单片机的组成以及分类和指标

▲图1-1 单片机组成框图

程序存储器（ROM）

ROM用来存放用户程序，分为EPROM、Mask ROM、OTP ROM和Flash ROM等。

EPROM型存储器编程（把程序代码通过一种算法写入程序存储器的操作）后，其内容可用紫外线擦除，用户可反复利用，故特殊适用于开拓阶段，但EPROM型单片机价格很高。

Mask ROM型单片机价格最低，适用于批量生产。
由于Mask ROM型单片机的代码只能由生产厂商在制造芯片时写入，故用户变动程序代码十分不便，在产品未成熟时选用此型单片机风险较高。

OTP ROM型（一次可编程）单片机价格介于EPROM和MaskROM型单片机之间，它许可用户对其编程，但只能写入一次。

Flash ROM型单片机可采取电擦除的方法修正其内容，许可用户利用编程工具或在系统中快速修处死式代码，且可反复利用，故一推出就受到广大用户的欢迎。
Flash ROM型单片机既可用于开拓阶段，也可用于批量生产，随着制造工艺的改进，价格不断低落，利用越来越普遍，已成为当代单片机的发展趋势。

中心处理器（CPU）

CPU是单片机的核心单元，常日由算术逻辑运算部件（ALU）和掌握部件构成。
CPU就像人的大脑一样，决定了单片机的运算能力和处理速率。

随机存储器（RAM）

RAM用来存放程序运行时的事情变量和数据，由于RAM的制作工艺繁芜，价格比ROM高得多，以是单片机的内部RAM非常宝贵，常日仅有几十到几百字节。
RAM的内容具有易失落性（也称为易挥发性），掉电后数据会丢失。
最近涌现了EEPROM 或Flash ROM 型的数据存储器，方便用户存放不常常改变的数据及其他主要信息。
单片机常日还有分外寄存器和通用寄存器，也属于RAM空间，但它们存取数据速率很快，分外寄存器还用于充分发挥单片机各种资源的功效，但这部分存储器占用存储空间更小。

并行输入/输出（I/O）接口

常日为独立的双向I/O接口，既可以用作输入办法，又可以用作输出办法，通过软件编程设定。
当代单片机的I/O接口也有不同的功能，有的内部具有上拉或下拉电阻，有的是漏极开路输出，有的能供应足够的电流可以直接驱动外部设备。
I/O接口是单片机的主要资源，也是衡量单片机功能的主要指标之一。

串口输入/输出口

用于单片机和串行设备或其他单片机的通信。
串行通信有同步和异步之分，这可以用硬件或通用串行收发器件实现。
不同的单片机可能供应不同标准的串行通信接口，如 UART、SPI、I2C、MicroWire等。

定时器/针数器（T/C）

用于单片机内部精确定时或对外部事宜（输入旗子暗记如脉冲等）进行计数，常日单片机内部有2个或2个以上的定时/计数器。

系统时钟

常日须要外接石英晶体或其他振荡源供应时钟旗子暗记输入，有的也利用内部RC振荡器。
系统时钟相称于PC微机中的主频。

以上只是单片机的基本构成，当代的单片机又加入了许多新的功能部件，如仿照/数字转换器（A/D）、数字/仿照转换器（D/A）、温度传感器、液晶（LCD）驱动电路、电压监控、看门狗（WDT）电路、低压检测（LVD）电路等。
此时的单片机才是真正单片化。
内部的RAM和ROM的容量也越来越大，ROM 寻址空间乃至可达 64KB，可以说，单片机发展到了一个全新的阶段，运用领域也更为广泛，许多家用电器均走向利用单片机掌握的智能化发展道路。

单片机从用场上可分成专用型单片机和通用型单片机两大类。
专用型单片机是为某种专门用场而设计的，如DVD掌握器和数码摄像机掌握器芯片等。
在用量不大的情形下，设计和制造这样的专用芯片本钱很高，而且设计和制造的周期也很长。
我们常用的都是通用型单片机，通用型单片机把所有资源（如 ROM、I/O 等）全部供应给用户利用。
当今通用型单片机的生产厂家已不下几十家，种类有几百种之多。

下面对单片机的几个主要指标进行先容。

（1）位数：是单片机能够一次处理的数据的宽度，有 1 位机（如 PD7502）、4 位机（如MSM64155A）、8位机（如MCS-51）、16位机（如MCS-96）、32位机（如IMST414）等。

（2）存储器：包括程序存储器和数据存储器，程序存储器空间较大，字节数一样平常从几KB到几十KB，其余还有不同的类型，如ROM、EPROM、E2PROM、Flash ROM和OTP ROM型。
数据存储器的字节数则常日为几十字节到几百字节之间。
程序存储器的编程办法也是用户考虑的一个主要成分，有的是串行编程，有的是并行编程，新一代的单片机有的还具有在系统编程（ISP， In-System-Programmable）或在运用再编程（IAP，In-Application re-Programmable）功能；有的还有专用的ISP编程接口JTAG口。

（3）I/O接口：即输入/输出接口，一样平常有几个到几十个，用户可以根据须要进行选择。

（4）速率：指的是 CPU 的处理速率，以每秒实行多少条指令来衡量，常用单位是 MIPS（百万条指令每秒），目前最快的单片机可达到100MIPS。
单片机的速率常日是和系统时钟（相称于PC的主频）相联系的，但并不是频率高的处理速率就一定快，但对付同一种型号的单片机来说，采取频率高的时钟一样平常比频率低的速率要快。

（5）事情电压：常日事情电压是5V，范围是5%或10%；也有3V/3.3V电压的产品；更低的可在1.25V事情。
当代单片机又涌现了宽电压范围型，在2.5V～6.5V内都可正常事情。

（6）功耗：低功耗是当代单片机所追求的一个目标，目前低功耗单片机的静态电流可以低至A或nA级。
有的单片机还具有等待、关断、就寝等多种事情模式，以此来降落功耗。

（7）温度：单片机根据事情温度可分为民用级（商业级）、工业级和军用级3种。
民用级的温度范围是 0℃～70℃，工业级是-40℃～85℃，军用级是-55℃～125℃（不同厂家的划分标准可能不同）。

（8）附加功能：有的单片机有更多的功能，用户可根据须要选择适宜自己的产品。
比如有的单片机内部有A/D、D/A、串口、LCD驱动等，利用这种单片机可减少外部器件，提高系统的可靠性。