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    2012-3-11 13:24
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    我想对了学习单片机的人而言,肯定都想知道单片机目前的发展现状啊,据此来给自己指定学习目标吧,今天我搜集了一些单片机的发展现状,希望对大家有帮助,^ ^. 计算机系统的发展已明显地朝三个方向发展;这三个方向就是:巨型化,单片化,网络化。以解决复杂系统计算和高速数据处理的仍然是巨型机在起作用,故而,巨 型机在目前在朝高速及处理能力的方向努力。单片机在出现时,Intel公司就给其单片机取名为嵌入式微控制器(embedded microcontroller)。单片机的最明显的优势,就是可以嵌入到各种仪器、设备中。这一点是巨型机和网络不可能做到的。 在本文,介绍单片机的最新技术进步,包括数字单片机的工艺及技术,模糊单片机的工艺及技术,单片机的可靠性技术,以及以单片机为核心的嵌入式系统。 数字单片机的技术发展 数字单片机的技术进步反映在内部结构、功率消耗、外部电压等级以及制造工艺上。在这几方面,较为典型地说明了数字单片机的水平。在目前,用户对单片机的需要越来越多,但是,要求也越来越高。下面分别就这四个方面说明单片机的技术进步状况。 1、 内部结构的进步 单片机在内部已集成了越来越多的部件,这些部件包括一般常用的电路,例如:定时器,比较器,A/D转换器,D /A转换器,串行通信接口,Watchdog电路,LCD控制器等。 有 的单片机为了构成控制网络或形成局部网,内部含有局部网络控制模块CAN。例如,Infineon公司的C 505C,C515C,C167CR,C167CS-32FM,81C90;Motorola公司的68HC08AZ 系列等。特别是在单片机C167CS-32FM中,内部还含有2个CAN。因此,这类单片机十分容易构成网络。特别是在控制,系统较为复杂时,构成一个控 制网络十分有用。 为了能在变频控制中方便使用单片机,形成最具经济效益的嵌入式控制系统。有的单片机内部设置了专门用于变频控制的脉宽 调制控制电路,这些单片机有Fujitsu公司的MB89850系列、MB89860系列;Motorola 公司的MC68HC08MR16、MR24等。在这些单片机中,脉宽调制电路有6个通道输出,可产生三相脉宽调制交流电压,并内部含死区控制等功能。 特 别引人注目的是:现在有的单片机已采用所谓的三核(TrCore)结构。这是一种建立在系统级芯片(System on a chip)概念上的结构。这种单片机由三个核组成:一个是微控制器和DSP核,一个是数据和程序存储器核,最后一个是外围专用集成电路(ASIC)。这种 单片机的最大特点在于把DSP和微控制器同时做在一个片上。虽然从结构定义上讲,DSP是单片机的一种类型,但其作用主要反映在高速计算和特殊处理如快速 傅立叶变换等上面。把它和传统单片机结合集成大大提高了单片机的功能。这是目前单片机最大的进步之一。这种单片机最典型的有Infineon公司的 TC10GP;Hitachi公司的SH7410,SH7612等。这些单片机都是高档单片机,MCU都是32位的,而DSP采用16或32位结构,工作 频率一般在60MHz以上。 2、 功耗、封装及电源电压的进步 现在新的单片机的功耗越来越小,特别是很多单片机都设 置了多种工作方式,这些工作方式包括等待,暂停,睡眠,空闲,节电等工作方式。Philips公司的单片机P87LPC762是一个很典型的例子,在空闲 时,其功耗为1.5 mA,而在节电方式中,其功耗只有0.5mA。而在功耗上最令人惊叹的是TI公司的单片机MSP430系列,它是一个 16位的系列,有超低功耗工作方式。它的低功耗方式有LPM1、LPM3、LPM4三种。当电源为3V时,如果工作于 LMP1方式,即使外围电路处于活动,由于CPU不活动,振荡器处于1~4MHz,这时功耗只有50?A。在LPM3 时,振荡器处于32kHz,这时功耗只有1.3?A。在LPM4时,CPU、外围及振荡器32kHz都不活动,则功耗只有0.1?A。 现 在单片机的封装水平已大大提高,随着贴片工艺的出现,单片机也大量采用了各种合符贴片工艺的封装方式出现,以大量减少体积。在这种形势 中,Microchip公司推出的8引脚的单片机特别引人注目。这是PIC12CXXX系列。它含有0.5~2K程序存储器,25~128字节数据存储 器,6个I/O端口以及一个定时器,有的还含4道A/D ,完全可以满足一些低档系统的应用。扩大电源电压范围以及在较低电压下仍然能工作是今天单片机发展的目标之一。目前,一般单片机都可以在3.3~5.5V 的条件下工作。而一些厂家,则生产出可以在2.2~6V的条件下工作的单片机。这些单片机有Fujitsu公司的 MB89191~89195,MB89121~125A,MB89130系列等,应该说该公司的F2MC-8L系列单片机绝大多数都满足2.2~6V的工 作电压条件。而TI公司的MSP430X11X系列的工作电压也是低达2.2V的。 3、 工艺上的进步 现在的单片机基本上采用CMOS技术,但已经大多数采用了0.6?m以上的光刻工艺,有个别的公司,如Motorola公司则已采用0.35?m甚至是0.25?m技术。这些技术的进步大大地提高了单片机的内部密度和可靠性。 以单片机为核心的嵌入式系统 单 片机的另外一个名称就是嵌入式微控制器,原因在于它可以嵌入到任何微型或小型仪器或设备中。目前,把单片机嵌入式系统和Internet连接已是一种趋 势。但是,Internet一向是一种采用肥服务器,瘦用户机的技术。这种技术在互联上存储及访问大量数据是合适的,但对于控制嵌入式器件就成了"杀鸡用 牛刀"了。要实现嵌入式设备和Int ernet连接,就需要把传统的Internet理论和嵌入式设备的实践都颠倒过来。为了使复杂的或简单的嵌入式设备,例如单片机控制的机床、单片机控制 的门锁,能切实可行地和Internet连接,就要求专门为嵌入式微控制器设备设计网络服务器,使嵌入式设备可以和Internet相连,并通过标准网络 浏览器进行过程控制。 目前,为了把单片机为核心的嵌入式系统和Internet相连,已有多家公司在进行这方面的较多研究。这方面较为典型的有emWare公司和TASKING公司。 EmWare 公司提出嵌入式系统入网的方案--EMIT技术。这个技术包括三个主要部分:即emMicro, emGateway和网络浏览器。其中,emMicro是嵌入设备中的一个只占内存容量1K字节的极小的网络服务器; emGateway作为一个功能较强的用户或服务器,它用于实现对多个嵌入式设备的管理,还有标准的Internet 通信接入以及网络浏览器的支持。网络浏览器使用emObjicts进行显示和嵌入式设备之间的数据传输。 如果嵌入式设备的资源足够,则 emMicro和emGateway可以同时装入嵌入式设备中,实现Inter net的直接接入。否则,将要求emGateway和网络浏览器相互配合。EmWare的EMIT软件技术使用标准的 Internet协议对8位和16位嵌入式设备进行管理,但比传统上的开销小得多。 目前,单片机应用中提出了一个新的问题:这就是如何使8位、16位单片机控制的产品,也即嵌入式产品或设备能实现和互联网互连? TASKING 公司目前正在为解决这个问题提供了途径。该公司已把emWare的EMIT软件包和有关的软件配套集成,形成一个集成开发环境,向用户提供开发方便。嵌入 互联网联盟ETI(embed the Internet Consortium)正在紧密合作,共同开发嵌入式Internet的解决方案。在不久将会有成果公布。 单片机应用的可靠性技术发展 在单片机应用中,可靠性是首要因素为了扩大单片机的应用范围和领域,提高单片机自身的可靠性是一种有效方法。近年来,单片机的生产厂家在单片机设计上采用了各种提高可靠性的新技术,这些新技术表现在如下几点: 1、 EFT(Ellectrical Fast Transient)技术 EFT 技术是一种抗干扰技术,它是指在振荡电路的正弦信号受到外界干扰时,其波形上会迭加各种毛刺信号,如果使用施密特电路对其整形,则毛刺会成为触发信号干扰 正常的时钟,在交替使用施密特电路和RC滤波电路时,就可以消除这些毛否则令其作用失效,从而保证系统的时钟信号正常工作。这样,就提高了单片机工作的可 靠性。Motorola公司的 MC68HC08系列单片机就采用了这种技术。 2、 低噪声布线技术及驱动技术 在传 统的单片机中,电源及地线是在集成电路外壳的对称引脚上,一般是在左上、右下或右上、左下的两对对称点上。这样,就使电源噪声穿过整块芯片,对单片机的内 部电路造成干扰。现在,很多单片机都把地和电源引脚安排在两条相邻的引脚上。这样,不仅降低了穿过整个芯片的电流,另外还在印制电路板上容易布置去耦电 容,从而降低系统的噪声。 现在为了适应各种应用的需要,很多单片机的输出能力都有了很大提高,Motorola公司的单片机I/O口的 灌拉电流可达8mA以上,而Microchip公司的单片机可达25mA。其它公司:AMD,Fujitsu,NEC ,Infineon,Hitachi,Ateml,Tosbiba等基本上可达8~20mA的水平。这些电流较大的驱动电路集成到芯片内部在工作时带来了 各种噪声,为了减少这种影响,现在单片机采用多个小管子并联等效一个大管子的方法,并在每个小管子的输出端串上不同等效阻值的电阻,以降低di/dt,这 也就是所谓"跳变沿软化技术",从而消除大电流瞬变时产生的噪声。 3、 采用低频时钟 高频外时钟是噪声源之一,不仅 能对单片机应用系统产生干扰,还会对外界电路产生干扰,令电磁兼容性不能满足要求。对于要求可靠性较高的系统,低频外时钟有利于降低系统的噪声。在一些单 片机中采用内部琐相环技术,则在外部时钟较低时,也能产生较高的内部总线速度,从而保证了速度又降低了噪声。Motorola公司的MC68HC08系列 及其1 6/32位单片机就采用了这种技术以提高可靠性。 结束语 单片机在目前的发展形势下,表现出几大趋势: ·可靠性及应用越来越水平高和互联网连接已是一种明显的走向。 ·所集成的部件越来越多;NS(美国国家半导体)公司的单片机已把语音、图象部件也集成到单片机中,也就是说,单片机的意义只是在于单片集成电路,而不在于其功能了;如果从功能上讲它可以讲是万用机。原因是其内部已集成上各种应用电路。 ·功耗越来越低和模拟电路结合越来越多。 随着半导体工艺技术的发展及系统设计水平的提高,单片机还会不断产生新的变化和进步,最终人们可能发现:单片机与微机系统之间的距离越来越小,甚至难以辨认。   本文转自: http://www.zhongsou.net/%E5%8D%95%E7%89%87%E6%9C%BA/news/8482502.html
  • 热度 26
    2012-2-22 10:17
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         在经济全球化日趋深入、国际市场竞争激烈的今天,产品的国际竞争力将首先取决于产品的设计开发能力。工业设计已成为制造业竞争的源泉和核心动力。工业设计在经济发展过程中的价值体现就越发明显,因而引起人们的高度关注。      深圳工业设计随着国家不断改革开放一路走来,在推动本地及国内产品创新,赢得市场份额方面举足轻重。深圳工业设计领先全国,占据全国市场份额的大半壁江山。但必须认识到,曾经荣光为人瞩目的深圳工业设计现在也面临着北京,上海,广州等地的挑战,甚至出现杂乱无张的现象,这不得不引起我们的深层次全方位的思考深圳工业设计的现状和未来走向。               深圳工业设计现阶段而言还是初级市场      深圳工业设计20年来已经取得了较大的成绩,但总体而言现阶段还只是初级市场。工业设计总体水平能力与一些发达国家相比仍有较大的差距。目前依然处于积累经验与学习的阶段。      客户对产品设计的理解认知程度不够。现阶段设计公司大部分产品设计师一直在按照客户提出的想法和要求进行着产品的设计,参与企业产品的开发。但这种设计的价值和影响力远远不是设计的全部。这往往约束了设计师的主动性,出于设计公司的生存状况,经常使大家力不从心。      国内的较多客户由于对工业设计的不重视或不愿意在这方面投入,研发设计上斤斤计较,甚至一毛不拔,总想走捷径,大多数客户注重了市场而轻视了工业设计的作用。于是要求设计公司适当改改别人的产品外形,有些甚至完全照抄客户的产品(即“抄数”),因此原创的产品很少,当然在国际上影响力的产品就更少。这尤其在深圳,上海的山寨手机市场的泛滥体现最充分。这样的环境和从业心态(抄别人成功的产品,市场有保证)也影响设计公司的发展。由于缺少相关政策的保护,设计公司的生存环境就愈恶劣。长此以往,损害的不仅是中国制造的品牌,更是对中国设计的扼杀。              产品设计机构的总体综合实力不够           在深圳活跃着数千家工业设计公司,占据全国近70%的市场份额。但无奈深圳的“山寨”产业势力庞大,设计成为附着在“山寨”产业链末端的一个可有可无的部分,成为生产商压榨成本的着力点。深圳无数中小设计公司,靠着山寨产业积累第一桶金,仅得到利润中的极少部分。一部分为设计工作室性质,主要是从事产品外观,结构设计或产品平面广告设计,其中大部分为逆向设计或改进型设计(原创型设计很少)。结构工程以及生产制造的配套服务能力较弱;他们一般为Start-up公司或者制造型企业服务,由于该类公司自主研发能力薄弱,品牌观念和创新意识不强,所以直接导致客户需要设计公司提供的咨询服务只是较低层面的造型设计,能给的合同价格非常低,再加上业内工业设计公司之间的恶意竞价,导致设计公司必须先考虑提供服务的数量而非质量,不会专著于设计服务质量的提高,反过来对国内设计咨询业的形象造成负面影响,限制了国内设计咨询业自身发展。     设计是一个前沿性的创新工作,不仅要求设计师在设计的流行趋势和设计的方法上有前瞻性的理解,也要求我们的设计师对现有的加工工艺、材料以及新型的加工工艺、材料,电子技术的应用与拓展,新型的技术应用,产品的市场分析和定位等方面,也要有一定的了解和认识。这些内容都是书本之外的知识,工业设计教育不能与现实环境紧密联系,往往制约了设计师能力的提高,阻碍了设计的发展,这是设计在中国发展过程中所必然出现的一个阶段。              设计公司之间恶性竞争亦制约了行业的发展  由于市场就那么大一块饼,所以深圳设计市场的竞争之惨烈可想而知。如一款手机方案,设计公司往往出4-5个方案让厂家选,选定后才付款,而一款手机的设计费有时低至600-1000元,这样恶劣的市场环境,让设计公司的发展步履维艰。一部分设计公司不是专注于提高自身竞争力,不是专注于为客户提供优秀高品质的设计服务,而是大打价格战,进行恶性竞争。设计周期短,资金投入短缺,资深设计师缺乏,当然就很难有竞争力的好产品了。这样的市场环境和氛围,同时也给客户压价提供了可能。而目前“先设计再付款”的行规,是对设计师的轻蔑,更是对设计业发展的阻碍。厂家还没付设计费,就先拿出图样让人选,知识产权很容易给偷窃,这也是恶性竞争的恶果,这也不符合国际设计界的行规。            深圳工业设计任重而道远,需再谋新篇      确实,深圳工业设计产业的起步在全国便领先一步。近年来,随着国内其他城市对设计的觉醒和追赶以及国外大型设计机构进入中国争夺市场,以及国家政策的一些调整,深圳的设计优势面临着越来越多的挑战。但这是挑战,也是机遇。笔者认为,深圳工业设计面对复杂的环境和压力下,当在以下方面重视和努力。        1. 政府出台配套政策规范设计市场外部环境和打击侵权行为,以及必要的奖励,扶持政策。这样只有外部环境好了,设计公司才有心有力去开发高品质创新的产品,可通过法律途径去保护自身利益,和保护知识产权。同时也可让客户重视工业设计的重要性。        2. 改革设计教育,提高专业设计人才综合素质。产业的竞争,其实就是人才的竞争。这在设计行业的发展过程中占有举足轻重的作用。大多学校毕业的学生不能完全适应这个行业的快速发展。推动改革,做到设计理论和设计的现实环境不脱节。        3.采取各种措施,提高自身实力。一是要完善管理制度建设 。没有完善的管理机制和相关制度,内部管理混乱,这在很大程度上制约着公司的发展。二是从真正意义上导入设计管理。设计管理者要从战略,从企业角度,去全盘考虑,去解决跨学科之间的矛盾,部门之间的矛盾。三是建立全职工培训制度,提高设计师的自身素质和水平也是当务之急。        4. 强化设计行业之间的交流与合作。目前,设计公司之间的合作远远不够,部分公司之间的恶性竞争不利于行业的发展。应该共同遵守和维护行业规范,进行强强合作,相互协作,取长补短,共同协调发展。        5. 目前深圳工业设计领域存在人才流失的问题,希望政府在如何留住设计人才方面制订一些政策。       “中国制造”必须走向“中国创造”,自主创新与品牌塑造将成为中国企业下一步的关注点。深圳作为设计之都,作为深圳工业设计走向世界的窗口,只有迎接挑战,面向企业,扎实的开展设计实践,在竞争中学习和提高,力求将深圳工业设计能力提高到国际水平。       深圳工业设计走出去与国际接轨,任重而道远.   
  • 热度 23
    2010-4-28 21:37
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        认知 无线电 的概念起源于 Joseph Mitola Ⅲ 博士的开创性研究。 Mitola 博士认为 软件 定义无线电 (SoftwareDefined Radio ,简称 SDR) 是实现认知无线电的理想平台,认知无线电是 SDR 的智能化。同时, Mitola 博士定义了三种不同层次的认知能力,并用术语 “ 有意识的 "(aware) , “ 适应性 "(adaptive) 和 “ 理想的认知无线电 ’’(ideal Cognitive Radio) 来分别表示它们。 但是到目前为止,被业界最看好的认知无线电的发展方向还是其为解决频谱资源紧张而提供的思路。 2003 年 5 月, FCC 召开了认知无线电研讨会,讨论了利用认知无线电技术实现灵活频谱利用的相关技术问题。此后, FCC 从频谱管理的角度出发,认为认知无线电是指能够通过与工作环境的交互,改变发射机参数的无线电设备。认知无线电的主体可能是 SDR 设备,但对认知无线电设备而言,不一定必须具有软件或者现场可编程的要求。 2004 年 5 月 13 日, FCC 正式发布建议制订规则的通告 (Notice of Proposed Rulemaking ,简称 NPRM) ,允许未授权用户在不影响授权用户 ( 如电视接收机 ) 业务的前提条件下,通过基于认知无线电的技术使用电视广播用户没有使用的空闲无线频谱资源。这一规则为极大地推动了认知无线电的发展,在频谱管理部门的政策允许下,认知无线电技术掀起了世界范围的研究热潮。        2004 年 l O 月,电气和电子工程师协会 (Institute of Electrical and Electronics Engineers ,简称 IEEE) 正式成立 IEEE 802 . 22 工作组,这是第一个世界范围的基于认知无线电技术的空中接口标准化组织。 IEEE 802 . 22 也被称为无线区域网络 (Wireless Regional Area Network ,简称 WRAN) ,系统工作于 54 MHz ~ 862 MHz 的 VHF / UHF 频段上未使用的电视广播信道,工作模式为点到多点。该工作组目的是利用认知无线电技术将分配给电视广播的 VHF / UHF 频带用作宽带接入。 2004 年 12 月, IEEE802 . 16 工作组专门成立了致力于解决共存问题的 802 . 16h 工作组。利用认知无线电技术使 802 . 16 系列标准可以在免授权频段获得 应用 ,并降低对其他 IEEE 802 . 16 免授权频段服务用户的干扰。为了进一步研究认知无线电, IEEE 于 2005 年成立了 IEEE 1900 标准组,进行与下一代无线 通信 技术和高级频谱管理技术相关的电磁兼容研究。该工作组对于认知无线电技术的发展及与其他无线 通信系统 的协调与共存有着极其重要的意义。     不仅标准化组织认识到了认知无线电的巨大潜力,学术界也对认知无线电展开了广泛研究。 2005 年 2 月,国际著名学者 Simon Haykin 发表了关于认知无线电的综述性文章。此文章引起了广泛关注,推动了了学术界对认知无线电技术的研究。 德国 Karlsruhe 大学的认知无线电研究组研究了基于正交频分复用 (Orthogonal Frequency Division Multiplex ,简称 OFDM ) 的中心控制频谱池系统。该系统架构由基站和移动用户组成,其应用场景主要集中在 OFDM 无线局域网 (Wireless Local Area Network ,简称 WLAN)( 如 IEEE 802 . 11a / g) 和全球 移动通信 系统 (Global System for Mobile CommunicatioIls ,简称 GSM) 网络频谱资源的动态共享。而由微软亚洲研究院与美国加州大学 Santa Barbara 分校协作的 Nautilus 项目研究了一个分布式、可伸缩、有效协调的开放式频谱接入 ad hoc 网络框架。该框架可以不依靠预先定义的公共信道进行业务控制,就能处理频谱的异构性 (heterogeneity) 。首发通信仿真网, http://www.comsim.cn     其他的高校、组织、研究机构以及工业界也对认知无线电技术展开了广泛的研究。这其中包括了 CORVUS(a Cognitive Radio approach for usage of V'mualUnlicensed Spectrum ,简称 CORVUS) 系统, DARPA(Defense Advanced Research Project Agency ,美国国防部高级研究计划署 )XG(neXt Generation) 项目和 End to End Efficiency( 简称 E3) 项目等众多大型项目。 从目前国内外的发展势头来看,对认知无线电技术及网络的研究是方兴未艾,特别是 2008 年 11 月 4 同, FCC 批准电视系统的空闲频段可以被用于做动态频谱接入 (Dynamic Spectrum Access ,简称 DSA) 使用。因此,认知无线电作为 无线通信 界的“下一个大事件” (Next Big Thing) ,拥有广阔的研究与应用前景。
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