對單片機選擇的17個關鍵點

0、前言

單片機選型是一件重要而費心的事情，如果單片機型號選擇合適，單片機應用系統經濟性，可靠性較高；否則易造成經費高，系統性能到不到要求。因此掌握并正確運用單片機選型原則，選擇出最能適用于應用系統的單片機，保證單片機應用系統有最高的可靠性,最優的性能價格比,最長的使用壽命和最好的升級換代的方案。

1、需求調研

選型前，首先對自己的需求有所了解，清楚自己需要哪些功能。具體便是確定電路板具有的硬件功能，如CAN、RS232、RS485、網口、USB通訊等，具體數量的IO口，具體類型的串口屏、LCD屏，板載FLASH，SD，音頻輸出等。

2、性能

如何選擇單片機，首先也是最重要的一點就是考慮功能要求，即設計的對象是什么，要完成什么樣的任務，再根據設計任務的復雜程度來決定選擇什么樣的單片機。

在單片機的性能上有很多要考慮的因素，比如中斷源的數量和優先級、工作溫度范圍、有沒有低電壓檢測功能、單片機內部有無時鐘振蕩器、有無上電復位功能等等

3、存儲器

單片機的存儲器可分為程序存儲器（ROM）和數據存儲器（RAM）。

程序存儲器是專門用來存放程序和常數的，有MASK （掩模）ROM、OTPROM、EPROM、FlashROM 等類型。掩模這種形式的程序存儲器適用成熟的和大批量生產的產品，如使用到彩色電視機等家電產品中的單片機就采用這種方式，只要用戶把應用程序代碼交給半導體制造廠家，在生產相應的單片機時將程序固化到芯片中，這種芯片一旦生產出來，程序就無法改變了。

采用EPROM 的單片機具有可以靈活修改程序的優點，但存在需要紫外線擦除、較費時間的缺點。在自己做試驗或樣機的研發階段，推薦使用Flash 單片機，它有電寫入、電擦除的優點，使得修改程序很方便，可以提高開發速度。對于初具規模的產品可選用OTP 單片機，它不但能免去較長的產品掩模時間，加快產品的上市時間，而且方便程序的修改，能夠對產品進行及時的調整和升級。

程序存儲器的容量可根據程序的大小確定。對于8位單片機片內程序存儲器的最大容量能達到64KB，不夠時還可以擴展。選用時程序存儲器的容量只要夠用就行了，不然會增加成本。

數據存儲器是程序在運行中存放臨時數據的，掉電后數據即丟失，現在有些型號的單片機提供了EEPROM，可用來存儲掉電后需要保護的關鍵數據，如系統的一些設置參數。

4、運行速度

單片機的運行速度首先看時鐘頻率，一般情況對于同一種結構的單片機，時鐘頻率越高速度越快。

其次看單片機CPU 的結構；采用CISC 結構（集中指令集）比采用RISC 結構（精簡指令集）的速度要慢。就是同一種結構、同一種時鐘頻率的單片機，有時候速度也不一樣，比如Winbond （華邦）公司的W77 系列的51 單片機1個機器周期只要4 個時鐘周期，而一般的51 單片機1個周期是12個時鐘周期，前者的速度是后者的3倍。

在選用單片機時要根據需要選擇速度，不要片面追求高速度，單片機的穩定性、抗干擾性等參數基本上是跟速度成反比的，另外速度快功耗也大。

5、?I/O （輸入/輸出）口

I/O 口的數量和功能是選用單片機時首先要考慮的問題之一，要根據實際需要確定I/O 口的數量，I/O口多余了不僅芯片的體積增大，也增加了成本。選用時還要考慮I/O 口的驅動能力，驅動電流大的單片機可以簡化外圍電路。

51等系列的單片機下拉（輸出低電平）時驅動電流大，但上拉（輸出高電平）時驅動電流很小。而PIC 和AVR 系列的單片機每個I/O 口都可以設置方向，當輸出口使用時以推挽驅動的方式輸出高、低電平，驅動能力強，也使得I/O 口資源靈活、功能強大、可充分利用。當然我們也可以根據I/O 口的功能來設計外圍電路，例如用51 單片機驅動數碼管，我們選用共陽的數碼管就能發揮其輸出口下拉驅動電流大的特點。

6、??定時/計數器（I/O）

大部分單片機提供2～3 個定時/計數器還具有輸入捕獲、輸出比較和PWM （脈沖寬度調制）功能，如AVR 單片機。有的單片機還有專門的PCA （可編程計數器陣列）模塊和CCP （輸入捕獲/輸出比較/PWM）模塊，如PIC 和Philips 的部分中高檔單片機。利用這些模塊不僅可以簡化軟件設計，而且能少占用CPU 的資源。

現在還有不少單片機提供了看門狗定時器（WDT），當單片機“死機”后可以復位。

選用時可根據自己的需要和編程要求進行選擇，不要片面追求功能多，用不上的功能就等于金錢的浪費。

7、??串行接口

單片機常見的串行接口有：標準UART 接口、增強型UART 接口、I2C 總線接口、CAN 總線接口、SPI接口、USB 接口等。大部分單片機有串行接口。在沒有特別說明的情況下我們常說的串行接口，簡稱串口，指的就是UART。

如果系統只用一個單片機芯片時，UART 接口或USB 接口通常用來和計算機或其他芯片通信，不需要和其他設備/芯片通信時可以不用。

SPI接口可用來進行ISP編程，當你沒有編程器時，盡量選用帶這種接口的單片機，當然SPI接口也能用來和其它外設進行高速串行通信。

I2C 總線是一種兩線、雙向、可多主機操作的同步總線，IC 總線是一種工業標準，被廣泛應用在各種電子產品中，如現在的彩色電視機就采用IC 總線進行參數的設置。具有 IC 總線接口的單片機在使用AT24C01 等串行EEPROM 時可以簡化程序設計。

通常情況下使用最多的是UART 接口，其它接口可根據你的需要選擇。

8、??模擬電路功能

現在不少單片機內部提供了A/D 轉換器、PWM 輸出和電壓比較器，也有少量的單片機提供了D/A 轉換器。單片機在集成片內A/D 轉換器的同時，還集成了采樣/保持電路，使用戶容易建立精密的數據采集系統。

PWM 輸出模塊可用來產生不同頻率和占空比的脈沖信號。利用PWM 輸出模塊配合RC 濾波電路即可方便實現D/A 輸出功能。PWM 輸出模塊也可以用來實現直流電機的調速等功能。

單片機內部集成的電壓比較器可以實現多種功能，例如作閥值檢測，實現低成本的A/D 轉換器等。