單片機國內發展趨勢

『壹』 單片機在世界發達國家各個行業的廣泛應用(舉例說明)和國內的應用現狀和趨勢

一、單片機的發展過程
單片機誕生於20世紀70年代末,單片機的發展歷史可劃分
為以下幾個階段:
第一階段(1974年~1976年):為單片機初級階段,即SCM
單片微型計算機(SingleChipMicrocomputer)階段。主要是尋求
最佳的單片形態嵌入式系統的最佳體系結構。因受工藝和集成
度的限制,單片機採用雙片形式。例如:仙童公司的F8必須外接
一塊3851電路才能構成一個完整的微型計算機。
第二階段(1976年~1978年):為低性能單片機階段,即單
片機的控索階段。以Intel公司的MCS—48為代表。MCS—48的
推出是在工控領域的控索,參與這一控索的公司還有Motorola
、Zilog等,都取得了滿意的效果。這就是SCM的誕生年代,「單
機片」一詞即由此而來。此時的單片機由一塊晶元構成,但性能
低、品種少。它具有CPU、並行口、定時器、RAM及ROM。這是
一個真正的單片機,但CPU功能不強,IO口種類和數量很少,
其ROM和RAM也很有限。只能應用於比較簡單的場合。例如,
90年代中期以前的PC機鍵盤幾乎無一例外地使用MCS-48
系列單片機作為控制部件。
第三階段(1978年~1982年):單片機的完善階段。Intel公
司在MCS—48基礎上推出了完善的、典型的單片機系列MCS—
51。它在以下幾個方面奠定了典型的通用匯流排型單片機體系結
構。①完善的外部匯流排。MCS-51設置了經典的8位單片機的
匯流排結構,包括8位數據匯流排、16位地址匯流排、控制匯流排及具有
很多機通信功能的串列通信介面。②CPU外圍功能單元的集
中管理模式。③體現工控特性的位地址空間及位操作方式。④
指令系統趨於豐富和完善,並且增加了許多突出控制功能的指
令。
第四階段(1982年~1990年):8位單片機的鞏固發展及16
位單片機的推出階段,也是單片機向微控制器發展的階段。Intel
公司推出的MCS—96系列單片機,將一些用於測控系統的模數
轉換器、程序運行監視器、脈寬調制器等納入片中,體現了單片
機的微控制器特徵。隨著MCS—51系列的廣應用,許多電氣廠
商競相使用80C51為內核,將許多測控系統中使用的電路技術、
介面技術、多通道AD轉換部件、可靠性技術等應用到單片機
中,增強了外圍電路功能,強化了智能控制的特徵。
第五階段(1990年~):微控制器的全面發展階段。隨著單
片機在各個領域全面深入地發展和應用,出現了高速、大定址范
圍、強運算能力的8位16位32位通用型單片機,以及小型廉
價的專用型單片機。
二、單片機的發展趨勢
90年代後期至今單片機的發展可以說是進入了一個新的
階段,單片機正朝著高性能和多品種方向發展,發展趨勢將是進
一步向著CMOS化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價格和
外圍電路內裝化等幾個方面發展。其發展趨勢主要有以下幾個
方面:
1、CMOS化:近年,由於CHMOS技術的進步,大大地促進
了單片機的CMOS化。CMOS晶元除了低功耗特性之外,還具
有功耗的可控性,使單片機可以工作在功耗精細管理狀態。這也
是今後以80C51取代8051為標准MCU晶元的原因。因為單片
機晶元多數是採用CMOS(金屬柵氧化物)半導體工藝生產。
CMOS電路的特點是低功耗、高密度、低速度、低價格。採用雙
極型半導體工藝的TTL電路速度快,但功耗和晶元面積較大。
隨著技術和工藝水平的提高,又出現了HMOS(高密度、高速度
MOS)和CHMOS工藝,CMOS和HMOS工藝的結合。目前生產
的CHMOS電路已達到LSTTL的速度,傳輸延遲時間小於2ns,
它的綜合優勢已在於TTL電路。因而,在單片機領域CMOS正
在逐漸取代TTL電路。
2、低功耗:單片機的功耗已到mA級,甚至到1uA以下;使
用電壓在3~6V之間,完全適應電池工作。低功耗化的效應不僅
是功耗低,而且帶來了產品的高可靠性、高抗干擾能力以及產品
的便攜化、低電壓化。幾乎所有的單片機都有WAIT、STOP等
省電運行方式。允許使用的電壓范圍越來越寬,一般在3~6V范
圍內工作。低電壓供電的單片機電源下限已可達1~2V。目前0.
8V供電的單片機已經問世。低雜訊與高可靠性為提高單片機
的抗電磁干擾能力,使產品能適應惡劣的工作環境,滿足電磁兼
容性方面更高標準的要求,各單片機廠家在單片機內部電路中
都採用了新的技術措施。
3、大容量化:傳統的單片機片內程序存儲器一般為1K~
8K,片內數據存儲器為256位元組以下。在某些復雜的應用上,片
內不論是程序存儲器還是數據存儲器都是容量不夠,必須採用
外接方式進行擴充。而新型單片機(例如PHILIPSP89C66x)片
內程序存儲器可達64K,片內數據存儲器可達8K。今後,隨著工
藝技術的不斷發展,單片機片內存儲器容量將進一步擴大。
4、單片機的高性能化:主要是指進一步提高CPU的性能,
加快指令運算速度,並加強了位處理功能、中斷、定時功能。其主
頻從4MHz~12MHz向0MHz(全靜態)~40MHz以上發展。
同時採用流水線結構,讓指令以隊列形式出現在CPU中,從而
進一步提高運算速度。有的單片機基本採用了多流水線結構,這
類單片機的運算速度要比標準的單片機高出10倍以上。
5、外圍電路內裝化:這也是單片機發展的一個主流方面。隨
著集成度的不斷提高,使將各種功能器件集成在片內成為可能。
除了一般必須具有的CPU、ROM、RAM、定時器計數器等外,
片內還可以根據需要集成如串列口、AD、DA,EEPROM、
PWM、看門狗(WatchDog)、液晶顯示(LCD)驅動器等多種功
能部件。
6、增強IO口功能:為了減少外部驅動晶元,進一步增加單
片機並行口的驅動能力,現在有的單片機可直接輸出較大電流
(20mA)和高電壓,以便直接驅動顯示器。為進一步加快IO的
傳輸速度,有的單片機設置了高速IO口,能以最快的速度捕捉
外部數據的變化,同時以最快的速度向片外輸出數據。以適合數
據高速改變的場合。
隨著集成工藝的不斷發展,單片機一方面向集成度更高、體
積更小、功能更強、功耗更低方向發展,另一方面向32位以上及
雙CPU方向發展。

『貳』 單片機的發展方向有哪些

MCU行業主要上市公司：兆易創新(603986)、中穎電子(300327)、樂鑫科技(688018)、晟矽微電(430276)、國民技術(300077)、上海貝嶺(600171)等

本文核心數據：MCU應用領域、電子信息業收入、市場規模

目前消費電子MCU市場份額達26%

2020年，國內MCU產品應用領域中，消費電子領域的市場份額佔比最大，市場份額達26%。其次依次為計算機與網路、汽車電子、IC卡、工業控制等領域。

以上數據參考前瞻產業研究院《中國MCU行業市場前瞻與投資戰略規劃分析報告》。

『叄』 單片機發展方向是什麼

單片機廣泛應用於儀器儀表、家用電器、醫用設備、航空航天、專用設備的智能化管理及過程式控制制等領域，大致可分如下幾個范疇：

1、在智能儀器儀表上的應用

單片機具有體積小、功耗低、控制功能強、擴展靈活、微型化和使用方便等優點，廣泛應用於儀器儀表中，結合不同類型的感測器，可實現諸如電壓、功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長度、硬度、元素、壓力等物理量的測量。採用單片機控制使得儀器儀表數字化、智能化、微型化，且功能比起採用電子或數字電路更加強大。例如精密的測量設備（功率計，示波器，各種分析儀）。

2、在工業控制中的應用

用單片機可以構成形式多樣的控制系統、數據採集系統。例如工廠流水線的智能化管理，電梯智能化控制、各種報警系統，與計算機聯網構成二級控制系統等。

3、在家用電器中的應用

可以這樣說，現在的家用電器基本上都採用了單片機控制，從電飯褒、洗衣機、電冰箱、空調機、彩電、其他音響視頻器材、再到電子秤量設備，五花八門，無所不在。

4、在計算機網路和通信領域中的應用

現代的單片機普遍具備通信介面，可以很方便地與計算機進行數據通信，為在計算機網路和通信設備間的應用提供了極好的物質條件，現在的通信設備基本上都實現了單片機智能控制，從手機，電話機、小型程式控制交換機、樓宇自動通信呼叫系統、列車無線通信、再到日常工作中隨處可見的行動電話，集群移動通信，無線電對講機等。

5、單片機在醫用設備領域中的應用

單片機在醫用設備中的用途亦相當廣泛，例如醫用呼吸機，各種分析儀，監護儀，超聲診斷設備及病床呼叫系統等等。

6、在各種大型電器中的模塊化應用

某些專用單片機設計用於實現特定功能，從而在各種電路中進行模塊化應用，而不要求使用人員了解其內部結構。如音樂集成單片機，看似簡單的功能，微縮在純電子晶元中（有別於磁帶機的原理），就需要復雜的類似於計算機的原理。如：音樂信號以數字的形式存於存儲器中（類似於ROM），由微控制器讀出，轉化為模擬音樂電信號（類似於音效卡）。

7、單片機在汽車設備領域中的應用

單片機在汽車電子中的應用非常廣泛，例如汽車中的發動機控制器，基於CAN匯流排的汽車發動機智能電子控制器，GPS導航系統，abs防抱死系統，制動系統等等。

『肆』 單片機的發展發展方向

轉自：嵌入開發技術論壇

計算機系統的發展已明顯地朝三個方向發展；這三個方向就是：巨型化，單片化，網路化。以解決復雜系統計算和高速數據處理的仍然是巨型機在起作用，故而，巨型機在目前在朝高速及處理能力的方向努力。單片機在出現時，Intel公司就給其單片機取名為嵌入式微控制器（embedded microcontroller）。單片機的最明顯的優勢，就是可以嵌入到各種儀器、設備中。這一點是巨型機和網路不可能做到的。

在本文，介紹單片機的最新技術進步，包括數字單片機的工藝及技術，模糊單片機的工藝及技術，單片機的可靠性技術，以及以單片機為核心的嵌入式系統。

數字單片機的技術發展

數字單片機的技術進步反映在內部結構、功率消耗、外部電壓等級以及製造工藝上。在這幾方面，較為典型地說明了數字單片機的水平。在目前，用戶對單片機的需要越來越多，但是，要求也越來越高。下面分別就這四個方面說明單片機的技術進步狀況。

1、 內部結構的進步

單片機在內部已集成了越來越多的部件，這些部件包括一般常用的電路，例如：定時器，比較器，A/D轉換器，D /A轉換器，串列通信介面，Watchdog電路，LCD控制器等。

有的單片機為了構成控制網路或形成局部網，內部含有局部網路控制模塊CAN。例如，Infineon公司的C 505C，C515C，C167CR，C167CS-32FM，81C90；Motorola公司的68HC08AZ 系列等。特別是在單片機C167CS-32FM中，內部還含有2個CAN。因此，這類單片機十分容易構成網路。特別是在控制，系統較為復雜時，構成一個控制網路十分有用。

為了能在變頻控制中方便使用單片機，形成最具經濟效益的嵌入式控制系統。有的單片機內部設置了專門用於變頻控制的脈寬調制控制電路，這些單片機有Fujitsu公司的MB89850系列、MB89860系列；Motorola 公司的MC68HC08MR16、MR24等。在這些單片機中，脈寬調制電路有6個通道輸出，可產生三相脈寬調制交流電壓，並內部含死區控制等功能。

特別引人注目的是：現在有的單片機已採用所謂的三核（TrCore）結構。這是一種建立在系統級晶元（System on a chip）概念上的結構。這種單片機由三個核組成：一個是微控制器和DSP核，一個是數據和程序存儲器核，最後一個是外圍專用集成電路（ASIC）。這種單片機的最大特點在於把DSP和微控制器同時做在一個片上。雖然從結構定義上講，DSP是單片機的一種類型，但其作用主要反映在高速計算和特殊處理如快速傅立葉變換等上面。把它和傳統單片機結合集成大大提高了單片機的功能。這是目前單片機最大的進步之一。這種單片機最典型的有Infineon公司的TC10GP；Hitachi公司的SH7410，SH7612等。這些單片機都是高檔單片機，MCU都是32位的，而DSP採用16或32位結構，工作頻率一般在60MHz以上。

2、 功耗、封裝及電源電壓的進步

現在新的單片機的功耗越來越小，特別是很多單片機都設置了多種工作方式，這些工作方式包括等待，暫停，睡眠，空閑，節電等工作方式。Philips公司的單片機P87LPC762是一個很典型的例子，在空閑時，其功耗為1.5 mA，而在節電方式中，其功耗只有0.5mA。而在功耗上最令人驚嘆的是TI公司的單片機MSP430系列，它是一個 16位的系列，有超低功耗工作方式。它的低功耗方式有LPM1、LPM3、LPM4三種。當電源為3V時，如果工作於 LMP1方式，即使外圍電路處於活動，由於CPU不活動，振盪器處於1～4MHz，這時功耗只有50?A。在LPM3 時，振盪器處於32kHz，這時功耗只有1.3?A。在LPM4時，CPU、外圍及振盪器32kHz都不活動，則功耗只有0.1?A。

現在單片機的封裝水平已大大提高，隨著貼片工藝的出現，單片機也大量採用了各種合符貼片工藝的封裝方式出現，以大量減少體積。在這種形勢中，Microchip公司推出的8引腳的單片機特別引人注目。這是PIC12CXXX系列。它含有0.5～2K程序存儲器，25～128位元組數據存儲器，6個I/O埠以及一個定時器，有的還含4道A/D ，完全可以滿足一些低檔系統的應用。擴大電源電壓范圍以及在較低電壓下仍然能工作是今天單片機發展的目標之一。目前，一般單片機都可以在3.3～5.5V的條件下工作。而一些廠家，則生產出可以在2.2～6V的條件下工作的單片機。這些單片機有Fujitsu公司的MB89191～89195，MB89121～125A，MB89130系列等，應該說該公司的F2MC-8L系列單片機絕大多數都滿足2.2～6V的工作電壓條件。而TI公司的MSP430X11X系列的工作電壓也是低達2.2V的。

3、 工藝上的進步

現在的單片機基本上採用CMOS技術，但已經大多數採用了0.6?m以上的光刻工藝，有個別的公司，如Motorola公司則已採用0.35?m甚至是0.25?m技術。這些技術的進步大大地提高了單片機的內部密度和可靠性。

以單片機為核心的嵌入式系統

單片機的另外一個名稱就是嵌入式微控制器，原因在於它可以嵌入到任何微型或小型儀器或設備中。目前，把單片機嵌入式系統和Internet連接已是一種趨勢。但是，Internet一向是一種採用肥伺服器，瘦用戶機的技術。這種技術在互聯上存儲及訪問大量數據是合適的，但對於控制嵌入式器件就成了"殺雞用牛刀"了。要實現嵌入式設備和Int ernet連接，就需要把傳統的Internet理論和嵌入式設備的實踐都顛倒過來。為了使復雜的或簡單的嵌入式設備，例如單片機控制的機床、單片機控制的門鎖，能切實可行地和Internet連接，就要求專門為嵌入式微控制器設備設計網路伺服器，使嵌入式設備可以和Internet相連，並通過標准網路瀏覽器進行過程式控制制。

目前，為了把單片機為核心的嵌入式系統和Internet相連，已有多家公司在進行這方面的較多研究。這方面較為典型的有emWare公司和TASKING公司。

EmWare公司提出嵌入式系統入網的方案--EMIT技術。這個技術包括三個主要部分：即emMicro， emGateway和網路瀏覽器。其中，emMicro是嵌入設備中的一個只佔內存容量1K位元組的極小的網路伺服器； emGateway作為一個功能較強的用戶或伺服器，它用於實現對多個嵌入式設備的管理，還有標準的Internet 通信接入以及網路瀏覽器的支持。網路瀏覽器使用emObjicts進行顯示和嵌入式設備之間的數據傳輸。

如果嵌入式設備的資源足夠，則emMicro和emGateway可以同時裝入嵌入式設備中，實現Inter net的直接接入。否則，將要求emGateway和網路瀏覽器相互配合。EmWare的EMIT軟體技術使用標準的 Internet協議對8位和16位嵌入式設備進行管理，但比傳統上的開銷小得多。

目前，單片機應用中提出了一個新的問題：這就是如何使8位、16位單片機控制的產品，也即嵌入式產品或設備能實現和互聯網互連？

TASKING公司目前正在為解決這個問題提供了途徑。該公司已把emWare的EMIT軟體包和有關的軟體配套集成，形成一個集成開發環境，向用戶提供開發方便。嵌入互聯網聯盟ETI（embed the Internet Consortium）正在緊密合作，共同開發嵌入式Internet的解決方案。在不久將會有成果公布。

單片機應用的可靠性技術發展

在單片機應用中，可靠性是首要因素為了擴大單片機的應用范圍和領域，提高單片機自身的可靠性是一種有效方法。近年來，單片機的生產廠家在單片機設計上採用了各種提高可靠性的新技術，這些新技術表現在如下幾點：

1、 EFT（Ellectrical Fast Transient）技術

EFT技術是一種抗干擾技術，它是指在振盪電路的正弦信號受到外界干擾時，其波形上會迭加各種毛刺信號，如果使用施密特電路對其整形，則毛刺會成為觸發信號干擾正常的時鍾，在交替使用施密特電路和RC濾波電路時，就可以消除這些毛否則令其作用失效，從而保證系統的時鍾信號正常工作。這樣，就提高了單片機工作的可靠性。Motorola公司的 MC68HC08系列單片機就採用了這種技術。

2、 低雜訊布線技術及驅動技術

在傳統的單片機中，電源及地線是在集成電路外殼的對稱引腳上，一般是在左上、右下或右上、左下的兩對對稱點上。這樣，就使電源雜訊穿過整塊晶元，對單片機的內部電路造成干擾。現在，很多單片機都把地和電源引腳安排在兩條相鄰的引腳上。這樣，不僅降低了穿過整個晶元的電流，另外還在印製電路板上容易布置去耦電容，從而降低系統的雜訊。

現在為了適應各種應用的需要，很多單片機的輸出能力都有了很大提高，Motorola公司的單片機I/O口的灌拉電流可達8mA以上，而Microchip公司的單片機可達25mA。其它公司：AMD，Fujitsu，NEC ，Infineon，Hitachi，Ateml，Tosbiba等基本上可達8～20mA的水平。這些電流較大的驅動電路集成到晶元內部在工作時帶來了各種雜訊，為了減少這種影響，現在單片機採用多個小管子並聯等效一個大管子的方法，並在每個小管子的輸出端串上不同等效阻值的電阻，以降低di/dt，這也就是所謂"跳變沿軟化技術"，從而消除大電流瞬變時產生的雜訊。

3、 採用低頻時鍾

高頻外時鍾是雜訊源之一，不僅能對單片機應用系統產生干擾，還會對外界電路產生干擾，令電磁兼容性不能滿足要求。對於要求可靠性較高的系統，低頻外時鍾有利於降低系統的雜訊。在一些單片機中採用內部瑣相環技術，則在外部時鍾較低時，也能產生較高的內部匯流排速度，從而保證了速度又降低了雜訊。Motorola公司的MC68HC08系列及其1 6/32位單片機就採用了這種技術以提高可靠性。

結束語

單片機在目前的發展形勢下，表現出幾大趨勢：

·可靠性及應用越來越水平高和互聯網連接已是一種明顯的走向。

·所集成的部件越來越多；NS（美國國家半導體）公司的單片機已把語音、圖象部件也集成到單片機中，也就是說，單片機的意義只是在於單片集成電路，而不在於其功能了；如果從功能上講它可以講是萬用機。原因是其內部已集成上各種應用電路。

·功耗越來越低和模擬電路結合越來越多。

隨著半導體工藝技術的發展及系統設計水平的提高，單片機還會不斷產生新的變化和進步，最終人們可能發現：單片機與微機系統之間的距離越來越小，甚至難以辨認。

※ 作 者: lovexuan 2000-10-30 9:47:20 ※

『伍』 單片機的發展趨勢

現在可以說單片機是百花齊放，百家爭鳴的時期，世界上各大晶元製造公司都推出了自己的單片機，從8位、16位到32位，數不勝數，應有盡有，有與主流C51系列兼容的，也有不兼容的，但它們各具特色，互成互補，為單片機的應用提供廣闊的天地。
縱觀單片機的發展過程，可以預示單片機的發展趨勢，大致有：1.低功耗CMOS化

MCS-51系列的8031推出時的功耗達630mW，而現在的單片機普遍都在100mW左右，隨著對單片機功耗要求越來越低，現在的各個單片機製造商基本都採用了CMOS(互補金屬氧化物半導體工藝)。象80C51就採用了HMOS(即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，但由於其物理特徵決定其工作速度不夠高，而CHMOS則具備了高速和低功耗的特點，這些特徵，更適合於在要求低功耗象電池供電的應用場合。所以這種工藝將是今後一段時期單片機發展的主要途徑。2.微型單片化

現在常規的單片機普遍都是將中央處理器(CPU)、隨機存取數據存儲(RAM)、只讀程序存儲器(ROM)、並行和串列通信介面，中斷系統、定時電路、時鍾電路集成在一塊單一的晶元上，增強型的單片機集成了如A/D轉換器、PMW(脈寬調制電路)、WDT(看門狗)、有些單片機將LCD(液晶)驅動電路都集成在單一的晶元上，這樣單片機包含的單元電路就更多，功能就越強大。甚至單片機廠商還可以根據用戶的要求量身定做，製造出具有自己特色的單片機晶元。
此外，現在的產品普遍要求體積小、重量輕，這就要求單片機除了功能強和功耗低外，還要求其體積要小。現在的許多單片機都具有多種封裝形式，其中SMD(表面封裝)越來越受歡迎，使得由單片機構成的系統正朝微型化方向發展。3.主流與多品種共存

現在雖然單片機的品種繁多，各具特色，但仍以80C51為核心的單片機佔主流，兼容其結構和指令系統的有PHILIPS公司的產品，ATMEL公司的產品和中國台灣的Winbond系列單片機。所以C8051為核心的單片機占據了半壁江山。而Microchip公司的PIC精簡指令集(RISC)也有著強勁的發展勢頭，中國台灣的HOLTEK公司近年的單片機產量與日俱增，與其低價質優的優勢，占據一定的市場分額。此外還有MOTOROLA公司的產品，日本幾大公司的專用單片機。在一定的時期內，這種情形將得以延續，將不存在某個單片機一統天下的壟斷局面，走的是依存互補，相輔相成、共同發展的道路。