1.7 單片機的發展趨勢

現在正是單片機類型快速更新的時期，世界上各大芯片制造商都推出了各自的單片機，從4位、8位、16位到32位，應有盡有。有的與主流8051系列兼容，有的不兼容，各具特色，為單片機應用提供了廣闊天地。從單片機的發展過程可以預見單片機的發展趨勢，大致如下：

1.改進CPU結構

（1）采用雙CPU或多CPU結構，提高微處理器的處理能力。

（2）擴展數據總線寬度，內部采用16位數據總線，其數據處理能力明顯優于8位數據總線的單片機。

（3）開發串行接口總線結構，用I2C、SPI串行總線代替并行數據總線，大大簡化了單片機外部接口的電路連接。

2.低電壓、低功耗、CMOS化

MCS-51系列的8031推出時的功耗達630mW，而現在的單片機功耗普遍都在100mW以下。隨著對單片機低功耗要求越來越迫切，各制造商基本上都采用了CMOS（互補金屬氧化物半導體工藝）。例如，80C51采用了HMOS（高密度金屬氧化物半導體工藝）和CHMOS（互補高密度金屬氧化物半導體工藝）。CMOS雖然功耗較低，但由于其物理特征決定了其工作速度不夠快。而CHMOS則具備了高速和低功耗的特點，這些特征更適合應用在低功耗要求的場合。例如，采用CHMOS工藝的80C31/80C51在正常運行時（5V/12MHz），工作電流為16mA，在空閑模式下工作電流為3.7mA，在掉電模式下工作電流為50nA，所以這種工藝將是今后一段時期內單片機發展的主要工藝。

幾乎所有的單片機都有空閑、掉電等省電運行方式，允許使用的電源電壓范圍也越來越寬，一般都能夠在3～6V范圍內工作，用電池供電的單片機不再需要對電源采取穩壓措施。低壓供電的單片機電源下限由2.7V降至2.2～1.8V，0.9V供電的單片機也已經問世。

3.改善存儲器性能

（1）存儲容量擴大化。新型的單片機片內程序存儲器容量一般為4～8KB，有的可達128KB。片內數據存儲器容量為256B，有的可達1KB以上。

（2）編程在線化。片內程序存儲器從原先的EPROM、E2PROM發展到采用Flash或ISP Flash存儲器，使單片機編程既有讀/寫操作簡便的靜態RAM的優點，又有在線編程的優點，極大地簡化了應用系統的結構。

（3）單片機編程保密化。一般寫入EPROM中的程序很容易被復制。為了保證程序的保密性，對寫入單片機片內E2PROM、Flash或ISP Flash存儲器中的程序進行了加鎖和加密。加鎖后將無法讀取單片機內的程序，達到了片內程序保密的目的。

4.改進I/O接口性能

單片機都有較多并行接口，用于滿足外圍設備或芯片的擴展需要，并配置了串行接口，以滿足多機通信的要求。目前單片機并行接口的性能改進如下：

（1）并行I/O接口的驅動能力增強。目前的I/O接口可直接輸出大電流（15～25mA），I/O口驅動能力的增強可減少外部驅動芯片，能夠直接驅動LED和VFD（熒光顯示器）。

（2）并行I/O接口的邏輯控制功能增強。大部分單片機I/O接口都能夠進行邏輯操作，中、高檔單片機的位處理系統能夠對I/O接口進行位尋址及位操作，提高了I/O接口線的控制能力。

（3）增加了特殊串行接口功能，為構建分布式和網絡化的系統提供了方便。

5.外圍電路內裝化

現在常規的單片機普遍都是將微處理器（CPU）、隨機數據存儲器（RAM）、只讀程序存儲器（ROM）、并行和串行通信接口、中斷系統、定時電路和時鐘電路集成在一塊單一的芯片上。增強型單片機集成了A/D轉換器、PWM脈寬調制電路、WDT看門狗等器件。有些單片機將LCD液晶驅動電路也集成在芯片上，單片機包含的單元電路越多，功能就越強大。單片機廠商還可以根據用戶的要求量身定做，制造出具有用戶特色的單片機芯片。

此外，現在的產品普遍要求體積小、質量輕，這就要求單片機除了功能強和功耗低外，還要追求小體積?，F在的很多單片機都具有多種封裝形式，其中SMD表面封裝形式越來越受歡迎，這使得由單片機構成的系統朝微型化方向發展。

6.片內ROM固化軟件

將一些應用軟件和系統軟件固化于片內ROM中，簡化了用戶應用程序的編制工作，提供了在線下載與仿真功能，省去了價格不菲的編程器和仿真器，為用戶開發和應用提供了方便。

7.主流與多品種共存

現在雖然單片機的種類繁多，各具特色，但以80C51為內核的單片機，占據了單片機應用領域的主要地位。而Microchip公司的PIC精簡指令集（RISC）也有著強勁的發展勢頭，HOLTEK公司近年的單片機產量與日俱增，以其低價、質優的優勢，占據了部分市場份額。此外還有Motorola公司的產品，日本幾大公司的專用單片機等。在一定時期內，這種情形將得以延續，不會存在某個單片機一統天下的壟斷局面，依然走的是依存互補、相輔相成、共同發展的道路。

綜觀單片機的發展，可以看到，今后單片機將朝著多功能、高性能、高速度、低功耗、低電壓、低價格、單片化、大容量、編程在線化等方向發展；并進一步向著多品種、小體積、少引腳和外圍電路內裝化等方面發展；那些針對單一用途的專用單片機也將越來越普遍?？梢灶A見，今后的單片機將會功能更強、集成度更高、可靠性更好、功耗更低、使用更方便。單片機嵌入式系統的開發正朝著“無所不能、無所不在”的方向迅速發展。