用8位单片机能通过软件实现外设功能吗？

用8位单片机能通过软件实现外设功能吗？

您听说过每秒钟运行速度1亿次的8位单片机(MCU)吗？您可能为提高您的系统速度而不得不改用16位的单片机或用DSP。当您在设计您的系统时您可能需要多个串口，几路A/D和D/A，或一个红外数据收发器，最好还能有一个I2C/SPI串行外围接口，但您可能很难找到一个合适的单片机满足您的要求。如果采用SX系列超高速单片机，这些外部电路可以根据您的系统要求随时添加进您的单片机，而不会额外增加您的成本。

SX系列超高速单片机是美国SCENIX公司推出的，它的结构和指令与普通的单片机类似，但它利用其高速性能打造了一个单片机系统的全新概念“虚拟外设”。它把许多单片机会用到的功能通过模块化的软件来实现。由于这种软件模块相对独立，结构明晰，入口和出口参数已经定义好了，开发者无须知道模块是如何实现的，只需把需要的模块加到应用程序中去即可。

SCENIX公司为什么会想到这个主意呢？在8位嵌入式单片机领域中，单片机处理器的结构与20年前仍差不多，但是更加小巧，芯片上也集成了更多的外设功能和各种存储器，尺寸也更小。但是，如果将各种应用所需的功能都放在单片机内部便会使芯片面积增大，制造成本太高。通常，设计人员只能通过修改现有设计和重造掩膜，增加所需外设功能的硅片，才能增加单片机的功能，以满足不同领域应用的需要。而且，单片机的供应商为满足特定应用对不同性能的需要，必须制造同一器件的不同变体。例如，用于电视机遥控的单片机采用8位核心，外围硅片实现片内ROM和RAM、大量可编程I/O口、时钟产生电路和用于红外（IR）接口的通用异步收发器（UART）。相同的处理器核心增加了I2C接口就可用于录像机和摄像机。其它应用可能需要增加通信功能等等。

也有人尝试用处理器的部分能力来实现软件外设功能，但是，8位单片机的吞吐量通常限制了软件外设的使用。尽管有时在单片机中也加入一两种软件外设功能，但这些功能必须是简单的、吞吐量较低的而且对时间不敏感的，而复杂外设和高吞吐量外设功能仍需以硬件实现。例如，8位单片机的平均吞吐量接近4MIPS（每秒百万指令），用软件实现100kHz后台定时器约需要1.0MIPS吞吐量，19.2kbps的UART约需要1.5MIPS，(((模数转换器（ADC）约需5MIPS。这些功能占用单片机资源太多，往往只能通过硬件来实现。一些简单的功能，如I2C/SPI/MICROWIRE串行接口则可以通过软件来实现，许多工程师经常用软件实现低速UART作为硬件UART的补充，满足双UART的需要。但是如果需要高速或多软件UART，普通单片机就显得有点力不从心了，更别说A/D转换器、电机控制器和双音多频（DTMF）检测等其它功能了。对于那些实时性比较强或需要中断来实现的外围电路，普通的单片机由于速度和其中断响应的不可预见性而应用受到限制。