一個微控制�,(也稱作微處理器或MCU)就是一個小型的計算�,它由一系列簡單的電路和一些支持CPU作用的簡單模塊組�,如晶體振蕩��定時�,看門�,串行和模擬I / O口等等。芯片里包括非閃爍存儲器和OTP ROM 用來存儲程序,以及一個很小的讀寫程��
新唐科技的NUC1xx包含NUC101、NUC100、NUC120、NUC130和NUC140,是以ARM Cortex-M0為核心的32位微控制�(MCU),經(jīng)由不同時鐘的�(shè)�,可以達�50MHz的運作頻�。然而在一般簡單控制或系統(tǒng)負載較低�,CPU并不需要執(zhí)行在的運行時鐘下即可�(yīng)付所需要的計算�。這時�,便可以利用系統(tǒng)時鐘的控制來降低時鐘,以達到省電的目的�
另一種情況是CPU因為等待下一個工作或只需要久久工作一次時,就可以先將CPU進入Idle或Power Down模式,等到一定的時間之后或是有特定的事件�(fā)生時,才被喚醒過來進行相關(guān)事件的處理。同�,如果系�(tǒng)�(nèi)沒有用到的系�(tǒng)模塊,也可以將其�(guān)閉以節(jié)省不必要的耗電。本文介紹各種不同的省電方法的原�,并提供相關(guān)的范例說��
開關(guān)系統(tǒng)模塊
在新唐科技NUC1xx�,為了省電的需求,當某個系�(tǒng)模塊不使用時,可以將其輸入時鐘關(guān)閉,使其進入�(guān)閉的模式,依此來達到省電的效果。在NUC1xx�,幾乎所有的系統(tǒng)模塊都可以各別被�(guān)�,這些模塊包括:Watch Dog Timer、RTC、Timer0~3、I2C0~1、SPI0~3、UART0~2、PWM0~7、CAN、USB、ADC、ACMP、PS2、PDMA� Flash ISP。不�,并非每顆芯片都包含了所有模塊功�,例如CAN模塊只在NUC130和NUC140才有此功�,詳細說明請參考各芯片的相�(guān)文件�
各模塊的相關(guān)耗電如表1所示�
新唐科技NUC1xx藉由�(guān)閉各模塊時鐘的方式來達到�(guān)閉各模塊的目�,所以要�(guān)閉模塊就必須�(shè)定相�(guān)的時鐘控制緩存器。NUX1xx提供AHBCLK Register與APBCLK Register,來控制上文所列出各模塊的開關(guān)�
系統(tǒng)時鐘�(shè)�
新唐科技NUC1xx本身的耗電量和它的運行時鐘有很大關(guān)�。如果運行的時鐘�,則耗電�,反之則比較省電,但同時CPU就可能無法負荷大量的運算。因此,如果要同時兼顧大量運算跟省電,就必須能夠根據(jù)實際上的需求來�(diào)整CPU的工作時�,以求達到的運作效率�
NUC1xx�(nèi)建了PLL,能使用外部12MHz的晶振或是內(nèi)�22M振蕩器產(chǎn)生系�(tǒng)所需的時�,由PLL所�(chǎn)生的時鐘再經(jīng)過適當除�,即可作為CPU的工作頻�。另外NUC1xx也提供經(jīng)由外�32KHz的晶振或是內(nèi)�10KHz 振蕩器直接供給作為CPU工作頻率的方�。因此,NUC1xx對于工作時鐘的設(shè)�,提供了很大的靈活��
IDLE省電模式
新唐科技NUC1xx除了可利用設(shè)定最適合的工作時鐘來達到省電的目的外,如果在系統(tǒng)完全不需要工作時,還可以將CPU及大部分的硬件關(guān)閉,以達到的省電效果。這種搭配�(guān)閉CPU及大部分硬件的模式,我們稱之為省電模式,其中包括了Idle省電模式及Power Down省電模式。下面就Idle省電模式進行說明�
藉由�(guān)閉大部分硬件時鐘以達到省電效率的模式主要有兩�,一種是Idle省電模式,另一種是Power Down省電模式。這兩種模式的不同點是,當系統(tǒng)進入Idle省電模式下時,任何的中斷事件都可以重新喚醒CPU,以便讓系統(tǒng)可以處理新進的事件。但如果系統(tǒng)處于Power Down省電模式,就只有少數(shù)特定的中斷事件能夠喚醒系�(tǒng)�
由于所謂的Idle模式,實際上就是把CPU的時鐘關(guān)�,這樣讓CPU在沒有工作時處在最省電的模�。因為在這個模式下,只是將CPU的時鐘關(guān)�,一旦有任何中斷事件�(fā)生,馬上可以打開CPU的時鐘來處理相關(guān)的事�,所以不會造成處理事件的延�,同時又可以達到省電效果,是兼顧速度與省電的一種模��
NUC1xx可以利用ARM Cortex-M0本身提供的WFI/WFE指令進入Idle模式。一旦進入Idle模式,CPU將立刻進入Sleep模式而停止運作,因此在WFI/WFE指令之后的程序都必須等到CPU被喚醒后才會被執(zhí)�。此時NUC1xx的耗電量將降到�[email protected]�
進入Idle省電模式之后,如果要喚醒CPU,回到一般的工作模式,就必須先產(chǎn)生中斷信�。該中斷信號可以是NUC1xx中的任何模塊所�(chǎn)生的中斷,也可以通過外部中斷的方式來喚醒CPU。需要注意的�,當決定CPU要由某個中斷來喚醒�,就必須在進入Idle省電模式�,將該中斷設(shè)定完成,才能使其�(chǎn)生中斷事件來喚醒CPU�
Power Down省電模式
Power Down是新唐科技NUC1xx最省電的一種模式,因為一旦進入Power Down省電模式,晶振時鐘會被關(guān)閉,整顆NUC1xx呈現(xiàn)靜止的狀�(tài),這時的耗電量將減到最小的程度。而在此模式下,也只有少數(shù)的特定中斷事件能夠喚醒NUC1xx,使其恢�(fù)工作狀�(tài)。在Power Down模式下,NUC1xx提供了GPIO、USB、UART、RTC、ACMP和CAN的中斷喚醒方��
要進入Power Down省電模式,除了必須呼叫WFI/WFE指令�,在�(diào)用WFI/WFE指令之前,必須另將PD[_]WAIT[_]CPU和PWR[_]DOWN[_]EN兩個功能依序打�。已確保CPU先進入Sleep模式�,系�(tǒng)再進入Power Down模式,此時NUc1xx是屬于最省電的狀�(tài),耗電量將降到�15uA�
一旦NUC1xx進入Power Down省電模式,由于大部分的邏輯電路都進入停止狀�(tài),因此要想喚醒CPU,必須經(jīng)由特殊定義的中斷源來喚醒。在Idle省電模式�,只要有任何中斷即可喚醒CPU不同,不過相同的�,兩者都必須要在進入省電模式�,先�(shè)定好將來要用來喚醒CPU的模�,這包括其中斷或喚醒功能,這些為了喚醒CPU的準備都完成之后,才能進入省電模式,否則就沒有任何方式能夠再喚醒CPU��
由于所謂的Power Down省電模式,實際上是把晶振的時鐘關(guān)�,讓整個NUC1xx呈現(xiàn)靜止的狀�(tài)。而因為晶振也被關(guān)閉了,一旦有喚醒中斷事件�(fā)�,需要等到晶振穩(wěn)定下來后,CPU才能繼續(xù)運作,所以由Power Down進入一般的工作模式,會需要延遲一點時間來等待,而NUC1xx系列所提供的延遲時間預(yù)�(shè)�4096個clock cycle。以12MHz來計�,延遲時間為(1/12MHz)*4096=341.12us(�2中的T2),而晶振起振所需時間(�2中的T1)則會隨著晶振頻率、品�、PCB 布線等都會造成少許差異。一般而言, 12MHz晶振起振所需時間�1~2ms。實際量測范例數(shù)�(jù)如圖2所��
本文小結(jié)
本文介紹了新唐科技NUC1xx所提供的各種省電方�,包括了�(guān)閉沒用到的模�、調(diào)整CPU運作的時�、Idle省電模式與Power Down省電模式。在實際�(yīng)用時,使用者可以根�(jù)自身所需,選擇適合的方式,甚至組合不同的省電方法以達到的省電效率�
這樣的區(qū)別主要集中在硬件�(jié)�(gòu)、應(yīng)用領(lǐng)域和指令集特�3個方面:
1)硬件結(jié)�(gòu)
微處理器是一個單芯片CPU,而微控制器則在一塊集成電路芯片中集成了CPU和其他電路,�(gòu)成了一個完整的微型計算機系�(tǒng)。圖1-6虛線框中所示是大多�(shù)微控制器的完整結(jié)�(gòu)。除了CPU,微控制器還包括RAM、ROM、一個串行接�、一個并行接�,計時器和中斷調(diào)度電�。這些都集成在一塊集成電路上。雖然片上RAM的容量比普通微型計算機系統(tǒng)還要小,但是這并未限制微控制器的使用。在后面可以了解到,微控制器的應(yīng)用范圍非常廣��
微控制器的一個重要的特征是內(nèi)建的中斷系統(tǒng)。作為面向控制的�(shè)�,微控制器經(jīng)常要實時響應(yīng)外界的激勵(中斷)。微控制器必須執(zhí)行快速上下文切換,掛起一個進程去執(zhí)行另一個進程以響�(yīng)一個“事件�。例如,打開微波爐的門就是一個事�,在基于微控制器的產(chǎn)品中這個事件將觸發(fā)一個中�。微處理器也能擁有強大的中斷功能,但是通常需要外部元件的配合,而微控制器在片上集成了所有處理中斷必需的電��
2)應(yīng)用領(lǐng)�
微處理器通常作為微型計算機系�(tǒng)中的CPU使用。其�(shè)計正是針對這樣的應(yīng)�,這也是微處理器的�(yōu)勢所�。然�,微控制器通常用于面向控制的應(yīng)用。其系統(tǒng)�(shè)計追求小型化,盡可能減少元器件數(shù)量。在過去,這些�(yīng)用通常需要用�(shù)十個甚至數(shù)百個數(shù)字集成電路來實現(xiàn)。使用微控制器可以減少元器件的使用數(shù)�,只需一個微控制器、少量的外部元件和存儲在ROM中的控制程序就能�?qū)崿F(xiàn)同樣的功�。微控制器適用于那些以極少的元件實現(xiàn)對輸�/輸出�(shè)備進行控制的場合,而微處理器適用于計算機系�(tǒng)中進行信息處理�
3)指令集特征
由于�(yīng)用場合不�,微控制器和微處理器的指令集也有所不同。微處理器的指令集增強了處理功能,使其擁有強大的尋址模式和適于操作大�(guī)模數(shù)�(jù)的指�。微處理器的指令可以對半字節(jié)、字節(jié)、字,甚至雙字進行操作。通過使用地址指針和地址偏移,微處理器提供了可以訪問大批�(shù)�(jù)的尋址模式。自增和自減模式使得以字節(jié)、字或雙字為單位訪問�(shù)�(jù)變得非常容易。另�,微處理器還具有其他的特點,如用戶程序中無法使用特權(quán)� 令等�
微控制器的指令集適用于輸�/輸出控制。許多輸�/輸出的接口是�/位的。例�,電磁鐵控制著馬達的開關(guān),而電磁鐵由一�1位的輸出端口控制。微控制器具有設(shè)置和清除單位的指�,也能執(zhí)行其他面向位的操�,如對“位”進行邏輯�、或和異或的運算,根�(jù)標志位跳�(zhuǎn)�。很少有微處理器具備這些強大的位操作能力,因為設(shè)計者在�(shè)計微處理器時,僅考慮以字節(jié)或更大的單位來操作數(shù)�(jù)�
在對�(shè)備的控制和監(jiān)視方面(可能是通過一�1位的接口�,微控制器具有專門的內(nèi)部電路和指令用于輸入/輸出、計時和外部中斷的優(yōu)先權(quán)分配。微處理器一般需要配合附加的電路(串行接口芯�、中斷控制器、定時器等)才能�(zhí)行相同的任務(wù)。不過,單純就處理能力而言,微控制器永遠達不到微處理器的水平(在其他條件相同的情況下),因為微控制器芯片中的集成電路的很大一部分用于實現(xiàn)其他的片上功�,代價就是犧牲掉一部分處理能力�
由于微控制器芯片上的資源非常緊張,它的指令必須非常精�,大部分指令的長度都短于1個字節(jié)。控制程序的�(shè)計原則通常是要求程序能夠裝入片上的ROM,因為即使只增加1片外部ROM也將顯著提高�(chǎn)品的硬件成本。微控制器指令集的基本特點就是具有精簡的編碼方案。微處理器不具備這樣的特�,因為它們強大的尋址模式使得指令編碼不夠簡潔�
引言
隨著我國航天事業(yè)的發(fā)�,高密度集成電路器件在航天器的研制中被大量使�,然而隨著器件集成度的提高和工作電壓的降�,空間輻射環(huán)境對電子系統(tǒng)的影響越來越�??臻g輻射�(huán)境對電子系統(tǒng)的損害最主要的是單粒子效�(yīng)(Single Event Effect) ,它們會使器件失效或者工作狀�(tài)�(fā)生改變,影響電子�(shè)備的可靠運行 5?;诠P者所在單位承擔的大量航天工程任務(wù)中關(guān)鍵部位均使用� 8051微控制器,本文根�(jù)航天電子�(shè)計的要求對一�8051IP軟核進行了修�,以適應(yīng)航天�(shè)備的需要�
1 mc8051IP核介�
IP(Intellectual Property)原意指知識產(chǎn)�(quán),在 IC�(shè)計領(lǐng)域則是指�(yù)先設(shè)計實�(xiàn)某種功能的模塊。IP�(IP模塊)則是指完成某種功能的虛擬電路模塊,也稱之為虛擬部件�
根據(jù) IP的提供方式通常� IP核分為硬 IP(硬核 Hard Core)、軟 IP(軟核 Soft Core)和固 IP(固核 Firm Core )�
硬核是針對某個特定工藝的一套物理版�,電路布局布線和工藝是確定的,已經(jīng)過樣品電路的驗證。硬核的�(yōu)點是它的高速度和安全�,但由于依賴特定的工藝,所以缺少靈活��
軟核是用硬件描述語言(Verilog HDL� VHDL)的形式描述功能塊的行為,但是并不涉及用什么電路和電路元件實現(xiàn)這些行為。軟核具有的特點是可以根�(jù)用戶需要靈活的進行修改定制�
固核是一種介于軟核和硬核之間� IP�,通常� RTL代碼和對�(yīng)具體工程�(wǎng)表的混合形式提供。固核是完成了綜合的功能�,有較大的設(shè)計深�,通常以網(wǎng)表的形式提交客戶�
mc8051IPcore� Oreganosystems公司提供的一個應(yīng)用廣泛的開源 8051IP軟核�
它由算術(shù)運算單元,定時器 /計數(shù)�,串�,內(nèi)� ram,外� ram� rom組成。mc8051[_]alu為運算單�,由加法�,乘法器,除法器等基本運算單元組�。mc8051[_]control� mc8051的控制通路。包括有特殊寄存�,譯碼單元,多路選擇�,中斷及指令狀�(tài)機等基本功能�2抗單粒子可靠性設(shè)計技�(shù)
可靠性設(shè)計的基本原理是冗�,包括信息冗余,時間冗余�。目前抗單粒子效�(yīng)的設(shè)計技�(shù)中應(yīng)用最廣的技�(shù)有三模冗�(Triple Modular Redundance ,TMR),檢錯糾錯(Error Detection And Correction ,EDAC� 1基于軟件的控制流檢測
2。本文主要采用前2種可靠性設(shè)計方��
2.1 三模冗余(TMR)介�
三模冗余是指將目標部件復(fù)制相成同的三個目標部件來實現(xiàn)一個目標部件的功能,三個目標部件最終將通過一個判決器來判斷目標部件的正確狀�(tài)。它利用的是相同一組部件同時出�(xiàn)錯誤概率較小的原理來實現(xiàn)可靠性的提高�
TMR可用于各種IP�(shè)計的各階�,既可以在系�(tǒng)級進行冗余,也可以是局部冗余�
2.2 糾錯檢錯(EDAC�
2.2.1 EDAC概述
EDAC可以用來檢測電子�(shè)備中由SEU引起的存儲為翻轉(zhuǎn)錯誤。EDAC的基本結(jié)�(gòu)包括3個部分:編碼模塊,解碼模塊,存儲模塊。其中EDAC編碼模塊將需要處理的�(shù)�(jù)進行相關(guān)算法的編碼,�(chǎn)生校驗碼,與待處理數(shù)�(jù)一同存入存儲模�。數(shù)�(jù)需要讀出的時候,EDAC解碼模塊將數(shù)�(jù)與相�(yīng)校驗碼進行解碼處理,得出正確結(jié)�(gòu)。編碼與解碼所采用的編碼方式可以根�(jù)需要選擇,如漢明碼,奇�(quán)�,藤原英二碼等等�
2.2.2 漢明碼介�
下面以擴�?jié)h明碼為例說明編碼糾錯檢錯的原�� 擴展?jié)h明碼(Extended Hamming Code)在存儲系統(tǒng)的糾錯檢錯中得到了廣泛應(yīng)�。他的最小碼距是4,對于數(shù)�(jù)位數(shù) k,校驗位�(shù) r,他們之間的�(guān)系需滿足 2r-1 � k+r。如果數(shù)�(jù)� k增加一�,校驗位 r也只需要增�1�,所以它具有相當高的編碼效率� 8位數(shù)�(jù)�(jīng)�4位編碼后的數(shù)�(jù)�(jié)�(gòu)如下�
C= [D7D6D5D4D3D2D1D0C3C2C1C0]其中 D7~D0是數(shù)�(jù)位,C3~C0是校驗位�
C3= D7 ⊕D6 � D5 � D4 � C2= D7 ⊕D3 � D2 � D1� C1= D6 ⊕D5 � D3 � D2 � D0 � C0= D6 ⊕D4 � D3 � D1� D0
解碼時需計算存儲�(shù)�(jù)的伴隨向� S: S3= C3 ⊕CB3;S2= C2 ⊕CB2 ;S1= C1⊕CB1;S0= C0 ⊕CB0 其中 CB0,CB1,CB2,CB3� 8位數(shù)�(jù)在解碼時刻的校驗�。根�(jù)算得的伴隨向� S我們就可以判斷�(shù)�(jù)位是否發(fā)生錯誤及錯誤�(fā)生的位置�
2.3 兩種糾錯方法的比�
TMR� EDAC都屬于硬件冗�,對于不同字長的存儲器,他們所占用的面積開銷和時間開銷是不同的。TMR所占用的面積開銷包括冗余的2個目標器件以及判決器及附屬電路邏輯,EDAC所增加的面積開銷則包括了增加的校驗�,編碼器,解碼器及附屬邏� 1。根�(jù)以上分析我們可以得出結(jié)論,對于保護寄存�,寄存器組等容量較小的存儲器�,TMR有實�(xiàn)簡單,增加面積較少的有點。而對于大容量的存儲器,則�(yīng)當采� EDAC來進行糾錯檢錯�
3高可靠� 8051具體方案�(shè)計及實現(xiàn)通過� SEU的機理分析及 mc8051�(jié)�(gòu)分析可以得出,容易受到粒子輻射的�(guān)鍵部位有
3:特殊寄存器(Special Function Register ,SFR�,內(nèi)� ram,外� ram。本論文就上述三個模塊對 mc8051IP核進行了該進�
3.1特殊寄存器(SFR�
mc8051IP核的特殊寄存�(SFR)均在 control[_]mem文件中實�(xiàn)。該模塊實現(xiàn) 8051譯碼功能。SFR字節(jié)地址范圍�80H-FFH,他們在 RAM中并不是完全連續(xù)��21� SFR離散的分布在上述字節(jié)區(qū)域的128個字節(jié)單元中。在mc8051IP核中并沒用將這些SFR�(shè)計在�(nèi)� ram�,而是對應(yīng)地址分別實現(xiàn)�。對 SFR的加固處理是采用� TMR技�(shù)。具體實�(xiàn)步驟如下�
綜合后結(jié)果截取如下圖�
3.2�(nèi)� RAM
� IP核可支持 128字節(jié)�(nèi)部RAM.� 2.3分析,方案采� TMR方式對內(nèi)� RAM進行處理,選� 3個相同的 128字節(jié)� RAM作為冗余的存儲器,由 mc8051[_]ram[_]fsm� mc8051[_]ram[_]dataflow兩個模塊組成了�(nèi)� RAM的數(shù)�(jù)通路,其中前者完成寫�(yōu)先的讀寫狀�(tài)控制,后者完成數(shù)�(jù)流向控制。數(shù)�(jù)通路負責完成�(shù)�(jù)校驗。控制通路與數(shù)�(jù)通路組成�(nèi)� RAM接口邏輯。經(jīng)過仿真后�(nèi)� RAM接口�(jié)�(gòu)框圖及讀寫時序如下:
� 2(B)可看出:寫數(shù)�(jù)時,�(shù)�(jù)輸入后第二個周期被寫入RAM;讀�(shù)�(jù)時,讀指令被檢測到后的� 5個周期經(jīng)校驗后的正確�(shù)�(jù)被輸出并且被回寫給RAM。在接入工程�(yīng)用時需將外部時鐘進行 6倍頻以配� cpu讀寫時序�
3.3 外部 RAM
外部 RAM可以支持64K,同樣由 2.3分析,方案選取能� 1位錯� 2位錯的擴�?jié)h明碼進行 EDAC處理。其�,數(shù)�(jù)處理單元完成�(shù)�(jù)的編�,解碼,地址鎖存及數(shù)�(jù)輸出功能。讀寫狀�(tài)� FSM完成外部 RAM的讀寫狀�(tài)控制,同樣,為配� ram� IP軟核時序,我們將 FSM�(shè)計為寫優(yōu)先。仿真后� EDAC�(jié)�(gòu)框圖及讀寫時序如下:
需要指明的時上圖仿真時外部時鐘� 10Mhz,�(jīng)� altera公司 alt[_]PLL進行� 6倍頻及相位調(diào)�,前一個寫指令未被�(zhí)行的原因� PLL需� 2� 3個時鐘周期的�(diào)整穩(wěn)定頻率輸�� EDAC模塊的讀寫時序與�(nèi)� RAM相似,寫�(shù)�(jù)時第 2個時鐘周期經(jīng)過處理后� 8位原�(shù)�(jù)以及 4位校驗數(shù)�(jù)一同被寫� RAM,讀�(shù)�(jù)�,讀出的 12位數(shù)�(jù)�(jīng)過解碼糾正后在第 5個時鐘周期輸� 8位數(shù)�(jù)并將糾正后的 12位數(shù)�(jù)回寫� RAM,以防止 SEE的積累。由時序圖可知以上設(shè)計完全符合設(shè)計要��
3.4全系�(tǒng)仿真
在完成上述幾個方面的 IP定修改之�,對 mc8051的頂層系�(tǒng)進行� modelsim的綜合前仿真,仿真部分結(jié)果如下:
仿真時將 ROM的初始化文件�(shè)置為 mc8051文檔中的 tc1.hex,方便與� IP核進行對照。為� modelsim仿真前,我們已� altera� altera[_]mf庫加入到 modelsim庫文件中。在進行功能仿真的時候調(diào)用了其中� alt[_]pll來進行時鐘處理。在使用� IP核時可以根據(jù)具體采用的器件來完成倍頻的功�。以上時序完全正�,說明修改后� IP核與� IP核功能上等同�
4�(jié)�
本文在oreganosystems公司提供的開源mc8051IP軟核的基�(chǔ)上根�(jù)高可靠性航天電子設(shè)計的方法修改了部分模�,實踐證明修改后的功能與� mc8051IP核完全相�,達到設(shè)計目�??梢愿鶕?jù)需要將 IP核綜合后生成的網(wǎng)表文件下載進現(xiàn)場可編程邏輯器件� FPGA)或者進行流片�(shè)計成 ASIC,具備航天使用價�。本文創(chuàng)新點:本文根�(jù)在研航天項目需�,定制了一種可適應(yīng)航天工作�(huán)境的微控制器 IP�。采用常用的容錯技�(shù)對普通商� IP核進行了加�。該 IP核的成功改�,可以一定程度上減輕我國軍品級芯片對國外的依�,提高了效率,為后續(xù)的研究積累了寶貴�(jīng)��
1971年英特爾公司三位象愛迪生一樣入選美國國家發(fā)明榮譽展廳的�(fā)明家霍夫、麥卓爾和費根發(fā)明了微處理器,霍夫是其中的靈活人��
1969年英特爾公司承接了日本商�(yè)通訊公司要求�(shè)計的一款計算器芯片,客戶提出至少要�12個芯片來組裝機器�8月下旬的一個周�,霍夫在海灘游泳時突然產(chǎn)生了靈感,他認為完全可以將中央處理單元(CPU)電路集成在一塊芯片上�
諾伊斯和摩爾支持他的想法,安排邏輯結(jié)�(gòu)專家麥卓爾和芯片�(shè)計專家費根設(shè)計圖��1971�1月以霍夫為首的研制小組,完成了世界上個微處理器芯�。在3×4毫米的面積上集成�2250個晶體管,每秒運算速度�6萬次。它意味著電腦CPU已經(jīng)縮微成一塊集成電�,即“芯片上的電腦”誕生了�
英特爾公司將塊微處理器芯片命名為4004,�4表示可以一次處�4位數(shù)�(jù),第二�4代表它是這類芯片的第4種型��1971�11�15日英特爾公司�(jīng)過慎重考慮,決定在《電子新聞》雜志上刊登一則廣�,向全世界公�4004微處理器,這一天也演變?yōu)槲⑻幚砥鞯恼Q生紀念日�
1972�4月霍夫小組研制出微處理器8008�1975年又推出了有史以來最成功�8位微處理�8080�8080集成了約4800個晶體管,每秒執(zhí)�29萬條指令�8080型微處理器正式投放市場是�1974�,這種芯片及其仿制品后來共賣掉�(shù)以百萬計,引�(fā)了洶涌澎湃的微電腦熱��
在英特爾公司的帶動下�1975年摩托羅拉公司推出了8位微處理�6800�1976年費根在硅谷成立了Zilog公司,同時宣布研制成�8位微處理器Z-80,從此微處理器芯片改變了世界�
八十年代初期Z80開始被引進中�,北京工�(yè)大學(xué)生產(chǎn)了基于Z80的TP801單板�,清華大�(xué)周明德教授編寫了配套的《微機原理及其應(yīng)用》教材,株洲電子研究所與香港金山公司合作推出了CMC-80雙板�,Z80在八十年代風靡整個中國大��
而后以復(fù)旦大�(xué)計算機系陳章龍和涂時亮教授為核心的開�(fā)團隊,推出了基于Intel公司MCS-48、MCS-51系列微控制器的仿真器,與此同時在上海�(fā)起成立了中國單片機學(xué)會。在陳章龍和何立民等教授的推動下,組織編寫了一系列單片機應(yīng)用圖�,為�(fā)展我國的單片機應(yīng)用事�(yè)不計報酬奔赴各地推廣,作為我國單片機�(yīng)用技�(shù)的奠基人,他們當之無愧!
其間江蘇啟東計算機廠通過購買�(fù)旦大�(xué)計算機系的成果在全國展開單片機的普及推廣和市場營�,全國掀起了一股微機應(yīng)用熱潮,啟東人功不可��
其后Atmel、PHILIPS(現(xiàn)更名為NXP)推出了新一代內(nèi)置Flash技�(shù)80C51系列單片機,各地大學(xué)開始紛紛開設(shè)單片機原理及其應(yīng)用課�,加速了我國單片機應(yīng)用技�(shù)的發(fā)��
九十年代全球各大半導(dǎo)體開始陸�(xù)進入中國市場,推出了各種性能�(yōu)異的單片�,其中的佼佼者主要有NXP、TI、Atmel、Microchip等,單片機開始大批量商業(yè)化應(yīng)用各行各�(yè)�
由于半導(dǎo)體技�(shù)的大�(fā)�,以及網(wǎng)�(luò)技�(shù)的與時俱�,現(xiàn)階段微處理器開始�8位單片機�32位嵌入式系統(tǒng)技�(shù)快速邁�,基于ARM核的CPU芯片成為了主流,嵌入式操作系�(tǒng)成為了常�(guī)技�(shù),從此開啟了中國嵌入式系�(tǒng)�(yīng)用事�(yè)的新紀元�
維庫電子通,電子知識,一查百��
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