【doc】单片微机新技术发展动向

【doc】单片微机新技术发展动向 单片微机新技术发展动向 一 f 20微机发展1994年第2期 容.此处不再赘述. 4.4总体设计阶段 这是在技术设计的基础上进行总体结构, 人机工程,工业造型等方面的分析和设计,进行 价值优化分析,完成总体圈和外形图.目前这方 面的CAD研究尚不多见,但可以预料,随着计 算机几何造型等研究的深入及高清晰度显示器 的发展应用,计算机也必将在总体设计中发挥 重要作用.实际上,许多CAD系统中也已包含 了总体结构和外观造型的设计. 综上所述,设计方法学对于提高工程设计 的效率和质量,开发具有竞争力的创新产品有 着重要的指导意义,而设计方法学的研究与应 用又与计算机技术的发展密切相关,作为设计 方法学的一个重要研究领域的CAD技术,其发 展促进了整个设计方法学的兴起和长足进展; 反之,设计方法学的发展又为cAD技术拓宽了 应用领域.目前正在研究开发的计算机集成制 造系统(CIMS)即是将设计,制造,检测,管理, 经销实现一体化的高新技术,这可以说是在设 计方法学与计算机技术相结合的基础上所形成 的伸战略思想,也向设计方法学和CAD技术 的研究提出了许多新的课题. 参考文献 [1]戚昌滋主编.《机械现代设计方法学}.中国建筑 工业出版社.1987. [2]黄纯籁.'工程设计方法',中国科学技术出版杜, 1989 [3]冯厚植.平申,《工程设计方法导论>.航空工业出 版杜.1988 [4](德)R,柯勒.《机械设计方法学》(党志梁等译). 科学出版社,1990 [5](甘)濑口靖幸,尾田十八,室津载定,《机械设计 工学2》.培风馆,1988 单片微机新技术发展动向 刘振安(中国科学技术大学自动化系,安徽省合肥市,230026) ?, —, -_f [摘要]本文简述了近期推出的新型号新用途的单片微机..,\ [关键调]单片微机噶翅撞;神经元;信息驱动外理器.幺奔nj [A~mTaACT]Thispapergivesabriefintroductionaboutnewtypeanduofmlcro.on_ trollerscardedoutrencely. [~~womJs]Microeontroner;AmbiguousControl;NerveUnit'Message--DrlvenPro- Ce9自Or. 随着电子技术和计算机应用的发展,单片 微机不再局限于过去那种仅仅把CPU,存储器 及I/O接口集成在一起,功能和目的也只限于 小型控制的结构了,而是深入到数字处理,计算 机网络,并行处理等大型系统之中,并且采用了 大量新颖技术,从而产生了各种新的结构和功 能的单片微机.下面介绍单片微机近年来的最 新发展动向. 1单片微机发展现状 目前世界上的单片微机以Intel,Motorola, NEC,Zilog,NS,Philips等公司的产品居多,并 主要用于控制和仪器.这类传统产品正向接口 多样化,指夸强化和功能专用化方向发展. 1994年第2期微机发展21 1.1接口多样化 接口多样化主要体现在两个方面.一是在 不同用途单片微机上形成不同的接口}二是在 多用途的单片微机上形成多种接口.过去只在 较高档的单片微机(如8096)才设置Watch- dog,而Phillps的单片微机83C58也设置了 Watchdog,它和80C51兼容,特别是在其内部 存储器中还提供了扩大堆栈功能的切换开关空 间.Motorola的l6位单片微机8HC16YI采用 减少指令计算机(RISC)的时间处理部件,含有 l6通道的定时器.而NEC78系列还含有伪静 态RAM刷新部件等多种多样的接口.除此之 外,有的单片微机还带有正弦渡端口,LED, LCD接口,三相输出接口,桥式电机控制接口 等.NEC78K系列单片微机有的型号(如 78356)就含有1O多种接口部件. 1.2指令强化 . 指令强化主要是采用RISC技术以使每条 指令的功能都相应增强例如Microchip公司 的16C5X系列单片微机只有33条基本指令, 每条指令长12位.Motorola公司的68HC16YI 也采用RISC技术.有些公司虽然没有采用 RISC技术,但增加了强功能的指令,例如NEC 公司的78K系列单片机中,~PD78355,78356, 78600,78602都含有对积求和的指令,而 78355,78356还有互相关指令.这些功能极强 的指令大大提高了单片微机的处理能力. 1.3专用化 因为在消耗品和仪器土的应用量增大,应 用对象也层出不舞.这种量大面广的状态使单 片微机渐渐趋向专用化.例如Motorola公司推 出Mc68HcO5系列的几十个品种,NES公司 推出的vPD75X系列韵几十个型号,NS公司 推出的COP400系列的各种型号以及Mi crochip公司推出的16C5X系列的多个型号都 是分别为了在家用电器,仪器仪 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 等各类对象 上专用的.特别是Motorola公司推出了专门用 作经神元的单片微机MC143150;Neurallogix 公司推出了模糊单片微机NLX230等,TI, NEC等公司也推出专门的数字信号处理器 DsP,而麻省理工学院等则开发了一种称为信 息驱动处理器MDP,专门用于计算机网络控树 和并行处理I英国Inmos公司的Transputer (通讯计算机)是最特殊的单片微机之一,它的 内部含有大量的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 点对点通信网络,适用于 数字通讯和并行处理,而其指令系统支持多处 理功能.该公司早期的产品为T414,后来又发 展到T800,在雷达等领域有很重要的应用.现 在又研制出含有流水线,超标量处理器,RAM 及改进通信接口的HI系列,片内的16kRAM 及虚拟通信能力使其在并行处理,多通道等专 门用途中有着广泛和深入的作用. 1.4高可靠性 由于它们构成的应用系统具有很高的可 性及可以方便地采用软,硬件的冗余技术,所以 在军事领域中的应用前景无量.这已被海湾战 争所证明. 2目前单片微机发展的具体情况 近年来推出了许多新型号,新用途的单片 微机.归纳起来主要有如下几类. 2.1单片微机和模糊逻辑相结合 在计算机控制中,诸如冷与热,"干燥与 潮湿,"快与慢等,是不能简单地使用是与非 方祛描述的.这都属于模糊逻辑推理问题.为了 满足模糊控制的发展,厂商纷纷推出模糊控制 开发软件系统.这类软件一般采用神经网络的 学习功能.通过重复,计算等过程,利用用户设 定的隶属函数的拄制规划,产生较合适的输出 控制信号一般而言,模糊控制开发软件能产生 控制的目标码. 日立公司开发的模糊开发系统用于对H8/ 300,H8/500等单片微机进行模糊开发INS公 司推出开发cOPS,HPC和3200系列单片微机 的模糊逻辑单片微机.例如模糊逻辑控制器 (NLx23O),模糊图形比较器(NLxl】O),模糊 逻辑数据相关器(MELll2/ll3),模糊推理处 理器(MELP740)等IMotorola公司和Aptron— 微机发展1994年第2期 公司还推出开发MC68Hcu,MC68HC05系列 单片微机的模糊控制开发软件FIDE.Neural Logix公司推出NLX2300模糊单片微机及其 开发系统. 三菱公司的模糊推理处理逻辑支持 规程 煤矿测量规程下载煤矿测量规程下载配电网检修规程下载地籍调查规程pdf稳定性研究规程下载 可 达1500种之多.元函数种类可达30000种以 上,规程评估时间为0.4微秒,模糊推理时间为 10微秒.采用模糊单片微机处理模糊推理的速 度l比用通用单片微机提高100倍. 2.2数字信号处理器DSP的发展近况 DSP是单片微机的一个重要分支,结构复 杂,速度快.它又有单片通用DSP和单片专用 DSP之分.我国主要是用德克萨斯仪器公司 (TI)的单片通用DSP,也有的使用日本日立公 司NEC的产品. TI初期产品是TMs32010.第二代产品是 16位定点CMOSDSP系列器件32C2X和 320c5x,性能比第一代大大提高,速度增加一 倍,每秒可执行一万条指令,具有32位ALu和 累加器.第三代产品TMs320c30具有独立的 程序,致据和DMA三组总线.最新的 TMc320c40有双32位外部数据总线,每个总 线有31位地址.可以访问4KMX32位.可以在 40ns内传递320M字节,是目前最好的产品. 美国模拟器件公司的DSP一21020采用 20MHz时钟,进行1024点快速富里叶变换只 需0.96ms.NEC公司的pPD77230,Motorola 的DSP96002,~PD77240及Zoran公司的 ZR34325等性能均有所提高,在图像处理,语音 识别及雷达和声纳上均有很大用途. 2.3神经元单片微机MC143150 神经元单片微机用于构成神经计算机,是 单片微机向纵深发展的方向之一.典型的产品 有Motorola公司的MC143150.它有三个 CPU,RAM及EEPROM,一个通讯端口,:个 I/O部件和存储器接口,另外还有时钟及控制 电路.它既可以作为一个神经元在计算机网络 中出现,也可以作为工业控制网络中的节点部 件., 2.4信息驱动处理器MDP 信息驱动处理器(Message--DrivenProcc- ssor)是一种最新的单片微机,它专门用于计算 机网络和并行处理. MDP主要用于实现通用的多机处理节点, 这种节点需要有效地支持几种不同的并行程 式,并提供通信,同步和命令功能.它可以产生 价廉的,用于并行计算机的超大规模集成电路, 并可以联网以组成杰里宾(Jcllybean)多计算 机,即J机(J—Machine). MDP是一个36位单片微机,目的是为了 并行处理.甩它形成的三维并行计算机速度极 快.MIT和Intel公司正在这方面密切合作. 2.5嵌人式单片微机 单片微机在开发调试过程中,最困难的是 单片微机用户板的设计,制作,调试和用户软件 的编制与调试,这是开发周期长的根本原因. 2.5.1嵌入式单片傲机控制器它将 单片微机及通用周边电路都安装在一块小板 上,构成一个完整的通用嵌入式微控制器,例如 利用PHILIPS80C552单片微机组成的MA一 012嵌入式控制器,通用性强,可以节省许多用 户板的设计,开发与调试时间. 2.5.2嵌入式PC擞机因为普通PC 机几乎无法工作在恶劣环境之中,所以它不适 用于工业控制领域.在许多要求功耗低,体积小 的嵌入式应用场合,标准或大机箱的工业PC 机也不能胜任.所以采用Pc/104总线的嵌入 式PC机模块赣应运而生. PC/lO4总线由美国AMPRO公司于1987 年开发出来.1990年又从"最小模块"(Mini— Module)推出第一个CPU模块CoreMod— uleXT,并采用独特的总线结构将MinlModule 互联,从而构成完整的计算机应用系统. 以上二个产品被市场逐步接受,计算机厂 商和OEM用户也不断推出了与MlnlModule 标准相兼容的产品.CoreModule系列且前已有 GoreModuleXT,CoreModule286,CoreModule 386SX等产品.,(下转40页) 40微机发展1994第2期 腐蚀.使接触电阻增大,造成电路故障.电子元 器件本身的缺陷及园环境条件恶化造成失效, 也是造成电路故障的重要原因. 造成电机故障的原因,有使用不当(如功率 小.超载使用),环境温度过高,轴承故障,电刷 故障,绕组短路或驱动组件失效等多种因紊.其 中.轴承故障是造成电机损坏的主要原因,其次 是电刷故障(电刷快速磨损或断裂).轴承的寿 命在很大程度上决定了电机的更换周期.造成 轴承故障的一个重要因素是润滑条件变坏(如 污垢,干涸)和轴承偏心,保持架变形或磨损划 伤等机械问题. 4提高温盘机可靠性的措施 从上述分析可知.要提高军用和抗恶劣环 境温盘机的可靠性,除采用可靠性加固措施之 外,还应注意下几个方面: (1)选用高可靠性的元器件及材料| (2)严格生产质量控制,提高温盘机的固有 可靠性I (3)严格控制空气的洁净度,采用密封结 构} (4)严格控制环境温度,采取必要的通风降 温措施} (s)在费用不太高的情况下,尽量提高电机 的更新频率. 目前,加固型温盘机的生产批量还很小,很 难提供准确的可靠性数据,采用抽样试验以判 定其MTBF及A值是一种确定可靠性的途径. 我们认为,从类似的民品可靠性计算和分析出 发,求得其MTBF和A,在此基础上根据实验和 资料分析,研究热应力,电磁应力和机械应力等 恶劣环境条件对产品A和MTBF的影响关系, 编制出数据库和计算软件,间接地计算出加固 .不失为一种提 型产品的可靠性,提出改进措施 高温盘机的可靠性的有效途径.另外,研制可靠 性检测软件也是部分取代单纯用实验确定可靠 性的方法之一. 参考文献 [1][簧]Mk~oSciencelnterllaglooa|CoGptwation,HH一 1050温盘机可靠性验证攻科.1986年 [习李海泉着,《傲童计算机系境的RAs技术》,漪华大学 出版杜.1992年 [3]何目伟编,《机电产品的可靠性》,上海科技出版社, l98q年 [4]孙仁编着,《机电产品可靠性技术》机械工业出版 社,f987年 [s]中国电子产品可靠性数据变换两,《电于设备可靠性项 计手册》.电子工业部第五研究所数据中心,1986年 (上接22万) AMPRO公司已经联合了三十多个公司, 成立"PC/104协会,声势浩大地在全世界推广 嵌入式PC/104模块及其产品. IEEE—P996是指IBMPC和PC/XT总 线标准,它已经成为微机事实上的工业标准. PC/|04总线只有与之相兼容才能有生命力.如 前所述.在嵌入式的计算机应用场合,采用较大 体积的PC/XT或PC/AT主板与扩展卡的方 法显然是不合适的.I'C/104模块总线使用104 条信号线(一个64引脚连接器和一个40引脚 的连接器).完全可以作为IEEE--P996怀婶的 扩展.由于它无需专门的开发系统,所以开带I 期短.在医疗设备,航空设备,航空管理,通}II没 备,高级仪器仪表领域得到广泛应用,显示出吨 强的生命力. 2.6微处理器趋于草片微机化 微处现器在银长一段时闻内都以和单片徽 完全不同的结构存在和发展着.由于现在的各 种微处理器已经开始在片内设计存储器,故进 一 步的发展是在片内结合太容量存储器和多种 I/O接口部件.由此可见微处理器已趋于单片 微机化了.将来可能f'再有纯粹的微处理幕了. 2.7单片微机FORT]I语言开发 FI)RTH语言集汇编语'.葛级语言,操作 系统和软件开发工具于一体.-美国和西欧等 不少国家已被泛用于军事,天文,自控及智能 仪器等方面.由于我国目前缺少必需的开发工 具以及对它的认识不够.故还处于初级阶段.但 这是一个不可忽视的领域,竞争能力很强.