除是通过施加一定的电压来实现内容擦除的。 其缺点是单位存储单元尺寸较大。 Flash ROM 发明于 20 世纪 80 年代。 闪存这个名字来源于这样一个事实:存储器可以在一次操作中擦除其所有内容。 这种内存只能删除整个块或一个区域,而不能删除单个操作。 字节删除还减小了单元尺寸,有利于大面积集成,因此在微控制器中得到很好的应用。
使用闪存的单片机的程序可以反复擦除和写入,非常灵活,但价格相对较高,因此适合对价格不敏感的应用或开发用途。
2、按应用范围分类
1.通用/专业
这是根据微控制器的应用范围来区分的。 例如,80C51是通用单片机,它不是为特定用途而设计的; 专用微控制器是针对某一类产品甚至某种产品而设计和生产的。 例如,为了满足电子体温计的要求,它在芯片上集成了ADC接口等功能。 测温控制电路、数码相机中的单片机电路等。
2.控制类型/家电类型
这是根据单片机的一般应用领域来区分的。 一般来说,工控型寻址范围大,计算能力强; 家电中使用的微控制器多为专用型,通常封装小、价格低、外围器件和外围接口集成度高。
当然,上述分类并不是唯一和严格的。 例如,80C51型单片机既是通用型的,又可用于工业控制。
3、按系统架构分类
这种分类方法是根据微控制器的架构来分类的。 下面就用这种分类方法来介绍一下公司的一些主流产品。
1、MCS-51系列单片机
虽然微控制器的类型有很多种,但应用最广泛的是MCS-51系列。 该系列微控制器均采用Intel核心技术。 它们与 MCS-51 兼容。 它们是软件兼容、开发工具兼容和引脚兼容的。 它们都支持相同的编程环境Keil μVision3。 因此它们被归为同一类型。 下面介绍一下各公司对应的一些主流产品。 Intel公司的8051系列微控制器 Intel公司是MCS-51系列微控制器的创始人。 在单片机产品领域具有非常重要的地位,为MCS-51系列单片机的发展做出了突出的贡献。 MCS-51系列单片机具有合理的硬件结构、标准化的指令系统、悠久的生产历史,使其具有先行的优势。 全球多家知名芯片公司都购买了51芯片的核心专利技术,并在此基础上扩展了其性能,进一步完善了芯片,形成了一个庞大的系统。 MCS-51内核实际上已经成为8位微控制器的标准。
51系列的优点之一是它具有从内部硬件到软件的完整的按位操作系统,称为位处理器,或布尔处理器。 它处理的不是字或字节,而是位。 它不仅可以对芯片上一些特殊功能寄存器的某一位进行处理,如发送、设置、清除、测试等,还可以进行位逻辑运算。 它的功能非常齐全,而且使用起来也很方便。 虽然其他类型的微控制器也具有位处理功能,但很少能找到能够执行位逻辑运算的微控制器。
AT89系列单片机对于普通用户来说有以下明显的优势:
(1) 内部含有Flash存储器。 在系统开发过程中很容易修改程序,可以大大缩短系统开发时间。
(2)与MCS-51系列单片机引脚兼容,可直接替换。
(3)AT89系列并不是简单继承80C31,而是进一步增强了功能。
这种单片机在我国广受青睐,很多以前使用80C51、80C52的用户都改用了AT89系列。 对于有丰富编程经验的用户来说,不需要模拟器。 他们可以直接将程序烧录到芯片中,放在目标板上,上电后直接运行,观察运行结果,出现问题时进行修改,然后重新烧录程序。 再次尝试,直到成功。
AT89系列包括两大类。 第一类是常规的,即AT89C系列。 此类微控制器必须使用传统的并行方法进行编程,并且必须使用编程器进行编程; 第二类是系统内可编程(即芯片装在电路板上,以后就不用了,取下来直接把程序烧写进去)ISPFlash系列,又称AT89S系列。 除了使用传统的并行方法进行编程外,此类微控制器还可以使用系统中的下载线进行编程,从而无需进行更昂贵的编程。 可以直接在目标板上修改程序。
常用的AT89系列单片机选型表如下表所示。
表中的WDT是Watchdog Timer的缩写,即看门狗定时器,俗称看门狗。 由于单片机的工作经常受到外界电磁场的干扰,导致程序跑飞,陷入死循环,程序的正常运行被中断,单片机控制的系统无法继续工作。 看门狗的作用是在这些情况下,向微控制器产生复位信号,使程序返回到起始点。 防止整个系统停滞并造成不可预测的后果。
由于AT89C51和AT89C52已经停产,AT89系列单片机最常用的型号有AT89C2051、AT89S51、AT89S52等。
由于AT89S系列单片机支持ISP编程,AT89S51、AT89S52等可以使用下载线来烧写程序。 下载线连接到电脑的并口,另一端连接到目标板。 MOSI、MISO、SCK、RST与MCU的引脚P1.5、P1.6、9相连,也分别连接电源和地。 打开目标板电源,然后在电脑上运行上位机软件Easy 51Pro v2.0,输入编译好的目标文件,即可将程序烧写到单片机中。 下载线的电路图和实物如下所示。
飞利浦80C51系列微控制器
飞利浦生产的微控制器都是MCS-51系列的兼容微控制器。 从核心结构上可分为两类:16位XA系列和80C51兼容系列。 其中以80C51兼容系列微控制器最为著名。 下面讨论该系列产品。 飞利浦基于80C51核心架构开发了众多衍生器件,型号达数百种,以满足不同的应用。 其中许多产品在内存、定时器/计数器、输入/输出端口、中断和串行端口等资源方面都进行了不同程度的改进和增强。 部分型号还增加了IIC接口、A/D转换、PWM输出等新外设。 这使得用户总能找到适合他们需求的型号。 可以说,飞利浦对于MCS-51单片机的长寿也做出了很大的贡献。 飞利浦80C51兼容系列微控制器从内核结构上可分为两类,即6时钟内核型和12时钟内核型。 我们知道标准MCS-51单片机的每个机器周期包括12个时钟周期。 所谓6时钟核心是指单片机的每个机器周期包括6个时钟周期。 因此,在相同时钟频率下,使用6个时钟核心。 微控制器运行速度更快。 许多采用6时钟内核的微控制器还可以通过软件配置为工作在12时钟模式,增加了使用的灵活性。
飞利浦的80C51兼容系列微控制器还具有许多独特的功能。 例如,P87C51和P89C51属于增强型80C51系列单片机,而AT89S51、W78E51等同类单片机则属于MCS-51系列单片机,尽管两者完全兼容。 相比之下,AT89S51和W78E51只有2个定时器/计数器。
华邦单片机
***华邦电子是一家在全球享有盛誉的半导体公司。 其生产的MCS-51系列兼容微控制器是独一无二的。
原来的MCS-51系列单片机虽然历史悠久,应用广泛,但仍有很多值得改进的地方,如运行速度太慢等。 当晶振频率为12MHz时,机器周期达到1μs,显然不能满足高速运行的需要。 华邦电子为提高MCS-51系列微控制器的运行速度做出了贡献。 其生产的产品型号为W77、W78系列8位微控制器。 W77和W78系列的引脚位置和指令集与805 1兼容。W78系列与AT89C系列完全兼容。 W77系列是增强型,对原来的805 1的时序进行了改进,每个机器周期由12个时钟周期改为4个时钟周期,速度提高了三倍。 同时,晶振频率最高可达40MHz。 。 W77系列还增加了看门狗WatchDog、两组UART、两组DPTR数据指针、ISP等功能。
STC单片机
STC推出的高性价比STC89系列单片机,在51单片机的基础上增加了大量新功能,提高了性能。
STC89系列微控制器是MCS-51系列微控制器的衍生产品。 它们在指令系统、硬件结构和片上资源方面与标准8052单片机完全兼容,DIP40封装系列与8051引脚兼容。STC89系列单片机是高速(最大时钟频率90MHz) )、低功耗、在系统/应用内可编程(ISP/IAP)、不占用用户资源。
STC89系列单片机主要特点:
·80C51核心处理器单元; ·3V/5V工作电压,工作频率0~33MHz/0~40MHz ·大容量内部数据RAM:1KBRAM ·64/32/16/8KB片内Flash程序存储器,具有应用内可编程性(IAP), -系统可编程(ISP),可实现远程软件升级,无需编程器·支持12个时钟(默认)或6个时钟模式·双DPTR数据指针;
·SPI(串行外设接口)和增强型串行UART
· PCA(可编程计数器阵列),具有 PWM 捕获/比较功能 · 4 个 8 位 I/O 端口,其中 3 个大电流 Pl 端口,可直接驱动 LED · 3 个 16 位定时器/计数器 · 可编程看门狗定时器(看门狗)
·低EMI方式(禁止ALE)
·兼容TTL和COMS逻辑电平
·断电检测、低功耗模式等。
STC89系列单片机根据芯片型号有64/32/16/8KB片内Flash,分为2个Flash存储器块:BLOCk0和Blockl。 两个Flash存储块的物理结构为前面的Block0、后面的Blockl。 闪存块可以通过REMAP(地址重置)功能进行重定位。
STC89系列单片机的ISP与AT89S系列等通用MCS-51系列单片机的ISP不同。 ISP主要用于在线(或远程)升级。 通过执行ISP引导代码来重写用户程序,无需编程器或现场访问。 STC89系列单片机出厂时,ISP引导代码已被烧录到芯片中,占用Blockl的程序空间的前2KB,并设置为从Blockl引导。 启动时,首先执行ISP引导代码,确认程序是否下载或正常启动。 无论程序下载还是正常启动,ISP引导代码最后总是取消REMAP,恢复Block0前8KB中的地址空间,然后执行Block0中的用户程序,即用户程序总是放在从Block0的00H开始的单元,除非用户自己修改了ISP引导代码。
IAP 功能可由应用程序编程。 利用该功能,不带EEPROM的单片机也可以具有与EEPROM相当的功能,而且存储空间比EEPROM大得多。 IAP 无法对其所在的块进行编程。 即当程序运行在Block0时,可编程块为Block1。 当程序在Blockl中运行时,可编程块为Block0。 根据这个特点,应用编程时Flash的大小可以通过REMAP函数来设置。 对于STV89C58:
(1)当程序运行在Block0时,可以有6KB~8KB Flash ROM(一般使用); (2)程序在Blockl中运行时,可占用近32KB的Flash ROM(需要技巧或更改ISP引导代码)。
STC89系列微控制器(STC89C51RC/RD+)选型表如表13所示。
SST微控制器
SST89系列单片机是美国SST公司推出的高可靠性、小扇区结构Flash单片机。 特别是所有产品均具有IAP(应用内可编程)和ISP(系统内可编程)功能,不占用用户资源。 串口可用于系统仿真和编程,无需专门的仿真开发设备。 工作电压3V~5V,价格低廉。 在市场竞争中具有较强的优势。
SST89系列的闪存采用SST专有的专利技术CMOS SuperFlash EEPROM工艺。 内部Flash可擦写10000次以上,程序存储时间可达100年。 片上SuperFlash存储器分为两个独立的程序存储块。 主SuperFlash存储块0(Block0)大小为64KB/32KB,从存储块1(Block1)大小为8KB。 内存块的8KB可以映射到64KB/32KB地址空间的最低位位置; 它还可以被程序计数器隐藏并映射到数据空间作为独立的EEPROM数据存储器。
SST微控制器的一个好处是它具有SOFtICE(Software In Circuit Emulator)在线仿真功能。 只需占用单片机的串口即可实现Keil下的实时在线仿真功能,还可以实现ISP在线编程功能。 SST公司为部分SST89系列单片机提供了模拟监控程序。 通过将仿真监控程序固化到单片机内部Flash存储器的Block1中,就可以实现仿真功能。 因此,我们采用一块SST89系列单片机芯片,如SST89C58或SST89E564RD/516RD等,并添加串口电平转换电路,制作一个51单片机仿真器。
SST89系列Flash单片机主要功能及特点:
·大容量内部数据RAM,1KB RAM。
·应用内可编程(IAP)和系统内可编程(ISP)无需编程器即可远程激活。
·非易失性数据存储(内部扩展4KB/8KB EEPROM)。
·双数据指针(DPTR)结构,极其方便寻址和查表。
·9个中断源,4级中断优先级,3个大电流驱动引脚(可直接驱动LED)。
·双倍速,6时钟模式,编程时可选择,默认为12时钟模式。
·可编程计数器阵列(PCA、PWM),5通道。
·增强通用异步通信总线UART,支持自动地址识别和帧数据错误检测。
·看门狗定时器(WDT)。
·宽工作电压范围2.7V~5.5V,低功耗,12MHz时钟时仅2.5mA(89V564RD)。
·断电检测功能,5V型在电压3.85V~4.15V时复位,3V型在电压低至2.25V~2.55V时复位。 默认为低电压复位,也可以设置为低电压中断。
与8051系列微控制器完全兼容。
AVR单片机
Atmel的微控制器产品主要包括三个系列:AT89、AVR、ARM。 前面已经讨论过AT89,ARM系列是32位单片机。 下面主要讨论AVR系列单片机。
由于工艺和设计问题,早期的单片机为了降低功耗、提高抗干扰性能、满足复杂指令集CISC对单片机的时序要求,采用了更为谨慎的解决方案:采用较高的分频系数来分频。时钟。 频率使指令周期变长,执行速度变慢。 虽然以后的一些CMOS单片机采取了提高时钟频率、降低分频系数等措施,但这种状态并没有完全改变。 虽然这一时期出现了一些精简指令集RISC单片机,但仍然沿袭了时钟分频的做法。
1997年,Atmel挪威设计中心的A先生和V先生考虑市场需求,推出了新配置的内置Flash的精简指令集RISC高速8位微控制器,简称AVR。 AVR单片机的最大特点是不分频外部时钟,用一个时钟周期执行一条指令。
由于AVR单片机废除了机器周期,采用了简化的指令集,以字节为指令长度单位,大多数单周期指令将操作数和操作码排列在一个字节中,从而导致取指令周期短,并且能够预取指示。 实现流水线操作,因此单片机执行速度快。
AVR单片机的快速访问寄存器由32个通用寄存器组成。 所有 32 个寄存器都直接连接到运算逻辑单元 (ALU)。 每个寄存器都可以代替累加器。 相当于有32座立交桥,可以快速通行。 这样避免了传统累加器结构造成的累加器与存储器之间数据传输的瓶颈效应,提高了指令执行速度(lMips/MHz),从而提高了系统性能。 因此,AVR单片机是一种高性价比的单片机。 已广泛应用于军事、工业、家用电器、智能玩具、便携式智能仪器、机器人生产等领域。 大大提高了产品功能、精度和质量,且电路简单,故障率低。 低,可靠性高,成本低。
AVR微控制器常用的开发工具包括AVR-Studio和ICC-AVR。 前者仅支持汇编开发和调试,后者是C编译器。
AVR单片机支持ISP下载。 上图是下载线电路。 上位机软件可选用PonyProg2000。 4.摩托罗拉微控制器 摩托罗拉是全球最大的微控制器制造商。 从M6800开始,已开发出多种品种,可生产4位、8位、16位、32位微控制器。 8位微控制器的典型代表有:M68HC05和M68HC08系列。 Motorola单片机的特点之一是同速度下使用的时钟频率比Intel单片机低很多,导致高频噪声低,抗干扰能力强,更适合工业控制领域和恶劣的环境。