1.SCM 은 단일 칩 마이크로 컴퓨터의 단계이며, 주로 단일 칩 마이크로 컴퓨터 형태의 임베디드 시스템을 찾는 최적의 아키텍처입니다. "혁신 모델" 의 성공은 단일 칩 마이크로 컴퓨터와 범용 컴퓨터가 완전히 다른 발전의 길을 마련했습니다. 인텔은 임베디드 시스템의 자체 개발에 큰 기여를 했습니다.
2.MCU 는 마이크로컨트롤러 장치의 단계이며, 주요 기술 발전 방향은 임베디드 애플리케이션 시 목표 시스템 요구 사항을 충족하는 다양한 주변 회로 및 인터페이스 회로를 지속적으로 확장하여 지능 제어 기능을 강조하는 것입니다. 관련된 분야는 모두 대상 시스템과 관련이 있기 때문에 MCU 개발의 중임은 불가피하게 전기 전자 기술 업체에 떨어질 수밖에 없다. 이에 따라 인텔이 점차 MCU 를 페이드하는 것도 객관적인 요인이 있는 것으로 보인다. MCU 개발 중 가장 유명한 제조업체는 필립스입니다.
Philips 는 임베디드 어플리케이션의 큰 장점으로 MCS-5 1 을 단일 칩에서 마이크로컨트롤러로 빠르게 발전시켰습니다. 따라서 임베디드 시스템의 발전 경로를 검토할 때 인텔과 필립스의 역사적 업적을 잊지 마십시오.
3. 단일 칩 마이크로 컴퓨터는 임베디드 시스템의 독립적 인 개발 경로이며, MCU 단계로 발전하는 중요한 요소는 슬라이스에서 애플리케이션 시스템의 최대 솔루션을 찾는 것입니다. 따라서 전용 단일 칩 마이크로 컴퓨터의 발전은 자연히 SoC 의 추세를 형성했다. 마이크로 일렉트로닉스 기술, IC 디자인 및 EDA 도구가 발전함에 따라 SoC 기반 단일 칩 마이크로 컴퓨터 응용 시스템 설계가 크게 발전 할 것입니다. 따라서 단일 칩 마이크로 컴퓨터에 대한 이해는 단일 칩 마이크로 컴퓨터와 단일 칩 마이크로 컴퓨터에서 단일 칩 마이크로 컴퓨터 응용 시스템으로 확장 될 수 있습니다.
단일 칩 마이크로 컴퓨터의 개발
마이크로칩은 마이크로컴퓨터의 중요한 분기로서 광범위하게 응용되고 빠르게 발전한다. 단일 칩 마이크로 컴퓨터의 탄생 이후 수백 개의 시리즈로 거의 수천 가지의 모델로 발전했다.
단일 칩 마이크로 컴퓨터 개발의 간략한 역사
8 비트 단일 칩 마이크로 컴퓨터의 출시를 출발점으로 삼는다면, 단일 칩 마이크로 컴퓨터의 발전 역사는 대략 다음과 같은 단계로 나눌 수 있다.
(1) 1 단계 (1976- 1978): 단일 칩 케이블 제어 단계. 인텔사의 MCS-48 을 대표합니다. MCS-48 의 출시는 산업 제어 분야의 케이블 제어로 모토로라, 지로그 등이 이번 케이블 제어에 참여해 만족스러운 효과를 거두었다. 이것은 단일 칩 마이크로 컴퓨터의 탄생의 시대입니다. "단일 칩 마이크로 컴퓨터" 라는 단어가 나왔습니다.
(2) 2 단계 (1978- 1982) 는 단일 칩 마이크로 컴퓨터의 개선 단계입니다. MCS-48 을 기반으로 인텔은 완벽하고 전형적인 마이크로 컨트롤러 시리즈인 MCS -5 1 을 출시했습니다. 다음과 같은 측면에서 일반적인 범용 버스 단일 칩 마이크로 컴퓨터 아키텍처를 제공합니다.
① 완벽한 외부 버스. MCS-5 1 은 8 비트 데이터 버스, 16 비트 주소 버스, 제어 버스 및 다양한 컴퓨터 통신 기능을 갖춘 직렬 통신 인터페이스를 포함한 클래식 8 비트 단일 칩 마이크로 컴퓨터의 버스 구조를 설정합니다.
②CPU 주변 기능 단위 중앙 집중식 관리 모드.
③ 산업 통제의 특징을 반영하는 비트 주소 공간과 비트 조작 방식.
④ 명령어 시스템은 풍부하고 완벽해지며, 많은 제어 기능이 뛰어난 명령어를 추가했다.
(3) 3 단계 (1982- 1990):8 비트 마이크로 컨트롤러 통합 개발 및 16 비트 마이크로 컨트롤러 출시 단계, 마이크로 컨트롤러 개발 단계. 인텔사에서 출시한 MCS-96 시리즈 단일 칩은 측정 및 제어 시스템에 사용되는 모듈 변환기, 프로그램 실행 모니터 및 펄스 폭 변조기를 통합하여 단일 칩 마이크로 컴퓨터의 마이크로컨트롤러 기능을 구현합니다. MCS-5 1 시리즈가 널리 보급됨에 따라 많은 전기 업체들은 80C5 1 을 중심으로 다양한 측정 시스템에 사용되는 회로 기술, 인터페이스 기술, 다중 채널 A/D 변환 요소 및 신뢰성 기술을 단일 칩에 적용하여 주변 회로 기능을 향상시켰습니다.
(4) 4 단계 (1990-): 마이크로컨트롤러의 전면적인 발전 단계. 각 분야에서 단일 칩 마이크로 컴퓨터의 포괄적이고 심층적 인 개발과 적용으로 빠르고 주소 지정 범위가 넓으며 컴퓨팅 능력이 뛰어난 8 비트/16 비트 /32 비트 범용 단일 칩 마이크로 컴퓨터와 작고 저렴한 전용 단일 칩 마이크로 컴퓨터가 등장했습니다.
1.2.2 단일 칩 마이크로 컴퓨터의 발전 추세
현재 단일 칩 마이크로 컴퓨터의 고성능, 다양한 발전 추세는 CMOS, 저전력, 소형, 대용량, 고성능, 저렴한 가격, 내장형 주변 회로로 더욱 발전할 것입니다. 다음은 단일 칩 마이크로 컴퓨터의 주요 발전 추세입니다.
CMOS 는 최근 몇 년 동안 CHMOS 기술의 발전으로 단일 칩 마이크로 컴퓨터의 CMOS 가 크게 향상되었습니다. 낮은 전력 소비 외에도 CMOS 칩은 전력 소비 제어 기능을 갖추고 있어 단일 칩 마이크로 컴퓨터가 정교한 전력 관리 상태에서 작동할 수 있습니다. 이것이 805 1 이 805 1 을 표준 MCU 칩으로 대체하는 이유이기도 하다. 대부분의 MCU 칩은 CMOS (금속 게이트 산화물) 반도체 공정으로 생산되기 때문이다. CMOS 회로는 저전력, 고밀도, 저속, 저가격이 특징입니다. 양극형 반도체 공정의 TTL 회로는 속도가 빠르지만 전력 소비량과 칩 면적이 크다. 기술 및 프로세스 수준이 향상됨에 따라 HMOS (고밀도, 고속 MOS) 및 CHMOS 프로세스가 다시 등장했습니다. CHMOS 와 HMOS 프로세스의 결합. 현재 생산되는 CHMOS 회로는 LSTTL 의 속도에 도달했으며 전송 지연 시간은 2ns 미만입니다. 그 종합적인 장점은 TTL 회로에 있다. 따라서 CMOS 는 마이크로 컨트롤러 분야에서 TTL 회로를 점차 대체하고 있습니다.
저전력 단일 칩 마이크로 컴퓨터의 전력 소비량은 이미 Ma 급, 심지어1UA 이하입니다. 작동 전압은 3~6V 사이이며 배터리 작동에 적합합니다. 저전력 소모는 저전력 소모뿐 아니라 제품의 높은 신뢰성, 높은 간섭 방지 기능 및 휴대성까지 제공합니다.
저전압은 거의 모든 단일 칩에 대기, 중지 등 절전 작동 모드가 있습니다. 허용 전압 범위는 점점 넓어지고 있으며 일반적으로 3~6V 범위에서 작동합니다. 단일 칩 저전압 전원 하한은 1~2V 에 달할 수 있습니다. 현재 0.8V 전원 공급 장치의 단일 칩이 이미 나왔다.
저소음, 높은 신뢰성 단일 칩 마이크로 컴퓨터의 전자기 간섭 방지 능력을 향상시키기 위해 제품이 열악한 작업 환경에 적응하고 전자기 호환성의 높은 표준 요구 사항을 충족하기 위해 각 단일 칩 마이크로 컴퓨터 제조업체는 단일 칩 마이크로 컴퓨터 내부 회로에 새로운 기술적 조치를 채택했습니다.
이전 단일 칩 마이크로 컴퓨터의 ROM 은 1KB~4KB 였고 RAM 은 64~ 128B 였습니다. 그러나 복잡한 제어가 필요한 경우 스토리지 용량이 부족하여 외부 확장이 필요합니다. 이 분야의 요구를 충족시키기 위해서는 새로운 기술을 사용하여 온칩 메모리를 크게 만들 필요가 있다. 현재 단일 칩 중 최대 ROM 과 최대 RAM 은 각각 64KB 와 2KB 입니다.
고성능은 주로 CPU 의 성능을 더욱 향상시키고, 명령 실행 속도를 높이고, 시스템 제어의 신뢰성을 높이는 것을 의미합니다. RISC 구조 및 파이프라인 기술을 사용하여 운영 속도를 크게 높일 수 있습니다. 현재 최대 명령 속도가 100 MIPS (백만 명령 초당) 에 달하고 비트 처리 기능, 인터럽트 및 타이밍 제어 기능이 향상되었습니다. 이런 단편기의 연산 속도는 표준 단편기보다 10 배 빠르다. 이 단일 칩 마이크로 컴퓨터의 명령 속도가 매우 빠르기 때문에 소프트웨어로 입출력 기능을 시뮬레이션하여 가상 주변 장치의 새로운 개념을 도입할 수 있습니다.
소용량 저가격 위와 달리 4 비트, 8 비트 컴퓨터를 중심으로 한 소용량 저가격도 트렌드 중 하나다. 이 단일 칩 마이크로 컴퓨터의 목적은 과거에 디지털 논리 집적 회로로 구성된 제어 회로를 단편화하여 가전제품에 광범위하게 적용할 수 있도록 하는 것이다.
주변 회로의 통합도 단일 칩 마이크로 컴퓨터 개발의 주요 방향이다. 통합도가 높아지면서 다양한 주변 기능 장치를 칩에 통합할 수 있습니다. CPU 외에도 ROM, RAM, 타이머/카운터 등이 있습니다. 칩의 통합 요소에는 아날로그-디지털 변환기, DMA 컨트롤러, 사운드 생성기, 감시 타이머, LCD 드라이브, 컬러 TV 및 비디오 레코더의 위상 고정 회로 등이 포함됩니다.
직렬 확장 기술은 오랫동안 범용 단일 칩 마이크로 컴퓨터를 통해 3 버스 구조를 통해 주변 장치를 확장하여 단일 칩 마이크로 컴퓨터 응용 프로그램의 주류 구조가되었습니다. 저비용 OTP (1 회 프로그래밍 가능) 및 다양한 유형의 온칩 프로그램 메모리가 발전함에 따라 주변 장치 인터페이스가 칩에 계속 진입하여 단일 칩 마이크로 컴퓨터의 "단일 칩" 애플리케이션 구조 개발을 촉진합니다. 특별
I2C, SPI 등의 직렬 버스 도입으로 단일 칩 마이크로 컴퓨터의 핀 설계가 줄어들고 단일 칩 마이크로 컴퓨터의 시스템 구조가 더욱 단순화되고 표준화됩니다.
반도체 통합 기술이 지속적으로 발전함에 따라 단일 칩 마이크로 컴퓨터는 더 높은 통합 정도, 더 작은 크기, 더 강력한 기능을 갖게 될 것입니다. 단일 칩 제품군 중 80C5 1 시리즈가 그 중 선두주자입니다. 또한 인텔은 MCS–51시리즈 중 80C5 1 커널에 대한 사용권을 특허 교환 또는 판매로 필립스, NEC, Atmel, AMD, 중국 등 전 세계 유명 IC 공급업체에게 양도했습니다 이들 회사는 모두 80C5 1 단일 디스크와 호환되는 기반을 유지하고 있다. 이런 식으로 80C5 1 은 수많은 공급업체가 지원하는 수백 종의 대가족이 되었으며, 지금은 통칭하여 80C5 1 시리즈라고 합니다. 80C5 1 단일 칩 마이크로 컴퓨터 개발의 주류가 되었습니다. 전문가들은 세계의 MCU 가 다양하고, 기능이 다양하며, 개발장치가 호환되지 않지만, 객관적인 발전에 따르면 80C5 1 은 사실상 표준 MCU 칩을 형성할 수 있다는 것을 보여준다.
단일 칩 마이크로 컴퓨터의 구성과 특성
마이크로칩은 마이크로컴퓨터의 주요 분기로 CPU, 메모리, 타이머 및 다양한 입/출력 인터페이스 회로를 초대형 집적 회로 칩에 통합하는 것이 가장 큰 구조적 특징입니다. 그것의 구성과 기능면에서 단일 칩 마이크로 컴퓨터는 컴퓨터이다.
1. 단일 칩 마이크로 컴퓨터의 구성
그림 1- 1 은 단일 칩 마이크로 컴퓨터의 전형적인 상자 그림입니다. 그림에서 볼 수 있듯이 내부 버스를 통해 컴퓨터의 주요 부품을 연결합니다.
주소 버스, 데이터 버스 및 제어 버스를 포함한 내부 버스를 하나로 연결합니다. 여기서 주소 버스의 역할은 데이터를 교환할 때 CPU 가 메모리 또는 입출력 인터페이스로 주소를 출력하는 주소를 제공하는 것입니다. /data 버스의 역할은 CPU 와 메모리 또는 I/O 인터페이스 사이 또는 메모리와 주변 장치 간에 데이터를 교환하는 것입니다. 제어 버스에는 CPU 에서 보낸 제어 신호 케이블과 외부에서 CPU 로 전송된 응답 신호 케이블이 포함됩니다. 단일 칩 마이크로 컴퓨터의 CPU, 메모리 등의 부품은 다음 장에서 설명합니다.
마이크로 컨트롤러 기능
그 구조와 반도체 공예로 인해 단일 칩 마이크로 컴퓨터는 여러 가지 뚜렷한 특징을 가지고 있어 각 분야에서 급속히 발전하였다. (윌리엄 셰익스피어, 윈스턴, 반도체, 반도체, 반도체, 반도체, 반도체, 반도체, 반도체) 단일 칩 마이크로 컴퓨터의 주요 특징은 다음과 같습니다.
(1) 가격 대비 성능이 우수합니다.
(2) 높은 통합 높이, 작은 크기, 높은 신뢰성. 단일 칩 마이크로 컴퓨터는 모든 기능 구성 요소를 하나의 칩에 통합하고, 내부적으로 버스 구조를 채택하고, 칩 간 케이블 연결을 줄이고, 단일 칩 마이크로 컴퓨터의 신뢰성과 간섭 방지 기능을 크게 향상시킵니다. 또한, 작은 크기, 강한 자기장 환경에 대 한 차폐 조치를 쉽게, 열악한 환경에서 작업에 적합 합니다.
(3) 제어 기능이 강하다. 산업 제어의 요구 사항을 충족시키기 위해 범용 단일 칩 마이크로 컴퓨터의 명령 시스템은 매우 풍부한 전송 명령, I/O 포트의 논리 연산 및 비트 처리 기능을 갖추고 있습니다. 단일 칩 마이크로 컴퓨터의 논리적 제어 기능과 작동 속도가 동급보다 높다.
(4) 전력 소비량이 낮고 전압이 낮아 휴대용 제품을 쉽게 생산할 수 있다.
(5) 외부 버스는 I C (내부 집적 회로) 및 SPI (직렬 주변 인터페이스) 와 같은 직렬 버스 모드를 추가하여 볼륨을 더욱 줄이고 구조를 단순화합니다.
(6) 단일 칩 마이크로 컴퓨터의 시스템 확장 및 시스템 구성은 전형적이고 표준화되어 모든 규모의 애플리케이션 시스템을 쉽게 형성할 수 있습니다.
단일 칩 마이크로 컴퓨터 분류
단일 칩 마이크로 컴퓨터는 컴퓨터 발전의 중요한 영역으로서 더욱 과학적인 분류 방법을 응용했다. 현재의 발전 상황에 따라, 마이크로칩은 크게 범용/전용, 버스/비버스형, 산업제어/가전제품으로 나눌 수 있다.
1. 일반/특수 유형
이것은 단일 칩 마이크로 컴퓨터의 응용 범위에 따라 구별됩니다. 예를 들어, 80C5 1 은 특정 용도에 맞게 설계되지 않은 범용 단일 칩입니다. 전용 단일 칩은 한 제품 또는 특정 제품을 위해 설계되었으며, 예를 들어 전자 체온계의 요구 사항을 충족하기 위해 칩에 ADC 인터페이스와 같은 기능을 갖춘 온도 제어 회로를 통합했습니다.
2. 버스 유형/비 버스 유형
이것은 단일 칩 마이크로 컴퓨터가 병렬 버스를 제공하는지 여부에 따라 구별됩니다. 버스 MCU 에는 일반적으로 병렬 주소 버스가 장착되어 있습니다.
데이터 버스, 제어 버스, 이러한 핀은 병렬 주변 장치를 확장하는 데 사용되며 직렬 포트를 통해 단일 칩에 연결할 수 있습니다. 또한, 많은 마이크로 컨트롤러 칩에 필요한 주변 장치와 주변 장치 인터페이스를 통합 했습니다, 그래서 많은 경우에 병렬 확장 버스가 필요 하지 않습니다, 크게 패키지 비용과 칩 크기를 절약할 수 있습니다. 이런 단일 칩 마이크로 컴퓨터를 버스 없는 단일 칩 마이크로 컴퓨터라고 한다.
3. 통제 유형/가전제품 유형
이것은 단일 칩 마이크로 컴퓨터의 일반적인 응용 분야에 따라 구별됩니다. 일반적으로, 공정형 주소 지정 범위와 계산량은 모두 비교적 크다.
능력이 강하다 가전제품에 사용되는 마이크로컨트롤러는 대부분 전용 컨트롤러로, 일반적으로 패키지가 작고 가격이 저렴하며 주변 장치와 주변 장치 인터페이스가 고도로 통합되어 있습니다.
분명히 위의 분류는 독특하고 엄격하지 않습니다. 예를 들어, 80C5 1 형 단일 칩 마이크로 컴퓨터는 범용 및 버스 모두 산업 제어에 사용할 수 있습니다.
단일 칩 마이크로 컴퓨터의 응용
그것의 현저한 장점으로 인해, 단일 칩 마이크로 컴퓨터는 이미 과학 기술 분야의 유력한 도구와 인류 생활의 유능한 조수가 되었다. 이 응용 프로그램은 모든 영역을 포괄하며, 주로 다음과 같은 측면에 나타난다.
1. 지능형 계측기에 단일 칩 마이크로 컴퓨터 적용
단일 칩 마이크로 컴퓨터는 다양한 계기에 광범위하게 적용되어 지능화하고, 측정의 자동화 정도와 정확도를 높이고, 계기의 하드웨어 구조를 단순화하고, 가격 대비 성능을 높일 수 있다.
메카트로닉스 응용 프로그램에서 마이크로 컨트롤러
메카트로닉스 기계 산업의 발전 방향입니다. 메카트로닉스 제품은 기계 기술, 마이크로전자 기술, 컴퓨터 기술을 하나로 통합한 지능형 기능을 갖춘 기계 제품 (예: 마이크로컴퓨터로 제어되는 선반, 드릴 등) 입니다. 제품의 컨트롤러인 단일 칩 마이크로 컴퓨터는 작은 크기, 높은 신뢰성, 강력한 기능 등의 장점을 충분히 발휘하여 기계의 자동화와 지능을 크게 향상시킬 수 있습니다.
실시간 제어 응용 프로그램에서 마이크로 컨트롤러.
단일 칩 마이크로 컴퓨터는 다양한 실시간 제어 시스템에 널리 사용됩니다. 예를 들어 산업 측정, 항공 우주, 첨단 무기, 로봇 등 다양한 실시간 제어 시스템에서. , 단일 칩 마이크로 컴퓨터를 컨트롤러로 사용할 수 있습니다. 단일 칩 마이크로 컴퓨터의 실시간 데이터 처리 및 제어 기능을 통해 시스템을 최적의 작업 상태로 유지하고 시스템 생산성 및 제품 품질을 향상시킬 수 있습니다.
분산 다중 기계 시스템에 단일 칩 마이크로 컴퓨터 적용
더 복잡한 시스템에서는 분산 다중 컴퓨터 시스템을 자주 사용합니다. 다중 기계 시스템은 일반적으로 기능이 다른 여러 개의 독립 실행형으로 구성됩니다.
특정 작업을 수행하는 각 단일 칩 마이크로 컴퓨터는 직렬 통신을 통해 서로 연결되어 작업을 조정합니다. 이 시스템에서 단일 칩은 종종 단말기로 시스템의 일부 노드에 설치되며 현장 정보를 실시간으로 측정합니다. 단일 칩 마이크로 컴퓨터의 높은 신뢰성과 강력한 간섭 방지 기능으로 인해 열악한 환경의 전면에서 작동할 수 있습니다.
인간 생활에서 단일 칩 마이크로 컴퓨터의 응용.
단일 칩 마이크로 컴퓨터의 탄생 이후 세탁기, 냉장고, 전자 장난감, 녹음기 등 인간의 삶에 들어갔다.
가전제품에 단편기를 장착한 후 지능화 수준이 높아지고 기능이 향상되어 인기가 많다. 단일 칩 마이크로 컴퓨터는 인류의 생활을 더욱 편리하고, 편안하고, 다채롭게 할 것이다.
요약하자면, 단일 칩 마이크로 컴퓨터는 이미 컴퓨터 발전과 응용의 중요한 방면이 되었다. 한편, 마이크로 컨트롤러 응용의 의미는 제어 시스템의 전통적인 설계 사상과 방법을 근본적으로 변화시킨다는 것이다. 과거 아날로그 회로 또는 디지털 회로에 의해 구현되어야 했던 대부분의 기능은 이제 단일 칩 마이크로 컴퓨터로 소프트웨어 방법을 통해 구현할 수 있습니다. 하드웨어 대신 소프트웨어를 사용하는 이런 제어 기술은 마이크로제어 기술이라고도 하며, 전통적인 제어 기술의 혁명이다.
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