現(xiàn)在微控制器鋪天蓋地，五花八門，讓開發(fā)者應(yīng)接不暇，發(fā)展迅速。從80年代開始，他們從4位、8位發(fā)展到各種高速微控制器。

每個(gè)廠商的速度，內(nèi)存，功能也不一樣。與此同時(shí)，一大批具有代表性的微控制器廠商也應(yīng)運(yùn)而生:Atmel、ti、ST、微芯片、ARM……此外，國內(nèi)廠商的STC微控制器也引人注目。

下面給大家?guī)?1、MSP430、STM32、TMS、PIC、AVR、STC單片機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)，以及它們的功能。

51單片機(jī)

使用最廣泛的8位單片機(jī)當(dāng)然是初學(xué)者最容易學(xué)的。最早是英特爾推出的。由于其典型的結(jié)構(gòu)和完善的總線專用寄存器集中管理，眾多的邏輯位運(yùn)算功能和豐富的面向控制的指令系統(tǒng)，堪稱一代“經(jīng)典”，為以后其他微控制器的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。目前廣泛應(yīng)用于教學(xué)場(chǎng)合和性能要求不高的場(chǎng)合。

特征

51單片機(jī)之所以變得經(jīng)典好用，原因如下:

從內(nèi)部硬件到軟件有一個(gè)完整的逐位操作系統(tǒng)，叫做位處理器。處理對(duì)象不是字或字節(jié)，而是位。它不僅可以處理芯片上的一些特殊功能寄存器，如傳送、設(shè)置、清除、測(cè)試，還可以進(jìn)行位的邏輯運(yùn)算。它的功能非常齊全，使用方便。

同時(shí)在片內(nèi)RAM段專門開了一個(gè)雙功能地址段，使用起來極其靈活，這個(gè)功能無疑給用戶提供了極大的方便。

乘除指令，給編程帶來方便。很多8位微控制器沒有乘法功能，所以做乘法的時(shí)候編譯一個(gè)子程序調(diào)用非常不方便。

劣勢(shì)

51單片機(jī)雖然經(jīng)典，但缺點(diǎn)還是很明顯

AD、EEPROM等功能需要擴(kuò)展，增加了硬件和軟件的負(fù)擔(dān)。

I/O引腳雖然好用，但在高電平時(shí)沒有輸出能力，這是51系列單片機(jī)最大的弱點(diǎn)。

運(yùn)行速度太慢，尤其是雙數(shù)據(jù)指針。如果能改進(jìn)，會(huì)給編程帶來很大的方便。

保護(hù)能力很差，容易燒壞芯片。

MSP430單片機(jī)

MSP430系列單片機(jī)是1996年上市的16位超低功耗混合信號(hào)處理器。留給人們最大的亮點(diǎn)就是它的低功耗和高速度。匯編語言使用靈活，尋址方式多，指令少，使用方便。主要是因?yàn)樗鼘⒃S多模擬電路、數(shù)字電路和微處理器集成在一個(gè)芯片上，提供了一個(gè)“單片”解決方案。廣泛應(yīng)用于低功耗、超低功耗的工業(yè)場(chǎng)合。

特征

MSP430單片機(jī)的快速發(fā)展及其應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大主要取決于以下特點(diǎn)。

處理能力強(qiáng)，采用RISC結(jié)構(gòu)，尋址方式豐富(7個(gè)源操作數(shù)尋址，4個(gè)目的操作數(shù)尋址)，簡(jiǎn)潔的27條內(nèi)核指令，大量模擬指令；大量寄存器和片上數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器可以參與各種運(yùn)算；還有高效的查表處理指令；處理速度快，指令周期為125 ns，由8MHz晶體驅(qū)動(dòng)。這些特點(diǎn)保證了源程序可以高效編譯。

在運(yùn)算速度上，可以實(shí)現(xiàn)8MHz晶體驅(qū)動(dòng)的125ns指令周期；16位數(shù)據(jù)寬度、125ns指令周期和多功能硬件乘法器(可以實(shí)現(xiàn)乘法和加法)的結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理的一些算法(如FFT等)。).

在超低功耗方面，MSP430單片機(jī)因?yàn)樵诮档托酒娫措妷汉挽`活可控的運(yùn)行時(shí)鐘方面有其獨(dú)特的特點(diǎn)，所以具有超低功耗；電源電壓為1.8~3.6V，因此在1MHz的時(shí)鐘條件下運(yùn)行時(shí)，芯片的電流會(huì)在200~400uA左右，時(shí)鐘關(guān)閉模式下的最低功耗僅為0.1uA。

劣勢(shì)

可能不太好用，不適合新手入門，資料也少，只能去官網(wǎng)找。

占用指令量很大空，因?yàn)槭?6位單片機(jī)，程序以字為單位占用6字節(jié)。雖然程序表面上簡(jiǎn)單，但與pic單片機(jī)相比，占用量很大。

STM32單片機(jī)

ST廠商推出的STM32系列單片機(jī)，業(yè)內(nèi)所有朋友都知道，是一系列性價(jià)比超高的單片機(jī)，應(yīng)該沒有人，功能極其強(qiáng)大。它基于ARM Cortex-M內(nèi)核，專為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應(yīng)用而設(shè)計(jì)，擁有一流的外設(shè):1μs雙通道12位ADC、4 bit/s UART、18 Mbit/s SPI等。在功耗和集成度方面也有不錯(cuò)的表現(xiàn)，當(dāng)然略遜于MSP430的功耗，但這并不影響工程師對(duì)它的熱情。

特征

STM32單片機(jī)的強(qiáng)大功能如下:

核心:ARM32位Cortex-M3CPU，最高工作頻率72MHz，1.25DMIPS/MHz，單周期乘法，硬件除法。

內(nèi)存:片上集成32-512KB閃存；6-64KB的SRAM內(nèi)存。

時(shí)鐘、復(fù)位、電源管理:2.0-3.6V電源，I/O接口驅(qū)動(dòng)電壓；POR、PDR和可編程電壓檢測(cè)器(PVD)；4-16MHz晶體振蕩器；出廠前已校準(zhǔn)的嵌入式8MHz RC振蕩電路，內(nèi)部40 kHz RC振蕩電路；PLL對(duì)于CPU時(shí)鐘；32千赫晶體振蕩器，帶RTC校準(zhǔn)。

調(diào)試方式:串行調(diào)試(SWD)和JTAG接口；多達(dá)112個(gè)快速輸入/輸出端口、多達(dá)11個(gè)定時(shí)器和多達(dá)13個(gè)通信接口。

TMS單片機(jī)

這里也提一下TMS系列單片機(jī)，雖然不是主流。TI推出的8位CMOS MCU有多種存儲(chǔ)模式和多種外設(shè)接口模式，適合復(fù)雜的實(shí)時(shí)控制場(chǎng)合。雖然不如STM32或者不如MSP430張揚(yáng)，但TMS370C系列單片機(jī)通過集成先進(jìn)的外圍功能模塊和各種芯片的內(nèi)存配置，提供高性價(jià)比的實(shí)時(shí)系統(tǒng)控制。同時(shí)采用高性能硅柵CMOS EPROM和EEPROM技術(shù)實(shí)現(xiàn)。低工作功耗、寬工作溫度范圍、噪聲抑制、高性能、豐富的片上外設(shè)功能的CMOS技術(shù)，使TMS370C系列單片機(jī)在汽車電子、工業(yè)電機(jī)控制、計(jì)算機(jī)、通信、消費(fèi)類等領(lǐng)域有一定的應(yīng)用。

外圍接口控制器

PIC單片機(jī)系列是Microship的產(chǎn)品，分為基礎(chǔ)級(jí)、中級(jí)和高級(jí)三個(gè)級(jí)別。PIC單片機(jī)系列是目前市場(chǎng)份額增長(zhǎng)最快的單片機(jī)之一。CPU采用RISC結(jié)構(gòu)，分別有33、35、58條指令，是一個(gè)簡(jiǎn)化的指令集。

同時(shí)采用哈佛雙總線結(jié)構(gòu)，運(yùn)行速度快，可以使程序內(nèi)存和數(shù)據(jù)內(nèi)存的訪問并行處理。這種指令流水線結(jié)構(gòu)可以在一個(gè)周期內(nèi)完成兩部分工作，一部分是執(zhí)行指令，一部分是從程序內(nèi)存中取出下一條指令，所以一般情況下每條指令只需要一個(gè)周期，這也是效率高的原因之一。

特征

PIC單片機(jī)之所以成為非常熱門的單片機(jī)，無非是以下幾個(gè)特點(diǎn):

它具有工作電壓低、功耗低、驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)的特點(diǎn)。PIC系列單片機(jī)的I/O端口是雙向的，其輸出電路是CMOS互補(bǔ)推挽輸出電路，I/O引腳上增加了設(shè)置輸入或輸出狀態(tài)的方向寄存器，解決了51系列I/O引腳在高電平時(shí)同時(shí)處于輸入和輸出狀態(tài)的問題。

置1時(shí)，處于輸入狀態(tài)，無論引腳是高電平還是低電平，對(duì)外都是高阻狀態(tài)；當(dāng)設(shè)置為0時(shí)，它處于輸出狀態(tài)。無論引腳處于什么水平，都處于低阻狀態(tài)，具有相當(dāng)大的驅(qū)動(dòng)能力。低電平吸電流可達(dá)25mA，高電平輸出電流可達(dá)20mA。與51系列相比，這是一個(gè)很大的優(yōu)勢(shì)。

可以直接驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示，外部電路簡(jiǎn)單。其A/D為10位，能滿足精度要求。具備在線調(diào)試和編程(ISP)功能。

劣勢(shì)

它的特殊寄存器(SFR)不像51系列那樣集中在一個(gè)固定的地址范圍(80 ~ ffh)，而是分散在四個(gè)地址范圍。只有五個(gè)特殊寄存器PCL、STATUS、FSR、PCLATH和INTCON同時(shí)出現(xiàn)在四個(gè)存儲(chǔ)體中，但在編程過程中，需要處理特殊寄存器并反復(fù)選擇相應(yīng)的存儲(chǔ)體，即設(shè)置或清除STATUS寄存器的第六位(RP1)和第五位(RP0)。

數(shù)據(jù)傳輸和邏輯運(yùn)算基本都要通過工作寄存器W(相當(dāng)于51系列的累加器A)進(jìn)行，51系列也可以通過寄存器直接互相傳輸。所以PIC單片機(jī)的瓶頸現(xiàn)象比51系列嚴(yán)重，應(yīng)該是編程界的朋友們深有體會(huì)的。

AVR微控制器

AVR單片機(jī)是Atmel公司推出的比較新的單片機(jī)，具有高性能、高速度、低功耗的特點(diǎn)。它取消機(jī)器周期，以時(shí)鐘周期作為指令周期，實(shí)現(xiàn)流水線操作。AVR單片機(jī)的指令是用字的，大部分指令都是單周期指令。在單個(gè)周期內(nèi)，可以執(zhí)行該指令的功能，同時(shí)讀取下一條指令。通常時(shí)鐘頻率為4 ~ 8 MHz，因此最短的指令執(zhí)行時(shí)間為250 ~ 125 ns。

特征

AVR單片機(jī)最近能成為熱點(diǎn)單片機(jī)，其主要特點(diǎn)是:

AVR系列沒有類似累加器A的結(jié)構(gòu)，它主要通過R16~R31寄存器實(shí)現(xiàn)A的功能。在AVR中，沒有像51系列那樣的數(shù)據(jù)指針DPTR，而是三個(gè)16位寄存器X(由R26、R27組成)、Y(由R28、R29組成)和Z(由R30、R31組成)完成數(shù)據(jù)指針的功能(相當(dāng)于三組DPTRs)，也可以先遞增后遞減運(yùn)行。然而，在51系列中，所有的AVR都可以在任何兩個(gè)寄存器之間執(zhí)行，消除了在A中來回的需要，這優(yōu)于51系列。

AVR的專用寄存器集中在00 ~ 3f的地址范圍內(nèi)，使用起來比PIC方便，因?yàn)椴恍枰冗x擇存儲(chǔ)體。AVR的片內(nèi)RAM地址范圍為0 ~ 00DF (AT90S2313)和0060 ~ 025F (AT90S8515，AT90S8535)，占用數(shù)據(jù)空之間的地址。這些片內(nèi)RAM只用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，通常不具備通用寄存器的功能。程序復(fù)雜時(shí)，一般寄存器R0 ~ R31不夠用。但是51系列的通用寄存器多達(dá)128個(gè)(是AVR的4倍)，編程時(shí)不會(huì)有這種感覺。

AVR的I/O引腳類似于PIC，也有控制輸入或輸出的方向寄存器。在輸出狀態(tài)，高電平輸出電流約10mA，低電平吸電流20mA。這個(gè)不如PIC，但是比51系列好。

劣勢(shì)

沒有位操作，相關(guān)寄存器位以字節(jié)形式控制判斷。

C語言和51 C語言的書寫差別很大，讓剛開始學(xué)51單片機(jī)的朋友很不習(xí)慣。

通用寄存器32個(gè)(R0 ~ R31)，前16個(gè)寄存器(R0 ~ R15)不能直接處理立即數(shù)，通用性降低。在51系列中，其所有通用寄存器(地址00 ~ 7fh)都可以直接處理立即數(shù)，明顯優(yōu)于前者。

飛思卡爾單片機(jī)

主要針對(duì)S08，S12單片機(jī)，當(dāng)然飛思卡爾單片機(jī)遠(yuǎn)非如此。飛思卡爾系列單片機(jī)采用哈佛結(jié)構(gòu)和流水線指令結(jié)構(gòu)，在許多領(lǐng)域表現(xiàn)出低成本、高性能的特點(diǎn)。其架構(gòu)為產(chǎn)品開發(fā)節(jié)省了大量時(shí)間。此外，飛思卡爾提供了多種集成模塊和總線接口，可以在不同的系統(tǒng)中發(fā)揮更靈活的作用。

特征

飛思卡爾單片機(jī)的獨(dú)特之處在于:

整個(gè)系列:從低端到高端，從8位到32位。其8位/32位引腳兼容的QE128可以直接從8位移植到32位，彌補(bǔ)了單片機(jī)行業(yè)8位兼容架構(gòu)的缺失環(huán)節(jié)。

多個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘模塊:三個(gè)模塊，七種工作模式。各種時(shí)鐘源輸入選項(xiàng)，不同的單片機(jī)有不同的時(shí)鐘產(chǎn)生機(jī)制，可以是RC振蕩器，外部時(shí)鐘或晶振，也可以是內(nèi)部時(shí)鐘。大部分CPU同時(shí)具備以上三個(gè)模塊；它可以在七種工作模式下運(yùn)行:FEI、FEE、FBI、FBILP、FBE、FBELP和STOP。

多種通訊模塊接口:飛思卡爾單片機(jī)內(nèi)部幾乎集成了各種通訊接口模塊，包括串行通訊接口模塊SCI、多主I2C總線模塊、串行外設(shè)接口模塊SPI、MSCAN08控制器模塊、通用串行總線模塊(USB/PS2)。

可選模塊較多:LCD驅(qū)動(dòng)模塊、溫度傳感器、UHF發(fā)射機(jī)模塊、同步處理器模塊，帶同步處理器的MCU也有屏幕顯示模塊OSD，少數(shù)MCU有RING檢測(cè)模塊和DTMF/音調(diào)發(fā)生器DMG模塊。

可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，多引腳數(shù)和封裝選項(xiàng)。

低功耗，也許飛思卡爾系列單片機(jī)沒有MSP430低，但是它有“等待”和“停止”兩種靜態(tài)模式，從整體上降低了你的功耗！幾種新的超低功耗型號(hào)已經(jīng)與MSP430進(jìn)行了比較。

STC微控制器

說到STC MCU，有人會(huì)說STC也可以算是主流？基于是國內(nèi)比較好的單片機(jī)。STC是單時(shí)鐘/機(jī)周期單片機(jī)。說白了，STC單片機(jī)就是51和AVR的組合。有人說AVR是51單片機(jī)的替代品，但是AVR單片機(jī)現(xiàn)場(chǎng)控制和C語言編寫有很大區(qū)別。

STC單片機(jī)結(jié)合了51和AVR的優(yōu)點(diǎn)。雖然功能沒有AVR強(qiáng)大，但是在AVR上能找到的功能基本上都在STC上有。同時(shí)，STC單片機(jī)是51內(nèi)核，為基于51單片機(jī)的工程師提供了極大的便利，節(jié)省了學(xué)習(xí)AVR的時(shí)間，同時(shí)也不丟失AVR的各種功能。

STC單片機(jī)是新一代8051單片機(jī)，速度快、功耗低、抗干擾能力強(qiáng)。其指令代碼與傳統(tǒng)8051完全兼容，但速度快8~12倍，內(nèi)部集成專用復(fù)位電路為MAX810。4通道PWM 8通道高速10位A/D轉(zhuǎn)換成為繼51單片機(jī)之后，用于電機(jī)供應(yīng)商控制和強(qiáng)干擾場(chǎng)合的全新系列單片機(jī)。

特征

用于下載和刻錄程序的串口方便易用。它有大量的學(xué)習(xí)資料和視頻，有5.5 ~ 3.8 V和2.4 ~ 3.8 V的寬電壓，低功耗設(shè)計(jì)為空空閑模式和掉電模式(可被外部中斷喚醒)。

STC單片機(jī)在應(yīng)用中編程，調(diào)試方便。10位AD，內(nèi)置EEPROM，可工作在1T/機(jī)周期，比傳統(tǒng)51單片機(jī)快8~12倍，價(jià)格更便宜。

4通道捕獲/比較單元，STC12C2052AD系列為2通道，也可用于實(shí)現(xiàn)4個(gè)定時(shí)器或4個(gè)外部中斷，2個(gè)硬件16位定時(shí)器，兼容普通8051定時(shí)器。4路PCA還可以實(shí)現(xiàn)4個(gè)定時(shí)器。它有硬件看門狗，高速SPI通信口，全雙工異步串口，兼容普通8051的串口，還有高級(jí)指令集結(jié)構(gòu)，兼容普通8051指令集。

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