单片机和物联网技术的发展趋势

自1946年，世界上第一台公认的计算机诞生至今，已有70余年。70多年来，计算机大致经历电子管、晶体管、集成电路、大规模集成电路4个阶段，并继续向第五代计算机——人工智能计算机和第六代计算机——神经网络计算机发展。微型计算机是大规模集成电路技术发展的产物。近年来，单片微型计算机发展极为迅速。

单片微型计算机简称单片机。单片机的发展历史并不长，它的产生和发展与计算机的产生和发展大致是同步的，单片机的发展过程分为以下4个阶段。

第一代单片机（1974—1976年）：单片机的起步阶段。1974年，美国Fairchild公司研制出世界上第一台微型计算机F8和Mostek公司的3870，拉开了研制单片机的序幕。

第二代单片机（1976—1978年）：单片机的发展阶段。单片机性能低，主要是低中档8位单片机阶段。最典型的Intel公司的MCS48系列单片机为8位机的早期产品。

第三代单片机（1978—1982年）：8位单片机的成熟阶段。其代表产品有Intel公司的MCS51系列机、Motoroal公司的MC6801系列机、Zilog公司的Z8系列机等，是目前应用数量最多的单片机。

第四代单片机（1983年以后）：8位单片机的发展阶段，以及16位单片机、32位单片机并行发展。一方面不断完善高档8位单片机，改善其结构，以满足不同用户的需要，例如，从1982年16位单片机诞生以来，已有Intel公司的MCS96/196系列、Motorola公司的M68HC16系列、NS公司的HPC16040系列；另一方面发展16位单片机、32位单片机及专用型单片机。16位单片机除了有16位的CPU之外，片内带有高速输入、输出部件，中断处理能力提高，有的还集成高速输入/输出接口（HIS/HSO）、脉冲宽度调制（PWM）输出、支持高级语言，实时处理能力更强，近年来主要应用于高速复杂的控制系统，如家用电子系统、多媒体技术和Internet技术。(www.xing528.com)

近年来，单片机发展非常快，其发展趋势正朝着大容量高性能化、小容量价格化、外围电路内装化、I/O接口功能增强、功耗降低等方向发展。单片机的发展趋势体现为以下4个方面：

1）单片机大容量化、内部资源增多 单片机内存储器容量进一步扩大，新型单片机片内ROM容量一般可达4～8KB，片内RAM容量为256KB。有的单片机ROM容量可达128KB。许多高性能的单片机不但存储器容量扩大，而且还增加了寻址范围，提高了系统的扩展功能。

2）单片机外围电路内装化 单片机外围电路内装化是指将一些常用的I/O接口电路集成到单片机内部，包括并行口和串行口、多路A-D转换器、D-A输出电路、定时器/计数器、DMA通道、PWM、LED和LCD驱动器，可以大大减少单片机的外接电路，减小控制系统的体积。

3）推行串行扩展总线 简化系统的结构，减少引脚数量。随着单片机内部资源的增多，所需的引脚也相应增多，为了减少引脚数量，提高应用的灵活性，串行接口和并行接口不断发展，如I²C总线、CAN总线、USB总线接口等，采用高集成的3条数据总线代替现行的8位数据总线。甚至推出软件虚拟串行总线来实现。

4）低功耗 单片机采用HMOS和CHMOS两种半导体工艺，即HMOS工艺为高密度短沟道MOS工艺，CHMOS工艺为互补金属氢氧化物的HMOS工艺。现在基本上普遍采用CMOS制造工艺，非CMOS工艺单片机逐步被淘汰，增加软件激发的空闲（等待）方式和掉电（停机）方式，极大地降低了单片机的功耗。此类单片机可以用电池供电，而不需要外部电源来操作整个控制系统，使用比较方便。如8051的功耗为630mW，而80C51的功耗仅为120mW。功耗大大降低。