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PIC系列單片機介紹

更新時間:2015-04-20

一、引言
據統計,我國的單片機年容量已達1-3億片,且每年以大約16%的速度增長,但相對于世界市場我國的占有率還不到1%。這說明單片機應用在我國才剛剛起步,有著廣闊的前景。培養單片機應用人才,特別是在工程技術人員中普及單片機知識有著重要的現實意義。
 
當今單片機廠商琳瑯滿目,產品性能各異。針對具體情況,我們應選何種型號呢?

首先,我們來弄清兩個概念:集中指令集(CISC)和精簡指令集 (RISC)。

采用CISC結構的單片機數據線和指令線分時復用,即所謂馮.諾伊曼結構。
它的指令豐富,功能較強,但取指令和取數據不能同時進行,速度受 限,價格亦高。

采用RISC結構的單片機數據線和指令線分離,即所謂哈佛結構。
這使得取指令和取數據可同時進行,且由于一般指令線寬于數據線,使其指令較 同類CISC單片機指令包含更多的處理信息,執行效率更高,速度亦更快。同時,這種單片機指令多為單字節,程序存儲器的空間利用率大大提高,有利于實現超 小型化。

屬于CISC結構的單片機有Intel8051系列、Motorola和M68HC系列、Atmel的AT89系列、臺灣Winbond(華 邦)W78系列、荷蘭Pilips的PCF80C51系列等;

屬于RISC結構的有Microchip公司的PIC系列、Zilog的Z86系列、 Atmel的AT90S系列、韓國三星公司的KS57C系列4位單片機、臺灣義隆的EM-78系列等。

一般來說,控制關系較簡單的小家電,可以采用 RISC型單片機;
控制關系較復雜的場合,如通訊產品、工業控制系統應采用CISC單片機。

不過,RISC單片機的迅速完善,使其佼佼者在控制關系復雜的 場合也毫不遜色。
   
根據程序存儲方式的不同,單片機可分為EPROM、OTP(一次可編程)、QTP(掩膜)三種。

我國一開始都采用ROMless型單片機(片內無ROM, 需片外配EPROM),對單片機的普及起了很大作用,但這種強調接口的單片機無法廣泛應用,甚至走入了誤區。

如單片機的應用一味強調接口,外接I/O及存 儲器,便失去了單片機的特色。目前單片機大都將程序存儲體置于其內,給應用帶來了極大的方便。

值得一提的是,以往OTP型單片機的價格是QTP的3倍,而 現在已降至1.5-1.2倍,選用OTP型以免訂貨周期、批量的麻煩是可取的。


二、PIC系列單片機有什么優勢?

自從我95年接觸PIC單片機以來,便一直熱衷于這種單片機的開發與應用。有不少朋友問我:PIC到底有什么優勢?也許你也會有這樣的疑問,所以我在這里略談幾點自己的看法。
  
1) PIC最大的特點是不搞單純的功能堆積,而是從實際出發,重視產品的性能與價格比,靠發展多種型號來滿足不同層次的應用要求。就實際而言,不同的應用對單 片機功能和資源的需求也是不同的。

比如,一個摩托車的點火器需要一個I/O較少、RAM及程序存儲空間不大、可靠性較高的小型單片機,若采用40腳且功能 強大的單片機,投資大不說,使用起來也不方便。
PIC系列從低到高有幾十個型號,可以滿足各種需要。

其中,PIC12C508單片機僅有8個引腳,是世界 上最小的單片機,如圖1所示:
  PIC單片機  PIC單片機
圖1 PIC12C508單片機外型

該型號有512字節ROM、25字節RAM、一個8位定時器、一根輸入線、5根I/O線,市面售價在3-6元人人民幣。

這樣一款單片機在象摩托車點火器這 樣的應用無疑是非常適合。

PIC的高檔型號,如PIC16C74(尚不是最高檔型號)有40個引腳,其內部資源為ROM共4K、192字節RAM、8路 A/D、3個8位定時器、2個CCP模塊、三個串行口、1個并行口、11個中斷源、33個I/O腳。這樣一個型號可以和其它品牌的高檔型號媲美。
 
2) 精簡指令使其執行效率大為提高。PIC系列8位CMOS單片機具有獨特的RISC結構,數據總線和指令總線分離的哈佛總線(Harvard)結構,使指令 具有單字長的特性,且允許指令碼的位數可多于8位的數據位數,這與傳統的采用CISC結構的8位單片機相比,可以達到2:1的代碼壓縮,速度提高4倍。
 
3) 產品上市零等待(Zero time to market)。采用PIC的低價OTP型芯片,可使單片機在其應用程序開發完成后立刻使該產品上市。
 
4) PIC有優越開發環境。OTP單片機開發系統的實時性是一個重要的指標,象普通51單片機的開發系統大都采用高檔型號仿真低檔型號,其實時性不盡理想。 PIC在推出一款新型號的同時推出相應的仿真芯片,所有的開發系統由專用的仿真芯片支持,實時性非常好。就我個人的經驗看,還沒有出現過仿真結果與實際運 行結果不同的情況。
 
5) 其引腳具有防瞬態能力,通過限流電阻可以接至220V交流電源,可直接與繼電器控制電路相連,無須光電耦合器隔離,給應用帶來極大方便。
 
6) 徹底的保密性。PIC以保密熔絲來保護代碼,用戶在燒入代碼后熔斷熔絲,別人再也無法讀出,除非恢復熔絲。目前,PIC采用熔絲深埋工藝,恢復熔絲的可能性極小。
 
7) 自帶看門狗定時器,可以用來提高程序運行的可靠性。
 
8) 睡眠和低功耗模式。雖然PIC在這方面已不能與新型的TI-MSP430相比,但在大多數應用場合還是能滿足需要的。

轉載:單片機工具之家  -藍精靈

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