1.6 16位和32位單片機(jī)系列介紹

1.6.116位單片機(jī)

16位單片機(jī)是高性能單片機(jī)，比較典型的產(chǎn)品有凌陽16位單片機(jī)、TImsP430系列（極低功耗的單片機(jī)）和PIC24系列單片機(jī)。

（1）凌陽16位單片機(jī)

2001年凌陽公司推出了第一代單片機(jī)，該單片機(jī)采用片上系統(tǒng)SoC技術(shù)設(shè)計(jì)而成，內(nèi)部集成有ADC、DAC、PLL、AGC、DTMF及LCD驅(qū)動等電路。該單片機(jī)采用RISC精簡指令集，指令周期均以CPU時(shí)鐘數(shù)為單位，驅(qū)動兼有DSP芯片功能，內(nèi)置16位硬件乘法器和加法器，并配有DSP特殊指令，大大加快了各種算法的運(yùn)行速度。在數(shù)字語音播報(bào)和識別等應(yīng)用領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，是數(shù)字語音識別和信號處理的理想產(chǎn)品。

凌陽16位單片機(jī)具有高速、低價(jià)、可靠、實(shí)用、體積小、功耗低和簡單易學(xué)等特點(diǎn)。這些特點(diǎn)體現(xiàn)了微控制器工業(yè)發(fā)展的新趨勢。凌陽公司在自行研發(fā)設(shè)計(jì)單片機(jī)的同時(shí)，也配有自行研發(fā)設(shè)計(jì)單片機(jī)的應(yīng)用開發(fā)環(huán)境工具。此工具可在Windows環(huán)境下操作，支持標(biāo)準(zhǔn)C語言和凌陽單片機(jī)匯編語言，集設(shè)計(jì)、編程、仿真等功能于一體，操作方便簡單易學(xué)，同時(shí)提供大量的函數(shù)庫，大大縮短了軟件開發(fā)的進(jìn)程。

（2）MSP430單片機(jī)

MSP430是TI公司推出的單片機(jī)，采用馮·諾伊曼結(jié)構(gòu)，利用通用存儲器地址總線（MAB）與存儲器數(shù)據(jù)總線（MDB）將16位RISC CPU、多種外設(shè)和高度靈活的時(shí)鐘系統(tǒng)進(jìn)行完美結(jié)合。MSP430能夠?yàn)榛旌闲盘枒?yīng)用提供很好的解決方案，所有MSP430外設(shè)僅需少量的軟件服務(wù)。例如，模數(shù)轉(zhuǎn)換器具備自動輸入通道掃描功能和硬件啟動轉(zhuǎn)換觸發(fā)器，有些還帶有DMA數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制。卓越的硬件特性使編程人員能夠充分利用CPU資源，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用目標(biāo)特性，而不必花費(fèi)大量時(shí)間用于基本的數(shù)據(jù)處理。這意味著能用最精簡的軟件與超低的功耗來實(shí)現(xiàn)低成本的應(yīng)用系統(tǒng)，在計(jì)量設(shè)備、便攜式儀表、智能傳感系統(tǒng)等方面具有廣泛的應(yīng)用。

（3）PIC24系列單片機(jī)

在8位PIC系列產(chǎn)品性能、外設(shè)和特性的基礎(chǔ)上開發(fā)的16位PIC24單片機(jī)，可提供高達(dá)40MIPS的性能。當(dāng)結(jié)合優(yōu)化的MPLABC@30C編譯器時(shí)，PIC24可以提供實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)目標(biāo)高吞吐能力和代碼密度。PIC24系列包括PIC24FJxxx和PIC24HJxxx兩個子系列，可為超出8位單片機(jī)性能范圍的很多應(yīng)用帶來性能、存儲及外設(shè)方面的效益提升，滿足更苛刻的應(yīng)用要求。

此外，16位dsPIC數(shù)字信號控制器（DSC）系列具備一個完全實(shí)現(xiàn)的數(shù)字信號處理器引擎，40MIPS非流水線運(yùn)算性能，采用了高性能RISC CPU、改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)、靈活的尋址方式、84條指令、24位寬指令，16位寬數(shù)據(jù)地址、優(yōu)化的C編譯器指令系統(tǒng)，以及用戶熟悉的單片機(jī)架構(gòu)和設(shè)計(jì)環(huán)境。dsPIC30F和dsPIC33F的16位閃存DSC具有業(yè)界最好的性能，適用于電動機(jī)控制、電源轉(zhuǎn)換、語音和音頻、電信、因特網(wǎng)和調(diào)制解調(diào)連接、高速感測、汽車應(yīng)用等領(lǐng)域。PIC的16位單片機(jī)和數(shù)字信號控制器采用通用的開發(fā)工具，具有引腳排列兼容、軟件兼容、外設(shè)兼容的特性。

1.6.2 32位單片機(jī)

32位單片機(jī)又稱為嵌入式處理器，是面向特定應(yīng)用，隱藏于應(yīng)用系統(tǒng)或電子產(chǎn)品內(nèi)部的專用計(jì)算機(jī)。比較有影響的嵌入式RISC處理器產(chǎn)品有ST意法半導(dǎo)體公司STM32系列，以ARM Cortex-M3為內(nèi)核，專門為高性能、低成本、低功耗的嵌入式應(yīng)用專門設(shè)計(jì)。還有Philips公司的LPC2220系列、SAMSUNG公司的S3C44B0X系列、IBM公司的PowerPC系列、MIPS公司的MIPS系列、Sun公司的Sparc系列和ARM公司的ARM系列嵌入式處理器。

ARM系列處理器是ARM公司的產(chǎn)品。ARM是業(yè)界領(lǐng)先的知識產(chǎn)權(quán)供應(yīng)商，只采用IP（Intelligence Property）授權(quán)的方式來許可其他半導(dǎo)體公司生產(chǎn)基于ARM處理器的產(chǎn)品，本身不提供具體芯片，僅提供基于ARM處理器內(nèi)核的系統(tǒng)芯片解決方案和技術(shù)授權(quán)。

ARM公司設(shè)計(jì)先進(jìn)數(shù)字產(chǎn)品的核心應(yīng)用技術(shù)，應(yīng)用領(lǐng)域涉及無線、網(wǎng)絡(luò)、影像、消費(fèi)電子、汽車電子、安全和存儲裝置等嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域。ARM公司提供廣泛的產(chǎn)品，包括16/32位RISC處理器、數(shù)據(jù)引擎、三維圖形處理器、數(shù)字單元庫、嵌入式存儲器、軟件、開發(fā)工具和高速連接產(chǎn)品。ARM公司協(xié)同眾多技術(shù)合作伙伴為業(yè)界提供快速、穩(wěn)定、完整的系統(tǒng)解決方案。

ARM公司已形成了完整的產(chǎn)業(yè)鏈，在全球擁有122家半導(dǎo)體與系統(tǒng)合作伙伴、50家操作系統(tǒng)合作伙伴、35家技術(shù)共享合作伙伴，并于2002年在上海成立了中國全資子公司。

ARM取得了巨大的成功，世界上所有主要半導(dǎo)體廠商都從ARM公司購買了IP許可，并利用ARM核開發(fā)出面向各類應(yīng)用的SoC芯片。目前ARM系列芯片已被廣泛應(yīng)用于移動電話、PDA、機(jī)頂盒等嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域，成為世界上銷售量最大的32位微處理器。ARM的成功在于它擁有極高的性能和極低的功耗，使之能夠與高端的MIPS、Power PC嵌入式處理器抗衡。隨著嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)的發(fā)展，在未來一段時(shí)間內(nèi)，ARM將成為各種應(yīng)用系統(tǒng)的32位主流嵌入式處理器。

基于ARM核嵌入式處理器的典型應(yīng)用有：

（1）汽車產(chǎn)品，如車上娛樂系統(tǒng)、車上安全裝置、自主導(dǎo)航系統(tǒng)等；

（2）消費(fèi)娛樂產(chǎn)品，如數(shù)字視頻、Internet終端、交互電視、機(jī)頂盒、網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)等；

（3）數(shù)字音頻播放器、數(shù)字音樂板、游戲機(jī)等；

（4）數(shù)字影像產(chǎn)品，如信息家電、數(shù)字照相機(jī)、數(shù)字系統(tǒng)打印機(jī)等；

（5）工業(yè)控制產(chǎn)品，如機(jī)器人、工程機(jī)械、冶金控制、化工生產(chǎn)控制等；

（6）網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，如PCI網(wǎng)卡、ADSL調(diào)制解調(diào)器、路由器等；

（7）安全產(chǎn)品，如電子付費(fèi)終端、銀行系統(tǒng)付費(fèi)終端、智能卡、32位SIM卡等；

（8）存儲產(chǎn)品，如Ultra2 SCSI 64位RAID控制器、硬盤控制器等；

（9）無線產(chǎn)品，如手機(jī)、PDA，目前85%以上手機(jī)采用ARM系統(tǒng)。

以上基于ARM的應(yīng)用只是粗略的概述，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，自動化裝備的不斷更新，人民生活水平的不斷提高，嵌入式系統(tǒng)滲透到社會生活的各個方面，為人們的學(xué)習(xí)、工作和生活提供高效、便捷的服務(wù)。