微控制器是將微型計算機的主要部分集成在一個芯片上的單芯片微型計算機。微控制器誕生于20世紀70年代中期，經(jīng)過20多年的發(fā)展，其成本越來越低，而性能越來越強大，這使其應用已經(jīng)無處不在，遍及各個領域。例如電機控制、條碼閱讀器／掃描器、消費類電子、游戲設備、電話、HVAC、樓宇安全與門禁控制、工業(yè)控制與自動化和白色家電(洗衣機、微波爐)等。
微控制器可從不同方面進行分類：根據(jù)數(shù)據(jù)總線寬度可分為8位、16位和32位機；根據(jù)存儲器結構可分為Harvard結構和Von Neumann結構；根據(jù)內嵌程序存儲器的類別可分為OTP、掩膜、EPROM／EEPROM和閃存Flash；根據(jù)指令結構又可分為CISC(Complex Instruction Set Computer)和RISC(Reduced Instruction Set Computer)微控制器。本文將結合不同指令結構微控制器的發(fā)展及其特性進行論述。 1 微控制器的發(fā)展歷程
Intel公司作為最早推出微處理器的公司，同樣也是最早推出微控制器的公司。繼1976年推出MCS-48后，又于1980年推出了MCS-51，為發(fā)展具有良好兼容性的新一代微控制器奠定了良好的基礎。在8051技術實現(xiàn)開放后，Philips、Atmel、Dallas和Siemens等公司紛紛推出了基于80C5l內核(805l的CMC)S版本)的微控制器。這些各具特色的產(chǎn)品能夠滿足大量嵌入式應用需求?；?0C51內核的微控制器并沒有停止發(fā)展的腳步，例如現(xiàn)在Maxim／Dallas公司提供的DS89C430系列微控制器，其單周期指令速度已經(jīng)提高到了805l的12倍。
基于CISC架構的微控制器除了80C51外，還包括Motorola提供的68HC系列微控制器，這也是大量應用的微控制器系列。
基于RISC架構的微控制器則包括Microchip的PIC系列8位微控制器等。在16位RISC架構的微控制器中，Maxim公司推出的MAXQ系列微控制器以其高性能、低功耗和卓越的代碼執(zhí)行效率，成為許多需要高精度混合信號處理以及便攜式系統(tǒng)和電池供電系統(tǒng)的理想選擇。 2 基于8051內核的COSC微控制器
迄今為止，MCS-51已成為8位機中運行最慢的系列。現(xiàn)在Dallas推出的DS89C430系列產(chǎn)品在保持與80C51引腳和指令集兼容的基礎上，每個機器周期僅為一個時鐘，實現(xiàn)了8051系列的最高吞吐率。一般而言，對于現(xiàn)有的基于8051的應用軟件可以直接寫入DS89C430而無需進行更改。除此之外，DS89C430還在許多其他方面引入了新的功能，從而為具體應用提供了更多靈活性。下面介紹DS89C430不同于8051的功能和特點。
2.1 片內程序存儲器及應用
片內程序存儲器邏輯上分為成對的8 KB、16 KB或32 KB閃存單元，以支持在應用編程。這允許器件在應用軟件的控制下修改程序存儲器，應用系統(tǒng)能夠在執(zhí)行其主要功能的情況下，完成在線軟件升級。DS89C430集成了64 B加密陣列，允許用戶以加密形式查看數(shù)據(jù)，進行程序代碼校驗。
器件支持通過RS-232串口實現(xiàn)在系統(tǒng)編程。在系統(tǒng)編程通過將器件的一個或多個外部引腳設置為某特定狀態(tài)來激活引導加載程序。器件啟動后，開始執(zhí)行駐留于器件內部專用ROM的加載程序。一旦收到一個回車符號，串口就執(zhí)行自動波特率功能，并與主機的波特率同步。如圖1所示是在系統(tǒng)編程的物理連接．簡單的引導加載程序接口允許使用幾種方法來實現(xiàn)PC機與目標微控制
器間的通信。最簡單的方法是使用Dallas的微控制器工具包(MTK)軟件．它具有高度前端特征，簡化了目標配置，上傳、下載代碼以及特殊功能配置等任務操作。 ;
2.2 雙數(shù)據(jù)指針
8051微控制器是通過MOVX指令來訪問片外數(shù)據(jù)空間的，用MOVX@DPTR指令可訪問整個64 KB的片外數(shù)據(jù)存儲器。傳統(tǒng)的8051只有一個數(shù)據(jù)指針DPTR，要將數(shù)據(jù)從一個地址移到另一個地址非常麻煩。DS89C430則具備雙數(shù)據(jù)指針DPTR0和DPTRl，因此軟件可以使用一個指針裝載源地址，另一個指針裝載目的地址。DPTR0的SFR地址與805l相同(82H和83H)，因此使用該指針時源代碼無需更改，DPTRl位于84H和85H地址。所有與數(shù)據(jù)指針相關的操作都使用活動數(shù)據(jù)指針，活動指針通過控制位SEL選擇。每個指針還各有
一個控制位，決定INCDPTR操作是遞增還是遞減數(shù)據(jù)指針值。
在拷貝數(shù)據(jù)塊時，與使用單數(shù)據(jù)指針相比，雙數(shù)據(jù)指針可以節(jié)省大量代碼。用戶通過轉換SEL位來轉換活動數(shù)據(jù)指針，其中一種方法可通過執(zhí)行INCDPS指令來實現(xiàn)。對于這些大的數(shù)據(jù)塊拷貝，用戶必須頻繁執(zhí)行該指令來轉換DPTR0和DPTRl。為了在節(jié)省代碼的同時提高運行速度和效率，DS89C430又包含了一個轉換選擇位 (TSL)，來確定執(zhí)行MOVX指令時硬件是否自動轉換SEL位，這樣就可以省去INCDPS指令并進一步提高運行速度。
大的數(shù)據(jù)塊拷貝需要源指針和目的指針逐字節(jié)尋址數(shù)據(jù)空間，傳統(tǒng)的方法是通過使用INCDPTR指令來增加數(shù)據(jù)指針。為了進一步提高數(shù)據(jù)傳輸速率，引入了自動增減控制位(AID)，用以確定執(zhí)行MOVX指令時，是否會自動增減活動指針值。表l為各種情況下DS80C320和DS89C430進行64B數(shù)據(jù)塊傳輸時的速度