16位嵌入式微控制器概述

当今16位嵌入式微控制器已经打开了市场，在16位微控制器MCS-8x96诞生10年后的今天，世界上最著名微控制器生产厂商中的INTEL和PHILIPS分别推出了和8051系列微控制器兼容的16位机8xC251和8xC51XA。  此外，由Intel公司发明的MCS-96系列结构也得以保存下来，其最新品种是8xC196/296。较有代表性的是Siemens公司的16位、类RISC微控制器系列、面向汽车电子系统应用的SAB167和面向工业控制的8xC166。随着技术的积累和工业控制的细致化、智能化、结构密集化，要求嵌入式系统有更高的处理速度和寻址能力，更好的电磁兼容性能，支持多任务系统。  目前推出的16位单片机就是按照这些发展趋势的要求而设计的。  在速度上，新型16位微控制器现在可以达到20MIPS的处理速度，如此高的处理速度不仅仅因为时钟速度的提高，更主要是来源于结构上的流水线设计。8XC166系列采用4级流水线，可以同时执行4条指令，单周期指令执行单元为100ns，中断响应时间也不过400ns。Intel的296则是在50M的196NU基础上增加了DSP处理器，用于智能卡等领域速度大大提高。这些结构上的改变可以在相同的时钟速度情况下大幅度提高实际处理速度。中等的时钟速度对于降低芯片和应用系统设计压力、提高电磁兼容和抗干扰性能、减小功耗等都是有利的。 在寻址能力上，各大公司的产品都达到了24位的线性地址空间规模。  在寻址方式上，支持间接寻址、扩展寻址、相对寻址和位寻址。C167寻址空间可以达24位，采取冯�诺依曼的组织结构，程序和数据共有16M线性地址；Philips的80C51XA采用Harvard结构，提供双24位的地址空间，程序、数据空间各16M字节。 新型16位单片机也采用先进的工艺技术以达到更高的集成度，  在片资源越来越丰富。集成的对象主要是在片Flash ROM、RAM及A/D、PWM、I2C、CAN等在片外围模块，其中Intel 251在片集成8K或16K字节的ROM或OTP EPROM，512字节或1字节的RAM、一个全双工UART，片上电源管理器和两个16位的计数/定时器；80251的一种衍生产品，82930A增加了一个通用串行总线USB端口，该芯片可以在USB兼容机的计算机外围设备中用作控制器。Philips的XA的一种衍生产品XA-G3则提供片上32K字节的EPROM/ROM，512字节的RAM，3个16位计数/定时器，一个Watch Dog，两个增强型UART，40个8位I/O端口和各种电源管理功能。XA-C3还将集成一个CAN-2.0接口用于取代G3片上的两个UART中的一个。Siemens和SGS -Thompson的C166系列中的C167CR已经有一个完整的CAN2.0B接口及PWM 、A/D、D/A、UART等外围模块，有些品种特别集成128KB-512KB Flash memory，可以承受1000次写/擦周期。在32位微处理器处于领先地位的Motorola公司的68300系列具有丰富的衍生产品，其中的68376还提供在片CAN总线接口。  最后值得指出的是，目前各大公司都在努力降低MCU的功耗，并具有灵活的工作电压。这一方面是适应对电磁兼容指标的要求，另一方面是为适应移动通信等低电压、低功耗应用场合。为达到这一目的，不仅在芯片电气设计上采取了很多措施，而且开始采用片上外设接口的电源智能化管理。