Pic單片機概述

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(cháng)，但相對于世界市場(chǎng)我國的占有率還不到1%。這說(shuō)明單片機應用在我國才剛剛起步，有著(zhù)廣闊的前景。培養單片機應用人才，特別是在工程技術(shù)人員中普及單片機知識有著(zhù)重要的現實(shí)意義。

當今單片機廠(chǎng)商琳瑯滿(mǎn)目，產(chǎn)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(lái)弄清兩個(gè)概念：集中指令集（CISC）和精簡(jiǎn)指令集（RISC）。采用CISC結構的單片機數據線(xiàn)和指令線(xiàn)分時(shí)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(shí)進(jìn)行，速度受限，價(jià)格亦高。采用RISC結構的單片機數據線(xiàn)和指令線(xiàn)分離，即所謂哈佛結構。這使得取指令和取數據可同時(shí)進(jìn)行，且由于一般指令線(xiàn)寬于數據線(xiàn)，使其指令較同類(lèi)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(shí)，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(shí)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(lái)說(shuō)，控制關(guān)系較簡(jiǎn)單的小家電，可以采用RISC型單片機；控制關(guān)系較復雜的場(chǎng)合，如通訊產(chǎn)品、工業(yè)控制系統應采用CISC單片機。不過(guò)，RISC單片機的迅速完善，使其佼佼者在控制關(guān)系復雜的場(chǎng)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(kāi)始都采用ROMless型單片機（片內無(wú)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(wú)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(lái)了極大的方便。值得一提的是，以往OTP型單片機的價(jià)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(yōu)勢？

自從我95年接觸PIC單片機以來(lái)，便一直熱衷于這種單片機的開(kāi)發(fā)與應用。有不少朋友問(wèn)我：PIC到底有什么優(yōu)勢？也許你也會(huì )有這樣的疑問(wèn)，所以我在這里略談幾點(diǎn)自己的看法。

1）PIC最大的特點(diǎn)是不搞單純的功能堆積，而是從實(shí)際出發(fā)，重視產(chǎn)品的性能與價(jià)格比，靠發(fā)展多種型號來(lái)滿(mǎn)足不同層次的應用要求。就實(shí)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(gè)摩托車(chē)的點(diǎn)火器需要一個(gè)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(shuō)，使用起來(lái)也不方便。PIC系列從低到高有幾十個(gè)型號，可以滿(mǎn)足各種需要。其中，PIC12C508單片機僅有8個(gè)引腳，是世界上最小的單片機。

該型號有512字節ROM、25字節RAM、一個(gè)8位定時(shí)器、一根輸入線(xiàn)、5根I/O線(xiàn)，市面售價(jià)在3-6元人人民幣。這樣一款單片機在象摩托車(chē)點(diǎn)火器這樣的應用無(wú)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(gè)引腳，其內部資源為ROM共4K、192字節RAM、8路A/D、3個(gè)8位定時(shí)器、2個(gè)*模塊、三個(gè)串行口、1個(gè)并行口、11個(gè)中斷源、33個(gè)I/O腳。這樣一個(gè)型號可以和其它品牌的高檔型號媲美。

2） 精簡(jiǎn)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(xiàn)和指令總線(xiàn)分離的哈佛總線(xiàn)（Harvard）結構，使指令具有單字長(cháng)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(chǎn)品上市零等待（Zero time to market）。采用PIC的低價(jià)OTP型芯片，可使單片機在其應用程序開(kāi)發(fā)完成后立刻使該產(chǎn)品上市。

4） PIC有優(yōu)越開(kāi)發(fā)環(huán)境。OTP單片機開(kāi)發(fā)系統的實(shí)時(shí)性是一個(gè)重要的指標，象普通51單片機的開(kāi)發(fā)系統大都采用高檔型號仿真低檔型號，其實(shí)時(shí)性不盡理想。PIC在推出一款新型號的同時(shí)推出相應的仿真芯片，所有的開(kāi)發(fā)系統由專(zhuān)用的仿真芯片支持，實(shí)時(shí)性非常好。就我個(gè)人的經(jīng)驗看，還沒(méi)有出現過(guò)仿真結果與實(shí)際運行結果不同的情況。

5） 其引腳具有防瞬態(tài)能力，通過(guò)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(wú)須光電耦合器隔離，給應用帶來(lái)極大方便。

6） 徹底的保密性。PIC以保密熔絲來(lái)保護代碼，用戶(hù)在燒入代碼后熔斷熔絲，別人再也無(wú)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(mén)狗定時(shí)器，可以用來(lái)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(chǎng)合還是能滿(mǎn)足需要的。