PIC系列单片机选型及应用

PIC系列单片机选型及应用
关键字： Microchip RISC PICmicro
当今单片机厂商琳琅满目，产品性能各异。

针对具体情况，我们应选何种型号呢？首先，我们来弄清两个概念：集中指令集（CISC）和精简指令集（RISC）。

采用CISC结构的单片机数据线和指令线分时复用，即所谓冯.诺伊曼结构。

它的指令丰富，功能较强，但取指令和取数据不能同时进行，速度受限，价格亦高。

采用RISC结构的单片机数据线和指令线分离，即所谓哈佛结构。

这使得取指令和取数据可同时进行，且由于一般指令线宽于数据线，使其指令较同类CISC单片机指令包含更多的处理信息，执行效率更高，速度亦更快。

同时，这种单片机指令多为单字节，程序存储器的空间利用率大大提高，有利于实现超小型化。

属于CISC 结构的单片机有Intel8051系列、Motorola和M68HC系列、Atmel的AT89系列、台湾Winbond(华邦)W78系列、荷兰Pilips的PCF80C51系列等；属于RISC结构的有Microchip 公司的PIC系列、Zilog的Z86系列、Atmel的AT90S系列、韩国三星公司的KS57C系列4位单片机、台湾义隆的EM-78系列等。

一般来说，控制关系较简单的小家电，可以采用RISC 型单片机；控制关系较复杂的场合，如通讯产品、工业控制系统应采用CISC单片机。

不过，RISC单片机的迅速完善，使其佼佼者在控制关系复杂的场合也毫不逊色。

根据程序存储方式的不同，单片机可分为EPROM、OTP（一次可编程）、QTP（掩膜）三种。

我国一开始都采用ROMless型单片机（片内无ROM，需片外配EPROM），对单片机的普及起了很大作用，但这种强调接口的单片机无法广泛应用，甚至走入了误区。

如单片机的应用一味强调接口，外接I/O及存储器，便失去了单片机的特色。

目前单片机大都将程序存储体置于其内，给应用带来了极大的方便。

值得一提的是，以往OTP型单片机的价格是QTP的3倍，而现在已降至1.5－1.2倍，选用OTP型以免订货周期、批量的麻烦是可取的。

PIC系列单片机的优势
自从我95年接触PIC单片机以来，便一直热衷于这种单片机的开发与应用。

有不少朋友问我：PIC到底有什么优势？也许你也会有这样的疑问，所以我在这里略谈几点自己的看法。

PIC最大的特点是不搞单纯的功能堆积，而是从实际出发，重视产品的性能与价格比，靠发展多种型号来满足不同层次的应用要求。

就实际而言，不同的应用对单片机功能和资源的需求也是不同的。

比如，一个摩托车的点火器需要一个I/O较少、RAM及程序存储空间不大、可靠性较高的小型单片机，若采用40脚且功能强大的单片机，投资大不说，使用起来也不方便。

PIC系列从低到高有几十个型号，可以满足各种需要。

其中，PIC12C508单片机仅有8个引脚，是世界上最小的单片机。

该型号有512字节ROM、25字节RAM、一个8位定时器、一根输入线、5根I/O线，市面售价在3－6元人人民币。

这样一款单片机在象摩托车点火器这样的应用无疑是非常适合。

PIC的高档型号，如PIC16C74（尚不是最高档型号）有40个引脚，其内部资源为ROM共4K、192字节RAM、8路A/D、3个8位定时器、2个CCP模块、三个串行口、1个并行口、11个中断源、33个I/O脚。

这样一个型号可以和其它品牌的高档型号媲美。

精简指令使其执行效率大为提高。

PIC系列8位CMOS单片机具有独特的RISC结构，数据总线和指令总线分离的哈佛总线（Harvard）结构，使指令具有单字长的特性，且允许指令码的位数可多于8位的数据位数，这与传统的采用CISC结构的8位单片机相比，可以达到2:1的代码压缩，速度提高4倍。

产品上市零等待（Zero time to market）。

采用PIC的低价OTP型芯片，可使单片机在其应用程序开发完成后立刻使该产品上市。

PIC有优越开发环境。

OTP单片机开发系统的实时性是一个重要的指标，象普通51单片机的开发系统大都采用高档型号仿真低档型号，其实时性不尽理想。

PIC在推出一款新型号的同时推出相应的仿真芯片，所有的开发系统由专用的仿真芯片支持，实时性非常好。

就我个人的经验看，还没有出现过仿真结果与实际运行结果不同的情况。

其引脚具有防瞬态能力,通过限流电阻可以接至220V交流电源,可直接与继电器控制电路相连,无须光电耦合器隔离，给应用带来极大方便。

彻底的保密性。

PIC以保密熔丝来保护代码，用户在烧入代码后熔断熔丝，别人再也无法读出，除非恢复熔丝。

目前，PIC采用熔丝深埋工艺，恢复熔丝的可能性极小。

自带看门狗定时器，可以用来提高程序运行的可靠性。

睡眠和低功耗模式。

虽然PIC在这方面已不能与新型的TI－MSP430相比，但在大多数应用场合还是能满足需要的。

Microchip基于精简指令集计算（RISC）的PICmicro系列单片机是为要求高性能而低价格的用户设计的。

PICmicro系列单片机家族由130多种产品组成，集多种存储器配置，低电压低功率，小引脚及易于使用等多种特点于一身。

在我们8位MCU引脚的微小空间里封装有大量的信息。

随着您设计的复杂化，您所写的程序代码以后可以轻易地转换到具有更多外围资源的较大的Microchip MCU中去。

PICmicro MCU家族中的所有产品都是无间隙过渡的，在嵌入式设计中可完全向上兼容。

如果您已经知道设计应用产品所需的单片机规格，您就可通过Microchip的参数搜索引擎按照相应的条件进行搜索并选用相应的产品。

在您的选择过程中所需用到的条件为：编程存储器大小，数据RAM，存储器类型以及封装类型。

如果您对Microchip的PICmicro MCU还不熟悉的话，以下介绍将帮助您了解。

PICmicro MCU将高性能，低价格，封装尺寸小，提供最高性价比等特点集于一身，提供5个家族的8位单片机产品，以最好地满足您的需要。

PIC12CXXX家族：8引脚12/14位程序词
PIC12CXXX家族产品为Microchip功能强大的基于RISC的PICmicro系列8引脚DIP及SOIC 封装。

PIC12CXXX产品具有12或14位宽指令集，2.5V低运行电压，小封装引脚，中断处理，深硬件堆栈，多通道以及EEPROM数据存储器。

这些智能级特性由于价格与尺寸的原因在以前的产品中是不具备的。

PIC16C5X家族：12位程序词
PIC16C5X家族具有全套基础产品，为您提供最有效的价格解决方案。

PIC16C5X产品具备12位宽指令集，目前提供14，18，20及28引脚封装。

在选用SOIC与SSOP封装时，产品的引脚所占据的空间是最小的。

低至2.0V运行的低压OTP MCU使产品成为电池驱动应用产品的理想选择。

另外，PIC16HV5XX在直接应用电池时最高可运行至15V。

PIC16CXXX家族：14位程序词
在推出了新的PIC16CXXX家族成员后，Microchip现已在该产业中具备向单片机提供最高性能的12位模拟数字转换器能力的供应商。

PIC16CXXX家族可提供从18引脚至68引脚封装，以及由低级至高级的外围集成的一系列产品。

该家族具备14位宽指令集，中断处理能力及8级硬件深堆栈。

PIC16XXX家族提供了高性能及多功能的中档应用产品，以适应当今市场的价格竞争。

PIC17CXXX家族：16位程序词
PIC17CXXX家族将PICmicro MCU的高性能RISC结构扩展为16位指令词，增强型指令集与强大的矢量中断处理能力。

强大的队列式精确在片外设特性提供了能适应更多应用场合的各种性能。

PIC18CXXX家族：增强型16位程序词
PIC18CXXX家族产品具有高性能，CMOS，集成了模拟数字（A/D）转换器的全静态MCU等特点。

所有PIC18CXXX的MCU均应用了先进的RISC。

PIC18CXXX具备增强型中心特性，32位深堆栈，以及内外多中断源。

Harvard系列中的分离指令与数据总线允许16位宽指令词与独立8位宽数据。

两级指令通道允许所有指令在一个周期内执行，除非子程序中设定必须在两个周期内完成。

精简指令集共有77条指令。

另外，一个大寄存器组使采用了结构性创新的MCU达到10MIPS的极高的性能。

PIC18CXXX家族具备的特殊特性能减少外部组件以降低成本，增强系统可靠性并降低功耗。

这些特性包括可编程低压检测（LVD）及可编程Brown-Out检测（BOD）。