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从Cygnal C8051F看8位单片机发展之路

来源:与非网/作者:单片机与嵌入式系统应用?? 2007年05月16日 ?? 收藏0

  在嵌入式系统低端的单片机领域,从8位单片机诞生至今,已近30年,在百花齐放的单片机家族中,80C51系列一直扮演着一个独特的角色。Cygnal 推出C8051F更令业界人士刮目相看。回顾历史,在Intel公司推出了MCS-51不久便实施了最彻底的技术开放政策;在众多电器商、半导体商的积极参与下,将MCS-51发展成了众多型号系列的80C51 MCU家族。MCS-51经典的体系结构、极好的兼容性和Intel公司的开放政策不仅使众多厂家参与发展,也诱使半导体厂家对MCS-51实行为所欲为的改造。由于MCS-51提供的最佳兼容性,使MCS-51在被"肢解"式改造后,还能以不变的指令系统、基本单元的兼容性保持着8051内核的生命延续,并在未来SoC发展中,担任8位CPU内核的重任。回顾80C51系列从MCS-51、80C51到C8051F的过程,我们可以深刻领会到单片机发展的一些规律性东西。

  1 嵌入式应用中的8位机现象

  与从8位机迅速向16位、32位、64位过渡的通用计算机相比,8位单片机从20世纪70年代初期诞生至今,虽历经从单片微型计算机到微控制器、MCU和SoC的

变迁,8位机始终是嵌入式低端应用的主要机型,而且在未来相当长的时间里,仍会保持这个势头。这是因为嵌入式系统和通用计算机系统有完全不同的应用特性,从而走向完全不同的技术发展道路。

  嵌入式系统嵌入到对象体系中,并在对象环境下运行。与对象领域相关的操作主要是对外界物理参数进行采集、处理,对外界对象实现控制,并与操作者进行人机交互等。而对象领域中的物理参数的采集与处理、外部对象的控制以及人机交互所要求的响应速度有限,而且不会随时间变化。在8位单片机能基本满足其响应速度要求后,数据宽度不成为技术发展的主要矛盾。因此8位单片机会稳定下来,其技术发展方向转为最大限度地满足对象的采集、控制、可靠性和低功耗等品质要求。

  随着现代通信技术的发展,智能化系统对DSP需求的增长要求单片机相应提高运算速度。当前8位单片机在不扩展数据总线的情况下,提高运行速度仍有潜力可挖。例如,采用RISC结构实现并行流水线作业,CISC结构的C8051F采用CIP-8051结构,使单周期指令速度提高到原8051的12倍。

  鉴于嵌入式低端应用对象的有限响应要求、嵌入式系统低端应用的巨大市场以及8位机具有的速度潜力,可以预期在未来相当长的时间内,8位机仍然是嵌入式应用中的主流机型。

  随着半导体技术的发展,8位单片机在CPU结构、CPU外围、功能外围、外围接口和集成开发环境方面都会迅速地发展;因此,可以说8位单片机虽然"古老",但又会是一个十分活跃而新兴的嵌入式领域。80C51系列从Intel公司的MCS-51发展到Cygnel公司的C8051F的过程充分地说明了这一点。

  2 8位单片机中的80C51现象

  在8位单片机中,80C51系列形成了一道独特的风景线。历史最长,长盛不衰,众星捧月,不断更新,形成了既具有经典性,又不乏生命力的一个单片机系列。当前,Cygnal公司推出的C8051F又将8051兼容单片机推上了8位机的先进行列。总结80C51系列的发展历史,可以看出单片机的3次技术飞跃。

  2.1 从MCS-51到MCU的第1次飞跃

  Intel公司于1980年推出的MCS-51奠定了嵌入式应用的单片微型计算机的经典体系结构,但不久就放弃了进一步发展计划,并实施了8051的技术开放政策。无论从主观因素还是客观因素,都是明智之举。因为在创建一个完善的嵌入式计算机体系结构后,面临的是不断满足嵌入式对象要求的各种控制功能。在8051实现开放后,PHILIPS公司作为全球著名的电器商以其在电子应用系统的优势,着力发展80C51的控制功能及外围单元。将MCS-51的单片微型计算机迅速地推进到80C51的MCU时代,形成了可满足大量嵌入式应用的单片机系列产品。

  2.2 引领Flash ROM潮流的第2次飞跃

  当前,嵌入式系统普遍采用Flash ROM技术。Flash ROM的使用加速了单片机技术的发展。基于Flash ROM的ISP/IAP技术,极大地改变了单片机应用系统的结构模式以及开发和运行条件;而在单片机中最早实现Flash ROM技术的是ATMEL公司的AT89Cxx系列。

  2.3 内核化SoC的第3次飞跃

  MCS-51典型的体系结构以及极好的兼容性,对于MCU不断扩展的外围来说,形成了一个良好的嵌入式处理器内核的结构模式。当前嵌入式系统应用进入SoC模式,从各个角度,以不同方式向SoC进军,形成了嵌入式系统应用热潮。在这个技术潮流中,8051又扮演了嵌入式系统内核的重要角色。在MCU向SoC过渡的数、模混合集成的过程中,ADI公司推出了ADμC8xx系列,而Cygnal公司则实现了向SoC的C8051F过渡;在PLD向SoC发展过程中,Triscend公司在可配置系统芯片CSoC的E5系列中便以8052作为处理器内核。


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C8051F? CIP-51? 交叉开关? JTAG接口?

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