0、前言

單片機(jī)選型是一件重要而費(fèi)心的事情，如果單片機(jī)型號選擇合適，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性，可靠性較高；否則易造成經(jīng)費(fèi)高，系統(tǒng)性能到不到要求。因此掌握并正確運(yùn)用單片機(jī)選型原則，選擇出最能適用于應(yīng)用系統(tǒng)的單片機(jī)，保證單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)有最高的可靠性,最優(yōu)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(diào)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(wǎng)口、USB通訊等，具體數(shù)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(jī)，首先也是最重要的一點(diǎn)就是考慮功能要求，即設(shè)計的對象是什么，要完成什么樣的 任務(wù)，再根據(jù)設(shè)計任務(wù)的復(fù)雜程度來決定選擇什么樣的單片機(jī)。

在單片機(jī)的性能上有很多要考慮的因素，比如中斷源的數(shù)量和優(yōu)先級、工作溫度范圍、有沒有低電壓檢測功能、單片機(jī)內(nèi)部有無時鐘振蕩器、有無上電復(fù)位功能等等

3、存儲器

單片機(jī)的存儲器可分為程序存儲器（ROM）和數(shù)據(jù)存儲器（RAM）。

程序存儲器是專門用來存放程序和常數(shù)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(chǎn)的產(chǎn)品，如使用到彩色電視機(jī)等家電產(chǎn)品中的單片機(jī)就采用這種方式，只要用戶把應(yīng)用程序代碼交給半導(dǎo)體制造廠家，在生產(chǎn)相應(yīng)的單片機(jī)時將程序固化到芯片中，這種芯片一旦生產(chǎn)出來，程序就無法改變了。

采用EPROM 的單片機(jī)具有可以靈活修改程序的優(yōu)點(diǎn)，但存在需要紫外線擦除、較費(fèi)時間的缺點(diǎn)。在自己做試驗(yàn)或樣機(jī)的研發(fā)階段，推薦使用Flash 單片機(jī)，它有電寫入、電擦除的優(yōu)點(diǎn)，使得修改程序很方便，可以提高開發(fā)速度。對于初具規(guī)模的產(chǎn)品可選用OTP 單片機(jī)，它不但能免去較長的產(chǎn)品掩模時間，加快產(chǎn)品的上市時間，而且方便程序的修改，能夠?qū)Ξa(chǎn)品進(jìn)行及時的調(diào)整和升級。

程序存儲器的容量可根據(jù)程序的大小確定。對于8位單片機(jī)片內(nèi)程序存儲器的最大容量能達(dá)到64KB，不夠時還可以擴(kuò)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(shù)據(jù)存儲器是程序在運(yùn)行中存放臨時數(shù)據(jù)的，掉電后數(shù)據(jù)即丟失，現(xiàn)在有些型號的單片機(jī)提供了EEPROM，可用來存儲掉電后需要保護(hù)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，如系統(tǒng)的一些設(shè)置參數(shù)。

4、運(yùn)行速度

單片機(jī)的運(yùn)行速度首先看時鐘頻率，一般情況對于同一種結(jié)構(gòu)的單片機(jī)，時鐘頻率越高速度越快。

其次看單片機(jī)CPU 的結(jié)構(gòu)；采用CISC 結(jié)構(gòu)（集中指令集）比采用RISC 結(jié)構(gòu)（精簡指令集）的速度要慢。就 是同一種結(jié)構(gòu)、同一種時鐘頻率的單片機(jī)，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(jī)1個機(jī)器周期只要4 個時鐘周期，而一般的51 單片機(jī)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(jī)時要根據(jù)需要選擇速度，不要片面追求高速度，單片機(jī)的穩(wěn)定性、抗干擾性等參數(shù)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(shù)量和功能是選用單片機(jī)時首先要考慮的問題之一，要根據(jù)實(shí)際需要確定I/O 口的數(shù)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(qū)動能力，驅(qū)動電流大的單片機(jī)可以簡化外圍電路。

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

6、??定時/計數(shù)器（I/O）

大部分單片機(jī)提供2～3 個定時/計數(shù)器還具有輸入捕獲、輸出比較和PWM （脈沖寬度調(diào)制）功能，如AVR 單片機(jī)。有的單片機(jī)還有專門的PCA （可編程計數(shù)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(jī)。利用這些模塊不僅可以簡化軟件設(shè)計，而且能少占用CPU 的 資源。

現(xiàn)在還有不少單片機(jī)提供了看門狗定時器（WDT），當(dāng)單片機(jī)“死機(jī)”后可以復(fù)位。

選用時可根據(jù)自己的需要和編程要求進(jìn)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(fèi)。

7、??串行接口

單片機(jī)常見的串行接口有：標(biāo)準(zhǔn)UART 接口、增強(qiáng)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(jī)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(tǒng)只用一個單片機(jī)芯片時，UART 接口或USB 接口通常用來和計算機(jī)或其他芯片通信，不需要和其他設(shè)備/芯片通信時可以不用。

SPI接口可用來進(jìn)行ISP編程，當(dāng)你沒有編程器時，盡量選用帶這種接口的單片機(jī)，當(dāng)然SPI接口也能用來和其它外設(shè)進(jìn)行高速串行通信。

I2C 總線是一種兩線、雙向、可多主機(jī)操作的同步總線，IC 總線是一種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，被廣泛應(yīng)用在各種電子產(chǎn)品中，如現(xiàn)在的彩色電視機(jī)就采用IC 總線進(jìn)行參數(shù)的設(shè)置。具有 IC 總線接口的單片機(jī)在使用AT24C01 等串行EEPROM 時可以簡化程序設(shè)計。

通常情況下使用最多的是UART 接口，其它接口可根據(jù)你的需要選擇。

8、??模擬電路功能

現(xiàn)在不少單片機(jī)內(nèi)部提供了A/D 轉(zhuǎn)換器、PWM 輸出和電壓比較器，也有少量的單片機(jī)提供了D/A 轉(zhuǎn)換器。單片機(jī)在集成片內(nèi)A/D 轉(zhuǎn)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(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

PWM 輸出模塊可用來產(chǎn)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(shí)現(xiàn)D/A 輸出功能。PWM 輸出模塊也可以用來實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的調(diào)速等功能。

單片機(jī)內(nèi)部集成的電壓比較器可以實(shí)現(xiàn)多種功能，例如作閥值檢測，實(shí)現(xiàn)低成本的A/D 轉(zhuǎn)換器等。

9、?工作電壓、功耗

單片機(jī)的工作電壓最低可以達(dá)到1.8V，最高6V，常用的單片機(jī)工作電壓為4.5V～5.5V，低電壓系列為2.7V～5.0V或2.4V～3.6V。選用時根據(jù)供電方式確定。

單片機(jī)的功耗參數(shù)主要是指正常模式、空閑模式、掉電模式下的工作電流，用電池供電的系統(tǒng)要選用電流小的產(chǎn)品，同時要考慮是否要用到單片機(jī)的掉電模式，如果要用的話必須選擇有相應(yīng)功能的單片機(jī)。

10、封裝形式

單片機(jī)常見的封裝形式有：DIP （雙列直插式封裝）、PLCC （PLCC 要對應(yīng)插座）、QFP （四側(cè)引腳扁平封裝）、SOP （雙列小外形貼片封裝）等。

做實(shí)驗(yàn)時一般選用DIP 封裝的，如果選用其它封裝，用編程器編程時還配專用的適配器。如果對系統(tǒng)的體積有要求，如遙控器中用的單片機(jī)，往往選用QFP和SOP封裝的。

11、抗干擾性能、保密性

選用單片機(jī)要選擇抗干擾性能好的，特別是用在干擾比較大的工業(yè)環(huán)境中的尤應(yīng)如此。單片機(jī)加密后的保密性能也要好，這樣可保證你的知識產(chǎn)權(quán)不容易被侵犯。

12、單片機(jī)的可開發(fā)性

這也是一個十分重要的因素。所選擇的單片機(jī)是否有足夠的開發(fā)手段，直接影響到單片機(jī)能否順利開發(fā)，以及開發(fā)的速度。對于被選擇的單片機(jī)，應(yīng)考慮下列問題。

13、開發(fā)工具、編程器

有沒有集成的開發(fā)環(huán)境，在支持匯編語言的同時是否支持C 語言，使用C 語言可加快你的開發(fā)進(jìn)度， 另外C語言的移值性也好。

你所選用的單片機(jī)有沒有編程器支持，或能否采用ISP編程。

14、開發(fā)成本

你選擇的單片機(jī)對應(yīng)的編程器、仿真器價格是否高，是否要用專用設(shè)備，比如有時單片機(jī)需要選用專用的編程器，這樣你的開發(fā)成本就高了。

15、?開發(fā)人員的適用性

這也是一個很實(shí)際的問題，如果有兩種單片機(jī)都能解決問題，當(dāng)然選一種你熟悉的品種。在大多數(shù)情況下大家往往優(yōu)先考慮選擇51或STM32系列的單片機(jī)。

一般不選用類似小編在用的較冷門的瑞薩單片機(jī)，除了開發(fā)資料不夠豐富外，廠家的技術(shù)支持服務(wù)也不給力。

15、??技術(shù)支持和服務(wù)

技術(shù)支持和服務(wù)可以從下面幾個方面進(jìn)行考慮。

1、技術(shù)是否成熟
? ?? ? 經(jīng)大量使用被證明是成熟的產(chǎn)品你可以放心使用。

2、有無技術(shù)服務(wù)
? ?? ? 國內(nèi)有沒有代理商和相應(yīng)的技術(shù)支持，網(wǎng)站提供的資料是否豐富，包括芯片手冊，應(yīng)用指南，設(shè)計方案，范例程序等。

16、??單片機(jī)的可購買性

單片機(jī)是否可直接購買到，這是指單片機(jī)能否直接從廠家或其代理商處買到，購買的途徑是否順暢。單片機(jī)是否有足夠的供應(yīng)量，以保證所選擇的單片機(jī)能滿足產(chǎn)品的生產(chǎn)需要。

選擇單片機(jī)，還應(yīng)注意選擇那些仍然在生產(chǎn)中的型號，已經(jīng)停產(chǎn)的單片機(jī)是不能使用的，因?yàn)樗褵o后續(xù)供貨能力，直接影響到產(chǎn)品的繼續(xù)生產(chǎn)和生命力。同時，也會給人以一種過時的感覺，從而影響產(chǎn)品的新穎性。

最好還要看一下所選用的單片機(jī)是否在改進(jìn)之中，顯然，對于準(zhǔn)備推出新版本或有新版本的單片機(jī)，選擇用于應(yīng)用系統(tǒng)或產(chǎn)品具有較強(qiáng)的后勁。

17、??產(chǎn)品價格

這也是一個重要的因素，在其它條件相當(dāng)?shù)那闆r下，當(dāng)然選擇價格低的產(chǎn)品，這樣可以提高性價比。

18、??總結(jié)

根據(jù)上面幾個原則對單片機(jī)進(jìn)行選擇，就可以選擇最能適用于你的應(yīng)用系統(tǒng)的單片機(jī)，從而保證應(yīng)用系統(tǒng)有最高的可靠性、最優(yōu)的性價比、最長的使用壽命和最好的升級換代性。

編輯：黃飛