童公司合作生产的 F83870系列等。
较具有代表性的 16 位单片机有美国莫斯特克公司的MC68200,美国英特尔公司的 MCS-96 系列,日本电气公司的 μPC14040 系列,美国国家半导体公司(NS)的 783××系列等。
目前,单片机正朝着片内存储器 RAM 和 ROM 容量大、I/O 端口功能多、电源电压范围宽、功率消耗低、操作速度快的方向发展。
PIC 系列单片机的硬件系统设计简洁,指令系统设计精炼。
在所有的单片机品种当中,它是最容易学习、最容易应用的单片机品种之一。
对于单片机的初学者来说,若选择 PIC 单片机作为攻入单片机王国的“突破口”,将是一条最轻松的捷径,定会取得事半功倍的功效。
目前已有好几家著名半导体公司仿照 PIC系列单片机,开发出与之引脚兼容的系列单片机,比如美国 SCENIX 公司的 SX系列、台湾 EMC 公司的 EM78P 系列、台湾 MDT 公司的 MDT 系列等。
PIC 系列单片机具有以下特点:(1)采用哈佛结构。
在国内最常见的单片机中,PIC 系列单片机是唯一一种在芯片内部采用哈佛结构的机型。
这里所说的“哈佛结构”就是,在芯片内部将数据总线和指令总线分离,并且采用不同的宽度。
这样做的好处是,便于实现“流水作业”,也就是在执行一条指令的同时对下一条指令进行取指操作,而在一般的单片机中,指令总线和数据总线是共用的。
(2)指令的“单字节化”。
因为数据总线和指令总线是分离的,并且采用 所以程序存储器 ROM 和数据存储器 RAM 的寻址空间是互相独立的,了不同的宽度,而且两种存储器宽度也不同。
这样设计不仅可以确保数据的安全性,还能提高运行速度和实现全部指令的“单字节化”。
在此所说的“字节”,特指 PIC 单片机的指令字节,而不是常说的 8 比特字节。
例如,PIC12C50×/ PIC16C5×系列单片机的指令字节为 12 比特;PIC16C6×/ PIC16C7×/ PIC16C8×系列的指令字节为 14 比特;PIC17C××系列的指令字节为 16 比特。
它们的数据存储器全为 8位宽。
而 MCS-51 系列单片机的 ROM 和 RAM 宽度都是 8 位,指令长度从 1 个字节(8 位)到 3 个字节长短不一。
(3)精简指令集(RISC)技术。
PIC 系列单片机的指令系统只有 35 条指令。
这给指令的学习、记忆、理解带来很大的好处,也给程序的编写、阅读、调试、修改、交流带来极大的便利,真可谓“易学好用”。
而 MCS-51 单片机的指令系统共有 111 条指令,MC68HC05 单片机的指令系统共有 89 条指令。
PIC 系列单片机不仅全部指令均为单字节指令,而且绝大多数指令为单周期指令,以利于提高执行速度。
(4)寻址方式简单。
寻址方式就是寻找操作数的方法。
PIC 系列单片机只有 4 种寻址方式(即寄存器间接寻址、立即数寻址、直接寻址和位寻址,以后将作详细解释),容易掌握,而 MCS-51 单片机则有 7 种寻址方式,68HC05 单片机有 6 种。
(5)代码压缩率高。
1K 字节的存储器空间,对于像 MCS-51 这样的单片机,大约只能存放 600 条指令,而对于 PIC 系列单片机则能够存放多达 1024 条指令条数。
从图 1 中可以看出,与几种典型的单片机相比,PIC16C5×是一种最节省程序存储器空间的单片机。
也就是说,完成相同功能的一段程序所占用的空间,MC68HC05 是 PIC16C5×的 2.24 倍。
(6)运行速度高。
由于采用了哈佛总线结构,又由于指令的读取和执行 PIC采用了流水作业方式, 系列单片机的运行速度大大提高。
从图 2 中可以看出,PIC 系列单片机的运行速度远远高于其它相同档次的单片机。
在所有 8 位机中,PIC17C×是目前世界上速度最快的品种之一。
(7) PIC 功耗低。
系列单片机的功率消耗极低,有些型号的单片机在 4MHz时钟下工作时耗电不超过 2mA,在睡眠模式下低到 1μA 以下。
(8)驱动能力强。
I/O 端口驱动负载的能力较强,每个 I/O 引脚吸入和输出电流的最大值可分别达到 25mA 和 20mA,能够直接驱动发光二极管、光电耦合器或者微型继电器等。
(9) PIC 具备 I2C 和 SPI 串行总线端口: 系列单片机的一些型号具备 I2C 和 I2CSPI 串行总线端口。
和 SPI 分别是由 PHILIPS 和 MOTOROLA 公司发明的在芯片之间实现同步串行数据传输的两种串行总线技术。
利用单片机串行总线端口可以方便灵活地扩展一些必要的外围器件。
串行接口和串行总线的设置,不仅大大地简化了单片机应用系统的结构,而且还极易形成产品电路的模块化结构。
目前,松下、日立、索尼、夏普、长虹等公司都在其大屏幕彩电等产品中引入了 I2C技术。
(10)寻址空间设计简洁。
PIC 系列单片机的程序、堆栈、数据三者各自采用互相独立的寻址(或地址编码)空间,而且前两者的地址安排不需要用户操心,这会受到初学者的欢迎。
而 MC68HC05 和 MC68HC11 单片机的寻址空间只有一个,编程时需要用户对程序区、堆栈区、数据区和 I/O 端口所占用的地址空间作精心安排,这样会给高手的设计上带来灵活性,但是也会给初学者带来一些麻烦。
(11)外围电路简洁。
PIC 系列单片机片内集成了上电复位电路、I/O 引脚上拉电路、看门狗定时器等,可以最大程度地减少或免用外围器件,以便实现“纯单片”应用。
这样,不仅便于开发,而且还可节省用户的电路板空间和制造成本。
(12)开发方便。
通常,业余条件下学习和应用单片机,最大的障碍是实验开发设备昂贵,使许多初学者望而却步。
微芯片公司及其国内多家代理商,为用户的应用开发提供了丰富多彩的硬件和软件支持。
有各种档次的烧录器(或称编程器)和硬件仿真器出售,其售价大约从 500 元到 2000 元不等。
此外,微芯片公司还研制了多种版本的软件.
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