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单片机发展历程及技术进步浅析

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2014-04-29

1.内部结构的进步。单片机在内部已集成了越来越多的部件,这些部件包括一般常用的电路,例如定时器、比较器、A/D转换器、D/A转换器、串行通信接口、Watchdog电路、LCD控制器等。有的单片机为了构成控制网络或形成局部网,内部含有局部网络控制模块CAN。因此,这类单片机十分容易构成网络。特别是在控制、系统较为复杂时,构成一个控制网络十分有用。有的单片机内部设置了专门用于变频控制的脉宽调制控制电路。特别引人注目的是, 现在有的单片机已采用所谓的三核(TnCore)结构。这是一种建立在系统级芯片(Syste-monachip)概念上的结构。这种单片机由三个核组成: 一个是微控制器和DSP核, 一个是数据和程序存储器核, 最后一个是外围专用集成电路(ASIC)。这种单片机的最大特点在于把DSP和微控制器同时做在一个片上,把它和传统单片机结合集成大大提高了单片机的功能。这是目前单片机最大的进步之一。

2.功耗、封装及电源电压的进步。现在新的单片机的功耗越来越小, 特别是很多单片机都设置了多种工作方式, 这些工作方式包括等待、暂停、睡眠、空闲、节电等工作方式。现在单片机的封装水平已大大提高, 随着贴片工艺的出现, 单片机也大量采用了各种符合贴片工艺的封装方式出现,以大量减少体积。扩大电源电压范围以及在较低电压下仍然能工作是当今单片机发展的目标之一。目前,一般单片机都可以在3.3~5.5V的条件下工作。而一些厂家,则生产出可以在2.2~6v的条件下工作的单片机。

3.工艺上的进步。现在的单片机基本上采用CMOS技术,但已经大多数采用了0.6? m 以上的光刻工艺,有个别的公司,如Motorola公司则已采用0.35?m甚至是0.25?m技术。这些技术的进步大大地提高了单片机的内部密度和可靠性.

二、单片机应用的可靠性技术发展

目前,大量的嵌入式系统均采用了单片机,并且这样的应用正在更进一步扩展;但是多年以来人们一直为单片机系统的可靠性问题所困惑。在一些要求高可靠性的控制系统中,这往往成为限制其应用的主要原因。

1.单片机系统的失效分析

一个单片机系统的可靠性是其自身软硬件与其所处工作环境综合作用的结果,因此系统的可靠性也应从这两个方面去分析与设计。对于系统自身而言,能不能在保证系统各项功能实现的同时,对系统自身运行过程中出现的各种干扰信号及直接来自于系统外部的干扰信号进行有效的抑制,是决定系统可靠性的关键。有缺陷的系统往往只从逻辑上去保证系统功能的实现,而对于系统运行过程中可能出现的潜在的问题考虑欠缺,采取的措施不足,在干扰信号真正袭来的时候,系统就可能会陷入困境。

2. 提高可靠性的措施

2.1减少引起系统不可靠或影响系统可靠的外界因素:

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