微 控制器

8位MCU已用于消费电子

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8位微 控制器已用在消费电子产品

亚洲各微 控制器制造商己经出口多种产品。出口市场为另 外一些亚洲国家、美国以及许多欧洲国家。但实际上都来自同一个来源——日本。

近来,随着制造商生产更先进的产品,8位器件己经 进人消费电子领域,而传统上这应是4位微 控制器的市 场。虽然用户对微 控制器已逐渐有专用的设想,但是4位 和8位微 控制器仍然是高度灵活多用的。

曰本生产的8位微 控制器,有一半以上是 用于工业和专业设备的,但是由于消费电子产品对微控制 器的需求日殷,制造商预期先进的8位微 控制器的需求, 亦会日益增长。随着汽车工业不断在汽车制造中使用电子 技术,汽车己经成为微 控制器的一个很有前景的领域。另 一方面,与制造商的预期相反,市场对16位微 控制器的 需求仍不迫切。

封装的型款不断增加,并且日本制造商正在提供一些 有用的软件,作为设计辅助工具。

日本各公司的产量不断增加,有些制造商的产品己经 供不应求,这种现象在去年已有迹象。

南朝鲜的微 控制器工业,在消费电子用 的4位CMOS微 控制器方面进展良好。南朝鲜两家最大 的制造商,都正在积极开发8位微 控制器。其中一家公司 计划于今年年底,在国际市场上推出8位产品,在开发计划方面较另一家稍为领先。由于业务兴旺,受访的两家南朝鲜制造商都在扩展生产能力。

南朝鲜制造的微 控制器应用范围正在扩大,从玩具、 家用电器和音响影视设备,发展到更先进的医疗设备、测 量设备和彩色电视机。

台湾本地的微 控制器工业仍处于萌芽阶 段,但今年可以看见第一款台湾自己开发的8位微 控制器 出现,它是使用CMOS技术的,其体系结构在速度方面 较标准体系结构产品为优。一家美国公司在先进技术方面 给予协助,使这家公司在开发计划上得以领先。

但是,现时各跨国公司在台湾都有各自的渠道生产低 档微 控制器,用于电视机、盒带录象机、组合摄录机、遥 控装置和收音机,并且更多的是在台湾销售由世界各个生产中心制造的产品。受访的跨国公司去年在微 控制器方面 有优异的增长,预期在1990年也有相同的表现,营业额 可能成倍增长。

日本

需求强劲品种繁多

日本可以供应品种繁多的4位、8位和16位微 控制器。 4位微 控制器仍广泛用于消费电子产品和低档办公自动化 设备,包括彩色电视机、盒带录象机、游戏机和电话系 统,这些领域的需求预期将继续强劲。这些产品采用制造 商的原体系结构,所以和其他产品不兼容。

一半以上的8位微 控制器用于工业和信息产品,例如 微型计算机、复印机、图文传真机、打印机和其他辨公室 设备。近来由于消费电子制造商提高产品水平和推出日益 先进的设备,8位微 控制器已更多用于消费电子产品。

在最初,日本半导体制造商生产的8位微 控制器,只 是作为美国供应商的第二货源,但现时日本己经生产自己 产品,例如CMOS器件。对16位微 控制器的需求虽然 预期增长,但实际上仍然平缓。

日本制造的微 控制器大部份出口到东南亚、美国和欧 洲。制造商指出,来自跨国公司在亚洲生产基地的竞争很 激烈,但价格还保持稳定。

Fujitsu Ltd在1935年便开始经营,是计算机、数据处理 ‘设备、电讯设备和系统、半导体和其他电子元件的主要供 应商。资本额为13.9亿美元,职工超过50,000名。上一 财政年度的营业总额为143.2亿美元,电子元件占总额的13% 。

大约在15年前开始制造微 控制器,供应多种4位和 8位产品,包括高度灵活的和传统的器件。所有产品都是 Fujitsu自行设计生产的。传统的4位微 控制器主要是用 于消费电子产品,但也有用于通讯和工业电子产品领域 的。

有3族向上兼容的产品:低档的MB88200、标准的 MB8850和高性能的MB88500。它们的特别功能包括: 具有模数转换器、数模转换器、液晶显示器驱动器、真空 荧光显示(VFD )驱动器、PLL、多输人输出端口和 可编程逻辑阵列。其他的特性包括任选的特别掩模功能和 输出电路配置。大多数器件可以为精密石英晶体、陶瓷谐振器或低价RC振荡器进行掩模编程。

这些4位产品的设计和配置,可以在芯片上制成多种 组合的ROM/RAM ,容量范围在8192 X 8位ROM和 256 X 4位RAM。标准型的速度是0.5兆赫到2或3兆赫。然而,通过使用片上预定标器,可以使外部频率提高一倍而无需改变内部时钟频率。

Fujitsu的CMOS微 控制器有许多种封装,包括标准 DIP封装,分16、20、28或42脚;塑料热缩DIP封 装,分28、42、或64脚;塑料扁平封装,分16、 24、48、64或80脚;陶瓷组件,分28、42、64或 80脚。

MB88563-PF型是高档系列产品,特点是包括 PLL、模数转换器、液晶显示器控制器/驱动器以及 VFD驱动器,封装方式是80脚方形扁平封装(QFP 和 SOP)。

Fujitsu为大多数4位集成块提供外部背负式 EPR0M原型/评价器件,以及一系列评价板,用来辅 助设计开发。也提供交叉汇编程序和主机仿真软件,可在 标准开发系统或微型计算机上运行。还供应用于相同系列 的一次可编程装置,方便板上评价和初期试生产。

另外,还提供MB2115系列开发工具,包括一个独 立系统,具有电路中仿真和OTP以及EPROM编程功 能。通常用于主计算机。对每个微 控制器,供应一个 DUE板连同适配器单元,用于特别功能,例如髙压和数 模端口。

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日本生产的微 控制器

3个8位微 控制器系列是:MBL8041A、MBL8048 和MBL8051。它们主要用于工业设备,也逐渐在汽车工业中流行使用。

Fujitsu提供文件和软件,方便用户代码的生成、汇编和仿真。发言人指出,ROM码必需连同数据发布表一 起提交,这种表是Fujitsu提供的。由用户填报必需的掩 模任选件、封装标志、产品交货期、数量和其他有关数 据。

虽然市场对专用微 控制器的需求强劲,但Fujitsu自 1986年以来便销售高度灵活的4位和8位微 控制器。它们适用于嵌入式控制器。

MB89710系列是8位微 控制器,设计用于高速实时 控制器。MB89713型和MB89715型的设计,采用一个 高效16位中央处理单元(CPU )核心,连同一个8位 数据总线(称为FMC-8族CPU核心)的方式,有一个 有效的指令集和高速嵌套中断能力。它们有一组基本资 源:8K X 8 位 /16K X 8 位掩模 ROM ;260 X 8 位 /516 X 8位SRAM (静态随机存取存储器);53条输 人/输出线;监视定时器;11个源,三个可编程优先级 嵌套中断;以及8兆赫时钟发生器。

它们还具有附加特定资源的特性,具备实时输人/ 输出端口;脉码调制/定时器组件(配置成8位X2通 道或16位X 1通道);UART组件,具有全双工串行 通讯能力;以及用于输入/输出扩展的串行接口。这些 器件是采用硅栅CMOS工艺制造,封装方式是64脚 DIP 式 64 脚 QFP。

除了这些掩模ROM型产品外,Fujitsu还供应外部 ROM型款,背负式评价器件以及OTP/EPROM型产品。制造商可以供应开发工具。

发言人说:“由于MB89710系列具有综合特性,特 别适用于高速实时应用。例如打印机、膝上型计算机、图 文传真机、复印机、汽车仪表以及伺服控制器。”

最大市场在东南亚,产品亦出口到欧洲和美国。发言 人说:“竞争己经非常激烈,但价格表现稳定。”

Hitachi Ltd (日立)在1920年成立,是生产消费电子产 品、商业电子产品和工业电子产品的主要公司,资本额为 15.93亿美元。上一个财政年度的综合营业额为231亿美 元,电子器件占总额的4%。职工人数超过76,000名。

日立生产微 控制器己经有10年历史,现时在东京和 群马县的工厂生产4位和8位微 控制器。产量持续上升。 没有在海外生产微 控制器的计划。

先前也生产8位微 控制器,但只是作为美国公司的第 二货源,该公司积极推销自己的8位微 控制器,H8系 列。这种系列有两个基本型号:H8/500和H8/300型。

H8/532型是日立推出的第一种8位产品,属于H8/ 500系列。它的最小指令执行时间是200毫微秒,用一个 16位CPU控制;16位乘法/除法指令的高速执行时间 为2.3到2.6毫微秒;采用一个通用寄存器体系结构来高效执行高级语言;有一个指令集可支持C语言。并支持 一个1兆字节地址空间,可以处理大量数据。

微 控制器内设一个具有32K存储容量的PROM。它 是以零换向时间(ZTAT )概念为基础设计的。用户可 以用一个标准的PROM写人器来为PROM编程序, 便减少系统开发所需时间,并且使得H8/532可以快速适 应不同技术规格的设备。

随着电子产品的市场寿命越来越短,ZTAT器件由 于它的灵活性而更经济,在近年来发展很快。发言人说’ 其他微 控制器制造商正在把相同的概念应用在他们的新型 产品中。

H8/532的其他特性包括,1K字节RAM,8个多 用途的多功能定时器,一个10位高分辨率模数转换器以 及一个数据传输控制器,后者的作用是减少整套外围设备 加在CPU上的负担。

H8/532的用途包括:伺服马达和电子乐器的控制, 需要高速CPU计算的设备,汽车马达控制系统,以及其 他需要大容量ROM或全部外围功能的系统。

封装形式有:84脚PLCC (用于ZTAT/掩模 ROM型),80脚QFP ( ZTAT/掩模ROM型)或者 有窗的84脚LCC封装(EPROM型)。

为适应有效的软件开发环境,配备了 C编译程序、 汇编程序、连接编辑程序,库管理程序和模拟程序/调 试程序。配合广泛使用的通用工作站和微型计算机共同使 用。在硬件支援方面,有一个功能强大的H8ASE仿真 器,用于调试。

H8/330型是日立的H8/300系列高性能单片微控制 器中的第一款。CPU内设一组16个8位通用寄存器, 一个程序计数器和一个条件码寄存器。CPU有一组57 条2位和4位基本指令。这指令集给出一个简单、精简、 类似RISC的结构。

一条16位数据总线把CPU和片上ROM/RAM连 接起来,连同一种流水作业功能,使得这种器件可以在 10兆赫频率下,以0.2微秒的速度执行指令。

这种ZTAT器件内置一个512字节RAM和16K字 节PROM,可以由用户用一个通用PROM写人器来编 程。

它的外部功能包括:一个16位自由运行定时器,2 个8位定时器和2个脉宽调制定时器;串行通讯接口 ; 8 位模数转换器;15字节双端口 RAM ; 66个输人输出端 口 ; 28个中断源;以及3种低功耗方式。有3种封装形 式,包括80脚QFP、84脚有窗LCC和84脚PLCC。

H8/310型的尺寸是5毫米X 5毫米,是设计用于集 成电路卡的。它的核心是基于日立的独特体系结构的 H8/300 CPU。具有16个8位通用寄存器和一个类 RISC指令集,用于高速操作。用于数据处理和数据传输 的最大ISO规定时钟速度是5兆赫,最小指令执行时间 是0.4微秒。这个器件还包括8K字节EEPROM,10K 字节ROM,256字节RAM以及一个高水平安全系统, 用于保护片上EEPROM和掩模ROM,防止未获授权者 擅用。

提供多种支持工具,从编程到调试,全都具备。软件包括H8/300 C编译程序、H8/300汇编程序、配备库管 理程序、装人模块和转换器的连接编辑程序,以及H8/ 300模拟/调试程序。它的硬件是H8/310自适应系统评 价器。

这种8位集成块先前大多数用于工业用途,随着制造 商提高产品品质,它在消费品电子产品中的用途亦日益增 加。

日立供应多种型号的4位微 控制器。其中包括 HMSC400系列,是该公司自行开发的,有掩模ROM格 式和ZTAT格式。用途包括音响设备、多功能电话、显 示系统和调谐器。这些4位器件,特别是用于电话设备 的,仍占日立出口业务的颇大部份。

发言人说,日立的报价稳定。

Philips Components是Philips集团的成员,集团总部设 在荷兰的艾恩德霍芬,Philips集团是全欧洲以及全世界 最大的电子和元件制造商之一。Philips Components生产微 控制器已有10年经验,它在台湾、日本、联邦德 国、瑞士和美国设有制造厂,生产广泛品种的电子元件。

它的微 控制器在全世界销售。在上一财政年度,8位 型号的销售额增加了 5到10%。亚洲的业务特别兴旺, 在一些地区增长了 20%。在美国的销售增长了 5到 10%。但是在欧洲则只能保持平稳。

该公司的微 控制器都是8位器件,适合许多用途,包括电视机、电话、汽车、键盘、液晶显示器和办公自动化 设备。发言人说,用于电视机和电话设备的微 控制器在亚 洲需求很大。

PCA84C640系列是设计用于电视机的调谐和控制 的,有多种任选件。它内置一个8位CPU、64K字节 ROM、128字节RAM、1C总线接口、18条准双向输 人/输出线?、14位PWM模拟式控制和AFC输人、5 个6位PWM模拟式控制输出和一个双线16字符屏上显 示方式。采用热缩42脚DIL封装。

PCD3346型是一种用于电话的微 控制器,具有一个 256 字节 EEPROM、1C 总线、4K 位 ROM、 128字节RAM、20条输人/输出线以及采用28脚DIL 或SO封装。

PCF83C552型用于汽车马达的微 控制器,其特点 是:8K字节ROM、UART、3个16位定时器、15 个中断、8个10位模/数转换器、监视定时器、2个8 位PWM输出、1C总线和24条输入/输出线。它采用 68脚PLCC封装。

S87C751型是一种通用微 控制器,采用1C总线,具 有1个16位定时器、监视定时器、5个中断、1C总 线、2K位ROM、和19条输入/输出线。它采用24脚 DIP封装。

发言人对微 控制器的前景乐观。他预期:“用于彩色 电视机和电话设备的型号,继续需求旺盛。随着汽车制造 商在汽车上采用更多的电子技术,它在汽车马达上的用途 亦在扩展。在办公自动化领域,则需要更先进的微 控制器。”

南朝鲜

销售良好加强产品研制

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南朝鲜GoldStar明年将研制8位微 控制器出口海外市场

南朝鲜的两家主要微 控制器制造商在坚实的国内市场的基础上,现正渗人海外市场,特别是东南亚、美国和欧洲。 他们积累了半导体技术的经验,有助于提高他们在海外竞 争的能力。

这些庞大电子集团的子公司,都有能力大量投资在研究开发工作。市场对微 控制器(特别是8位型)的强劲需 求,使他们认为这种投资是必需的。然而,在南朝鲜,8 位型还处于开发阶段。

最近,南朝鲜的4位微 控制器销售良好,它们采用 CMOS技术,主要用于音响影视设备,包括CD和DAT 播放机、遥控控制器、家用电子设备和玩具。

Samsung Electronics Co. Ltd 是 Samsung 集团的成员,在 1969年成立,专长生产半导体和消费电子产品。它的半 导体部门生产3,000多种半导体产品,包括RAM、 ROM、晶体管、微程序控制装置以及微 控制器。

该公司在80年代初期开始生产微 控制器,现时有3 间工厂进行生产,分别设在Kiheung 、Kumi和 Pecheon工业区。有52名研究开发工程师从事半导体的 研究开发工作。

在12个月前该公司已计划在香港设立一个设计室。 该设计室的设备有MDS设施、程序调试设施和计算机’ 现已全面营运。

现时生产4位产品,它们传统上用于系统控制器和定 时器、盒带录象机调谐器和定时器。新推出产品用于车速 表、测量仪器、医疗仪器和彩色电视机。

在1987年开始出口,市场是美国和欧洲。OEM出 口占总产量大约20%。今年预期有30%的产品出口。 Samsung Electronics在198 9年的半导体总营业额大约 是10亿美元,较1988年增长28%。今年目标是14亿美 元。

发言人说,微 控制器是用于制造增值设备的,它受南 朝鲜園升值的影响较电子工业的其他部门小。然而,在去 年末南朝鲜圜稳定时,出口销售便有增长。当今年末8位微 控制器正常生产后,Samsung Electronics的生产能力 便提高。

所提供的4位微 控制器包括KS5 1400、KS5 1500、KS5 1600 和 KS5 1700。其中 KS5 1400 和 KS5 1500都是CMOS硅栅4位产品,是当地市场最畅销产 品。

KS5 1400上的ROM指令控制数据输人、数据输 出、数据存储和数据处理。数据处理在ALU中进行。K (或D )输人的数据进人AU,存储在累加器中。累加 器的输出转到P输出寄存器(PR )、RAM、Y寄存 器(YR )和AU输人。输出通道有一个P输出端口和 一个S输出端口。P输出从5数据位译码成8数据位, 并且服务许多种用途,因为译码器有一个用户编程的逻辑 阵列(PLA )。

KS5 1400/1500系列的16个S输出中的每一个都有 一个单独的闩锁输出,它可以用指令来置定或重调。相同 的型号还有40个基本指令:输人/输出、ROM、位控 制、内部数据传输、算术处理以及转移和调用。发言人 说,8位微 控制器指令将执行256项单独的操作。

KS5 1600是一个CMOS硅栅4位微 控制器系列, 采用SMCS-51核心。有一个ROM、一个RAM和输人 /输出逻辑,用软件控制。ROM的容量是1024位,而 RAM有64字,每字4字节。这个系列的型号是设计用 于发送器的小系统控制器和遥控控制器。

该公司承接定制编程。图纸确认后60天可交样品。 小容量器件的编程需要60天,大型器件需要120天。定 制产品的最低订购量是每月10,000只。交货期为收到信 用证后的45到60天内。

GoldStar Co. Ltd 是 Lucky/GoldStar 综合电子集团的成 员,在1988年和日本的日立合作开始生产微 控制器。微 控制器在本地市场出售,供间接出口。直接出口将在今年 下半年开始。

由于GoldStar生产微 控制器较Samsung稍后, GoldStar的开发工作亦稍落后于Samsung。现时有12 名研究开发工程师从事8位微 控制器的开发,据市场部的 发言人说,GoldStar将在明年在海外市场推出这种产品。

4位微 控制器的主要用途包括盒带录象机、汽车立体 声收音机、风扇、电热器和洗衣机。

SMCS 404C/CL/AC型的特性是:高生产率的软件 体系结构,加强的外部功能,快速的指令执行和支持工 具。特点是低功耗和CMOS处理。

定制程序在图纸确认后60天内可提供。交货期为收 到信用证后的45到60天内。没有最低订购量要求。

台湾

仍处于开发阶段

台湾的微 控制器工业仍在开发阶段。这个行业现时由一个 跨国公司的几个生产厂,和一个设计微 控制器的本地集成电路设计所组成。在一块单芯片上集成极多的功能,包括 存储器。这种技术在亚洲由日本控制,台湾仍然未能掌 握。

台湾亦面对软件技术的困难。软件部门缺乏用来控制 集成块的技术,妨碍硬件工业的发展。但是,随着这个工 业向制作片上工艺发展,台湾制造商已经决定向这个方向 努力。

Syntek Design Technology Ltd 在 1982 年成立,据称它是 在台湾建立的第一家集成电路设计所。主要设计线性和数 字式定制集成电路,但也开发自己的微 控制器,打算不久 进行生产。该公司市场部的一个发言人说:“我们已掌握 微 控制器技术知识,并且希望今年推出自己的微控制 器。”

资本额是540万美元。1988年的销售额为1,540万 美元,198 9年预期将达到2,300万美元。有职工150 名。

Syntek已设计出一种8位CMOS微 控制器,它包括 32字节RAM、12个双向输人/输出、51_2 X 12位掩 模ROM和8位ALU (算术逻辑单元)。采用一种12 位RISC指令总线,由于指令的流水作业,它的速度为标 准体系结构的5倍。这种结构可以执行实时算法。

时钟频率从25千赫到20兆赫,选择低价的电阻电容 或晶体振荡器。待用电流是1微安,在指令速度为125微 秒时的工作电流是35微安,2微秒时为2.5毫安,200 毫微秒时为30毫安。其他特点包括:一个8位实时时钟 计数器,带任选的8位可编程预定标器;自由运行的监视 定时器;振荡器启动定时器,以及低价的采用微型计算机 的软件开发系统。

这器件采用18脚DIP。用于汽车、家庭保安系统、 通讯设备和微型计算机。

Syntek的设计有大约70%采用CMOS,其余用 NMOS。发言人说,该公司还为未来的微 控制器集成块 进行BiMOS设计。他说:“我们己经研究BiMOS,但 是台湾并不具备这种工艺的技术。然而,Syntek己经和 一家美国公司组成一家合资企业,可以获得PS/2、 VGA和图象处理的技术。”

Syntek 委托 Taiwan Mask Company 生产掩模,而制造和装配则由本地公司承担。器件制成后便在新竹科学 工业园中的一个1,000平方米的工厂中试验和存储。有25 名品质管理检验员,使用Sentry计算机试验系统。

产品大约有30%出口。日本占10%,香港占20%。

Syntek的研究开发工作部门有40名ASIC设计工程 师。另外,有40名工程和技术人员负责试验和销售支持 工作。

Philips Taiwan Ltd在1985年建立了集成电路部门,是作 为荷兰Philips总部的地区设计所。随后在1988年Phi?lips 在台湾设立了一个集成电路销售中心。

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Philips预计今年会有600%的增长

发言人说,由于Philips的集成电路部门是一个新的 机构,今年营业额预期较去年增长到600%。但今后目标 是每年增长一倍。

Philips供应50多种微 控制器,是在台湾、瑞士、联 邦德国和美国生产的。台湾制造的微 控制器用于消费电子 产品,例如电视机、盒带录象机、摄录组合机、遥控装置 和收音机。

PCF84C640型适用于电视机调谐和遥控控制器,其 特点是具有一个6位双向输出。这种器件有6K字节 ROM和128字节RAM。采用一个84CXX指令集。

PCF84C853型适用于激光唱机,它具有一个16位定 时器、8K字节ROM和64字节RAM。采用一个84CXX指令集。

PCF80C552型适用于汽车。它有3个16位定时器、 15个中断、8个10位ADC输人和2个8位PWM输 出。它使用256字节RAM和一个80C51指令集。

集成电路部门有职工45名,其中20名从事设计。今 年将再聘用5名工程师,所用设计设备是Sun和Apollo 的CAD工作站以及Mentor Graphics系统和自己的 CAD软件。

Philips在高雄的工厂有职工3,000名,从事装配和 封装。该公司在台湾制造的所有微 控制器全部出口。亚洲 各国占50%,欧洲35%,美国占其余15%。

发言人说,客户定购可以有3种选择:第一是订购 Philips的标准微 控制器连同Philips的软件,提供现货样 品供试用和批准,而大量生产要90天时间。

第二是客户也可以把自己的软件用在Philips的微控 制器上。设计时间需要90天:30天用来确定软件技术规格;60天用来设计并且把软件装入集成块上。

第三种方法是向客户提供定制设计的集成块。这需要 最多18个月时间:90天用来完成技术规格,6个月用来 设计。试验和品质管理另外需要180天。

Philips对最低订购量的要求分别是:标准微控制 器,5,000只;定制设计微 控制器,200,000只。

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