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凿壁偷光-7大干流单片机优缺点剖析,一文打尽赶忙保藏!

单片机现在可谓是漫山遍野,品种繁复,让开发者们目不暇接,开展也是适当的敏捷,从上世纪80年代,由其时的4位8位开展到现在的各种高速单片机。

各个厂商们也在速度、内存、功用上此伏彼起,良莠不齐。一起涌现出一大批具有代表性单片机的厂商:Atmel、TI、ST、MicroChip、ARM…… 除此之外国内厂商的STC单片机也是可圈可点。

下面为咱们带来51、MSP430、STM32、TMS、PIC、AVR、STC单片机之间的优缺陷比较及功用体现。

51单片机

运用最广泛的8位单片机当然也是初学者们最简略上手学习的单片机,最早由Intel推出,因为其典型的结构和完善的总线专用寄存器的会集办理,许多的逻辑位操作功用及面向操控的丰厚的指令体系,堪称为一代“经典”,为今后的其它单片机的开展奠定了根底。现在在教育场合和对功用要求不高的场合许多被选用。

特色

51单片机之所以成为经典,成为易上手的单片机首要有以下特色:

  • 从内部的硬件到软件有一套完好的按位操作体系,称作位处理器,处理目标不是字或字节而是位。不光能对片内某些特别功用寄存器的某位进行处理,如传送、置位、清零、测验等,还能进行位的逻辑运算,其功用十分齐备,运用起来称心如意。

  • 一起在片内RAM区间还特别拓荒了一个两层功用的地址区间,运用极为灵敏,这一功用无疑给运用者供给了极大的便当。

  • 乘法和除法指令,这给编程也带来了便当。许多的八位单片机都不具有乘法功用,做乘法时还得编上一段子程序调用,十分不便利当。

从内部的硬件到软件有一套完好的按位操作体系,称作位处理器,处理目标不是字或字节而是位。不光能对片内某些特别功用寄存器的某位进行处理,如传送、置位、清零、测验等,还能进行位的逻辑运算,其功用十分齐备,运用起来称心如意。

一起在片内RAM区间还特别拓荒了一个两层功用的地址区间,运用极为灵敏,这一功用无疑给运用者供给了极大的便当。

乘法和除法指令,这给编程也带来了便当。许多的八位单片机都不具有乘法功用,做乘法时还得编上一段子程序调用,十分不便利当。

缺陷

51单片机尽管是经典可是缺陷仍是很明显的

  • AD、EEPROM等功用需要靠扩展,增加了硬件和软件担负。

  • 尽管I/O脚运用简略,但高电平时无输出才能,这也是51系列单片机的最大软肋。

  • 运转速度过慢,特别是双数据指针,如能改善能给编程带来很大的便当。

  • 51维护才能很差,很简略烧坏芯片凿壁偷光-7大干流单片机优缺点剖析,一文打尽赶忙保藏!。

AD、EEPROM等功用需要靠扩展,增加了硬件和软件担负。

尽管I/O脚运用简略,但高电平时无输出才能,这也是51系列单片机的最大软肋。

运转速度过慢,特别是双数据指针,如能改善能给编程带来很大的便当。

51维护才能很差,很简略烧坏芯片。

MSP430单片机

MSP430系列单片机是1996年开端推向市场的一种16位超低功耗的混合信号处理器,给人们留下的最大的亮点是低功耗并且速度快,汇编言语用起来很灵敏,寻址方法许多,指令很少,简略上手。首要是因为其针对实际运用需求,把许多模仿电路、数字电路和微处理器集成在一个芯片上,以供给“单片”处理方案。在低功耗及超低功耗的工业场合运用的比较多。

特色

MSP430单片机其敏捷开展和运用规模的不断扩大,首要取决于以下的特色。

  • 强壮的处理才能,选用了精简指令集(RISC)结构,具有丰厚的寻址方法( 7 种源操作数寻址、 4 种意图操作数寻址)、简练的 27 条内核指令以及许多的模仿指令;许多的寄存器以及片内数据存储器都可参与多种运算;还有高效的查表处理指令;有较高的处理速度,在 8MHz 晶体驱动下指令周期为 125 ns 。这些特色确保了可编制出高效率的源程序。

  • 在运算速度方面,能在 8MHz 晶体的驱动下,完结 125ns 的指令周期;16 位的数据宽度、 125ns 的指令周期以及多功用的硬件乘法器(能完结乘加)相合作,能完结数字信号处理的某些算法(如 FFT 等)。

  • 超低功耗方面,MSP430 单片机之所以有超低的功耗,是因为其在下降芯片的电源电压及灵敏而可控的运转时钟方面都有其独到之处;电源电压选用的是 1.8~3.6V 电压,因此可使其在 1MHz 的时钟条件下运转时, 芯片的电流会在 200~400uA 左右,时钟关断方式的最低功耗只要 0.1uA。

强壮的处理才能,选用了精简指令集(RISC)结构,具有丰厚的寻址方法( 7 种源操作数寻址、 4 种意图操作数寻址)、简练的 27 条内核指令以及许多的模仿指令;许多的寄存器以及片内数据存储器都可参与多种运算;还有高效的查表处理指令;有较高的处理速度,在 8MHz 晶体驱动下指令周期为 125 ns 。这些特色确保了可编制出高效率的源程序。

在运算速度方面,能在 8MHz 晶体的驱动下,完结 125ns 的指令周期;16 位的数据宽度、 125ns 的指令周期以及多功用的硬件乘法器(能完结乘加)相合作,能完结数字信号处理的某些算法(如 FFT 等)。

超低功耗方面,MSP430 单片机之所以有超低的功耗,是因为其在下降芯片的电源电压及灵敏而可控的运转时钟方面都有其独到之处;电源电压选用的是 1.8~3.6V 电压,因此可使其在 1MHz 的时钟条件下运转时, 芯片的电流会在 200~400uA 左右,时钟关断方式的最低功耗只要 0.1uA。

缺陷

  • 或许不太简略上手,不适合初学者入门,材料也比较少,只能跑官网去找。

  • 占的指令空间较大,因为是16位单片机,程序以字为单位,有的指令居然占6个字节,尽管程序表面上简练, 但与pic单片机比较空间占用很大。

或许不太简略上手,不适合初学者入门,材料也比较少,只能跑官网去找。

占的指令空间较大,因为是16位单片机,程序以字为单位,有的指令居然占6个字节,尽管程序表面上简练, 但与pic单片机比较空间占用很大。

STM32单片机

由ST厂商推出的STM32系列单片机,职业的朋友都知道,这是一款性价比超高的系列单片机,应该没有之一,功用及其强壮。其根据专为要求高功用、低成本、低功耗的嵌入式运用专门规划的ARM Cortex-M内核,一起具有一流的外设:1s的双12位ADC,4兆位/秒的UART,18兆位/秒的SPI等等,在功耗和集成度方面也有不俗的体现,当然和MSP430的功耗比起来是略微差劲的一些,但这并不影响工程师们对它的热捧程度,因为其简略的结构和易用的东西再合作其强壮的功用在职业中大名鼎鼎。

特色

STM32单片机其强壮的功用首要体现在:

  • 内核:ARM32位Cortex-M3CPU,最高作业频率72MHz,1.25DMIPS/MHz,单周期乘法和硬件除法。

  • 存储器:片上集成32-512KB的Flash存储器;6-64KB的SRAM存储器。

  • 时钟、复位和电源办理:2.0-3.6V的电源供电和I/O接口的驱动电压;POR、PDR和可编程的电压探测器(PVD);4-16MHz的晶振;内嵌出厂前调校的8MHz RC振荡电路,内部40 kHz的RC振荡电路;用于CPU时钟的PLL;带校准用于RTC的32kHz的晶振。

  • 调试方式:串行调试(SWD)和JTAG接口;最多高达112个的快速I/O端口、最多多达11个定时器、最多多达13个通讯接口。

内核:ARM32位Cortex-M3CPU,最高作业频率72MHz,1.25DMIPS/MHz,单周期乘法和硬件除法。

存储器:片上集成32-512KB的Flash存储器;6-64KB的SRAM存储器。

时钟、复位和电源办理:2.0-3.6V的电源供电和I/O接口的驱动电压;POR、PDR和可编程的电压探测器(PVD);4-16MHz的晶振;内嵌出厂前调校的8MHz RC振荡电路,内部40 kHz的RC振荡电路;用于CPU时钟的PLL;带校准用于RTC的32kHz的晶振。

调试方式:串行调试(SWD)和JTAG接口;最多高达112个的快速I/O端口、最多多达11个定时器、最多多达13个通讯接口。

TMS单片机

这儿也提一下TMS系列单片机,虽不算干流。由TI推出的8位CMOS单片机,具有多种存储方式、多种外围接口方式,适用于杂乱的实时操控场合。尽管没STM32那么优异,也没MSP430那么张扬,可是TMS370C系列单片机供给了经过整合先进的外围功用模块及各种芯片的内存装备,具有高性价比的实时体系操控。一起选用高功用硅栅CMOS EPROM和EEPROM技能完结。低作业功耗CMOS技能,宽作业温度规模,噪声按捺,再加上高功用和丰厚的片上外设功用,使TMS370C系列单片机在轿车电子,工业电机操控,电脑,通讯和消费类具有必定的运用。

PIC单片机

PIC单片机系列是美国微芯公司(Microship)的产品,共分三个等级,即根本级、中级、高档,是当时市场份额增加最快的单片机之一,CPU选用RISC结构,别离有33、35、58条指令,属精简指令集。

一起选用Harvard双总线结构,运转速度快,它能使程序存储器的拜访和数据存储器的拜访并行处理,这种指令流水线结构,在一个周期内完结两部分作业,一是履行指令,二是从程序存储器取出下一条指令,这样总的看来每条指令只需一个周期,这也是高效率运转的原因之一。

特色

PIC单片机之所以成为一时十分热的单片机不外乎以下特色:

  • 具有低作业电压、低功耗、驱动才能强等特色。PIC系列单片机的I/O口是双向的,其输出电路为CMOS互补推挽输出电路,I/O脚增加了用于设置输入或输出状况的凿壁偷光-7大干流单片机优缺点剖析,一文打尽赶忙保藏!方向寄存器,然后处理了51系列I/O脚为高电平时同为输入和输出的状况。

  • 当置位1时为输入状况,且不论该脚呈高电平或低电平,对外均呈高阻状况;置位0时为输出状况,不论该脚为何种电平,均呈低阻状况,有适当的驱动才能,低电平吸入电流达25mA,高电平输出电流可达20mA。相对于51系列而言,这是一个很大的长处。

  • 它能够直接驱动数码管显现且外电路简略。它的A/D为10位,能满意精度要求。具有在线调试及编程(ISP)功用。

具有低作业电压、低功耗、驱动才能强等特色。PIC系列单片机的I/O口是双向的,其输出电路为CMOS互补推挽输出电路,I/O脚增加了用于设置输入或输出状况的方向寄存器,然后处理了51系列I/O脚为高电平时同为输入和输出的状况。

当置位1时为输入状况,且不论该脚呈高电平或低电平,对外均呈高阻状况;置位0时为输出状况,不论该脚为何种电平,均呈低阻状况,有适当的驱动才能,低电平吸入电流达25mA,高电平输出电流可达20mA。相对于51系列而言,这是一个很大的长处。

它能够直接驱动数码管显现且外电路简略。它的A/D为10位,能满意精度要求。具有在线调试及编程(ISP)功用。

缺陷

  • 其专用寄存器(SFR)并不像51系列那样都会集在一个固定的地址区间内(80~FFH),而是涣散在四个地址区间内。只要5个专用寄存器PCL、STATUS、FSR、PCLATH、INTCON在4个存储体内一起呈现,可是在编程进程中,少不了要与专用寄存器打交道,得重复地挑选对应的存储体,也即对状况寄存器STATUS的第6位(RP1)和第5位(RP0)置位或清零。

  • 数据的传送和逻辑运算根本上都得经过作业寄存器W(适当于51系列的累加器A)来进行,而51系列的还能够经过寄存器相互之间直接传送,因此PIC单片机的瓶颈现象比51系列还要严峻,这在编程中的朋友应该深有体会。

其专用寄存器(SFR)并不像51系列那样都会集在一个固定的地址区间内(80~FFH),而是涣散在四个地址区间内。只要5个专用寄存器PCL、STATUS、FSR、PCLATH、INTCON在4个存储体内一起呈现,可是在编程进程中,少不了要与专用寄存器打交道,得重复地挑选对应的存储体,也即对状况寄存器STATUS的第6位(RP1)和第5位(RP0)置位或清零。

数据的传送和逻辑运算根本上都得经过作业寄存器W(适当于51系列的累加器A)来进行,而51系列的还能够经过寄存器相互之间直接传送,因此PIC单片机的瓶颈现象比51系列还要严峻,这在编程中的朋友应该深有体会。

AVR单片机

AVR单片机是Atmel公司推出的较为新颖的单片机,其明显的特色为高功用、高速度、低功耗。它撤销机器周期,以时钟周期为指令周期,实施流水作业。AVR单片机指令以字为单位,且大部分指令都为单周期指令。而单周期既可履行本指令功用,一起完结下一条指令的读取。一般时钟频率用4~8MHz,故最短指令履行时刻为250~125ns。

特色

AVR单片机能成为最近仍是比较炽热的单片机,首要的特色:

  • AVR系列没有相似累加器A的结构,它首要是经过R16~R31寄存器来完结A的功用。在AVR中,没有像51系列的数据指针DPTR,而是由X(由R26、R27组成)、Y(由R28、R29组成)、Z(由R30、R31组成)三个16位的寄存器来完结数据指针的功用(适当于有三组DPTR),并且还能作后增量或先减量等的运转,而在51系列中,一切的逻辑运算都必须在A中进行;而AVR却能够在任两个寄存器之间进行,省去了在A中的来回折腾,这些都比51系列超卓些。

  • AVR的专用寄存器会集在00~3F地址区间,无需像PIC那样得先进行选存储体的进程,运用起来比PIC便当。AVR的片内RAM的地址区间为0~00DF(AT90S2313) 和0060~025F(AT90S8515、AT90S8535),它们占用的是数据空间的地址,这些片内RAM仅仅是用来存储数据的,一般不具有通用寄存器的功用。当程序杂乱时,通用寄存器R0~R31就显得不够用;而51系列的通用寄存器多达128个(为AVR的4倍),编程时就不会有这种感觉。

  • AVR的I/O脚相似PIC,它也有用来操控输入或输出的方向寄存器,在输出状况下,高电平输出的电流在10mA左右,低电平吸入电流20mA。这点虽不如PIC,但比51系列仍是要优异的。

AVR系列没有相似累加器A的结构,它首要是经过R16~R31寄存器来完结A的功用。在AVR中,没有像51系列的数据指针DPTR,而是由X(由R26、R27组成)、Y(由R28、R29组成)、Z(由R30、R31组成)三个16位的寄存器来完结数据指针的功用(适当于有三组DPTR),并且还能作后增量或先减量等的运转,而在51系列中,一切的逻辑运算都必须在A中进行;而AVR却能够在任两个寄存器之间进行,省去了在A中的来回折腾,这些都比51系列超卓些。

AVR的专用寄存器会集在00~3F地址区间,无需像PIC那样得先进行选存储体的进程,运用起来比PIC便当。AVR的片内RAM的地址区间为0~00DF(AT90S2313) 和0060~025F(AT90S8515、AT90S8535),它们占用的是数据空间的地址,这些片内RAM仅仅是用来存储数据的,一般不具有通用寄存器的功用。当程序杂乱时,通用寄存器R0~R31就显得不够用;而51系列的通用寄存器多达128个(为AVR的4倍),编程时就不会有这种感觉。

AVR的I/O脚相似PIC,它也有用来操控输入或输出的方向寄存器,在输出状况下,高电平输出的电流在10mA左右,低电平吸入电流20mA。这点虽不如PIC,但比51系列仍是要优异的。

缺陷

  • 是没有位操作,都是以字节方式来操控和判别相关寄存器位的。

  • C言语与51的C言语在写法上存在很大的差异,这让从开端学习51单片机的朋友很不习气。

  • 通用寄存器总共32个(R0~R31),前16个寄存器(R0~R15)都不能直接与当即数打交道,因此通用性有所下降。而在51系列中,它一切的通用寄存器(地址00~7FH)均能够直接与当即数打凿壁偷光-7大干流单片机优缺点剖析,一文打尽赶忙保藏!交道,明显要优于前者。

是没有位操作,都是以字节方式来操控和判别相关寄存器位的。

C言语与51的C言语在写法上存在很大的差异,这让从开端学习51单片机的朋友很不习气。

通用寄存器总共32个(R0~R31),前16个寄存器(R0~R15)都不能直接与当即数打交道,因此通用性有所下降。而在51系列中,它一切的通用寄存器(地址00~7FH)均能够直接与当即数打交道,明显要优于前者。

Freescale单片机

首要针对S08,S12这类单片机,当然Freescale单片机远非于此。Freescale系列单片机选用哈佛结构和流水线指令结构,在许多领域内都体现出低成本,高功用的的特色,它的体系结构为产品的开发节省了许多时刻。此外Freescale供给了多种集成模块和总线接口,能够在不同的体系中更灵敏的发挥作用。

特色

Freescale单片机的特有的特色如下:

  • 全系列:从低端到高端,从8位到32位全系列包罗万象,其推出的8位/32位管脚兼容的QE128,能够从8位直接移植到32位,补偿单片机业界8/32 位兼容架构中缺失的一环。

  • 多种体系时钟模块:三种模块,七种作业方式。多种时钟源输入选项,不同的mcu具有不同的时钟发生机制,能够是RC振荡器,外部时钟或晶振,也能够是内部时钟,大都CPU一起具有上述三种模块;能够运转在FEI,FEE,FBI,FBILP,FBE,FBELP,STOP这七种作业方式。

  • 多种通讯模块接口:Freescale单片机简直在内部集成各种通讯接口模块:包含串行通讯接口模块SCI,多主I2C总线模块,串行外围接口模块 SPI,MSCAN08操控器模块,通用串行总线模块(USB/PS2)。

  • 具有更多的可选模块:具有LCD驱动模块,带有温度传感器,具有超高频发送模块,含有同步处理器模块,含有同步处理器的MCU还具有屏幕显现模块OSD,还有少量的MCU具有响铃检测模块RING和双音多频/腔调发生器DMG模块。

  • 可靠性高,抗搅扰性强,多种引脚数和封装挑选。

  • 低功耗、或许Freescale系列的单片机的功耗没有MSP430的低,可是他具有全静态的“等候”和“中止”两种方式,从总体上下降您的功耗!新近推出的几款超低功耗现已与MSP430的平起平坐。

全系列:从低端到高端,从8位到32位全系列包罗万象,其推出的8位/32位管脚兼容的QE128,能够从8位直接移植到32位,补偿单片机业界8/32 位兼容架构中缺失的一环。

多种体系时钟模块:三种模块,七种作业方式。多种时钟源输入选项,不同的mcu具有不同的时钟发生机制,能够是RC振荡器,外部时钟或晶振,也能够是内部时钟,大都CPU一起具有上述三种模块;能够运转在FEI,FEE,FBI,FBILP,FBE,FBELP,STOP这七种作业方式。

多种通讯模块接口:Freescale单片机简直在内部集成各种通讯接口模块:包含串行通讯接口模块SCI,多主I2C总线模块,串行外围接口模块 SPI,MSCAN08操控器模块,通用串行总线模块(USB/PS2)。

具有更多的可选模块:具有LCD驱动模块,带有温度传感器,具有超高频发送模块,含有同步处理器模块,含有同步处理器的MCU还具有屏幕显现模块OSD,还有少量的MCU具有响铃检测模块RING和双音多频/腔调发生器DMG模块。

可靠性高,抗搅扰性强,多种引脚数和封装挑选。

低功耗、或许Freescale系列的单片机的功耗没有MSP430的低,可是他具有全静态的“等候”和“中止”两种方式,从总体上下降您的功耗!新近推出的几款超低功耗现已与MSP430的平起平坐。

STC单片机

提到STC单片机有人会提到,STC也能算干流?根据它是国内还算是比较不错的单片机来说。STC是单时钟/机器周期的单片机,说白了STC单片机是51与AVR的结合体,有人说AVR是51的代替单片机,可是AVR单片机在位操控和C言语写法上存在很大的差异。

而STC单片机结合了51和AVR的长处,尽管功用不及AVR那么强壮,可是在AVR能找到的功用,在STC上根本都有,一起STC单片机是51内核,这处以51单片机为根底的工程师们供给了极大的便当,省去了学习AVR的时刻,一起也不失AVR的各种功用。

STC单片机是高速、低功耗、超强抗搅扰的新一代8051单片机51单片机,指令代码彻底兼容传统8051,但速度快8~12倍,内部集成MAX810专用复位电路。4路PWM 8路高速10位A、D转化,针对电机电机 的供货商操控,强搅扰场合,成为继51单片机后一个全新系列单片机。

特色

  • 下载烧录程序用串口便当好用,简略上手,具有许多的学习材料及视频,一起具有宽电压:5.5~3.8V、2.4~3.8V, 低功耗规划:闲暇方式,掉电方式(可由外部中止唤醒)。

  • STC单片机具有在运用编程,调试起来比较便当;带有10位AD,内部EEPROM,可在1T/机器周期下作业,速度是传统51单片机的8~12倍,价格也较廉价。

  • 4通道捕获/比较单元,STC12C2052AD系列为2通道,也可用来再完结4个定时器或4个外部中止,2个硬件16位定时器,兼容一般8051的定时器。4路PCA还可再完结4个定时器,具有硬件看门狗、高速SPI通讯端口、全双工异步串行口,兼容一般805oops1的串口,一起还具有先进的指令集结构,兼容一般8051指令集。

下载烧录程序用串口便当好用,简略上手,具有许多的学习材料及视频,一起具有宽电压:5.5~3.8V、2.4~3.8V, 低功耗规划:闲暇方式,掉电方式(可由外部中止唤醒)。

STC单片机具有在运用编程,调试起来比较便当;带有10位AD,内部EEPROM,可在1T/机器周期下作业,速度是传统51单片机的8~12倍,价格也较廉价。

4通道捕获/比较单元,STC12C2052AD系列为2通道,也可用来再完结4个定时器或4个外部中止,2个硬件16位定时器,兼容一般8051的定时器。4路PCA还可再完结4个定时器,具有硬件看门狗、高速SPI通讯端口、全双工异步串行口,兼容一般8051的串口,一起还具有先进的指令集结构,兼容一般8051指令集。

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