单片机的基本概念——什么是单片机、单片机的分类以及单片机的发展历史、发展趋势

什么是单片机

本文主要涉及了什么是单片机、单片机的分类、单片机发展史以及单片机的发展趋势的一些内容

一、 什么是单片机

一片半导体硅片集成：CPU、存储器、并行I/O、串行I/O、定时器/计数器、中断系统、系统时钟电路及系统总线的微型计算机（MCU）。
具有微型计算机的属性，因而被称为单片机微型计算机，简称单片机。

单片机使用时，通常是处于测控系统的核心地位并嵌入其中，所以国际上通常把单片机称为嵌入式控制器（EMCU，Embedded MicroController Unit），或微控制器（MCU，MicroController Unit）。我国习惯于使用“单片机”这一名称。

1.1 微型计算机

在通用计算机中，计算机的硬件系统都是由中央处理器CPU（运算器和控制器）、存储器、输入设备、输出设备等单元组成，这些单元备份成若干独立的芯片，通过电路连接而构成一台完整的计算机。

1.2 单板机

如果将CPU芯片、存储器芯片、I/O接口芯片和简单的I/O设备（小键盘、LED显示器）等装配在一块印刷电路板上，再配上监控程序（固化在ROM中），就构成了一台单板微型计算机（简称单板机）

1.3 单片机

如果在一片集成电路芯片上集成中央处理器、存储器、I/O接口电路，即一块芯片就构成了一个完整的计算机系统，称为单片微型计算机，因此就简称为单片机（Single Chip Microcomputer）。

单片机是计算机技术发展史上的一个重要里程碑。标志着加孙继正式形成了通用计算机系统和嵌入式计算机系统两大分支。

1.3.1 单片机的分类

按照用途可分为通用型和专用型两大类。

• 通用型单片机：其内部可开发的资源（如存储器、I/O等各种外围功能部件等）可全部提供给用户。
• 专用型单片机： 专门正对某些产品的特定用途而制作的单片机。但基本结构和工作原理都是以通用单片机为基础。

二、 单片机的发展历史

按处理的二进制位数主要分为：4位单片机、8位单片机、16位单片机和32位单片机。

2.1 发展阶段

发展阶段主要可分为四个阶段。

2.2 单片机的特点

单片机是集成电路技术与微型计算机技术高速发展的产物。体积小、价格低、应用方便、稳定可靠，因此，给工业自动化等领域带来了一场重大革命和技术进步。

为什么应用广泛？.

因为具有一下优点：

• 1. 简单方便，易于普及。
• 2. 功能齐全，应用可靠，抗干扰能力强。
• 3. 发展迅速，前景广阔。(短短几十年，单片机经过了4位机，八位机，16位机，32位机等几大发展阶段)。
• 4. 嵌入容易，用途广泛，体积小、性能价格比高，应用灵活性强等特点在嵌入式微控制系统中具有十分重要的地位。

2.3 单片机的发展趋势

单片机的发展趋势将是向大容量、高性能化、外围电路内装化等方面发展。

1．CPU的改进
（1）增加CPU数据总线宽度。
（2）采用双CPU结构，以提高数据处理能力。

2．存储器的发展
（1）片内程序存储器普遍采用闪烁（Flash）存储器。

3．片内I/O的改进
（1）增加并行口驱动能力，
（2）有些单片机设置了一些特殊的串行I/O功能
（3）引入数字交叉开关

4．低功耗化
CMOS化，功耗小，配置有等待状态、睡眠状态、关闭状态等工作方式。

5．外设电路内装化
例如，美国Cygnal公司的C8051F020 8位单片机，片上集成有8通道A/D、两路D/A、两路电压比较器，内置温度传感器、定时器、可编程数字交叉开关和64个通用I/O口、电源监测、看门狗、多种类型的串行接口（两个UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter) 、SPI(Serial Peripheral Interface )）等。一片芯片就是一个“测控”系统

6．编程及仿真的简单化
目前大多数的单片机都支持程序的在线编程，也称在系统编程（ISP—In System Program）

7．实时操作系统的使用
51单片机可配置实时操作系统RTX51。