7大主流单片机优缺点分析及功能体现(51、MSP430、STM32、TMS、PIC、AVR、STC).docx
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1、7 大主流单片机优缺点分析及功能体现51 、MSP430 、STM32 、TMS 、PIC 、AVR 、STC 单片机之间的优缺点比较及功能体现。51 单片机应用最广泛的8 位单片机当然也是初学者们最容易上手学习的单片机,最早由Intel 推出,由于其典型的结构和完善的总线专用寄存器的集中管理,众多的逻辑位操作功能及 面向控制的丰富的指令系统,堪称为一代“经典”,为以后 的其它单片机的发展奠定了基础。目前在教学场合和对性能 要求不高的场合大量被采用。特点 从内部的硬件到软件有一套完整的按位操作系统,称作位处理器,处理对象不是字或字节而是位。不但能对片内某些特殊功能寄存器的某位进行处理,如传送、
2、置位、清零、测试等,还能进行位的逻辑运算,其功能十分完备,使用起来得心应手。 同时在片内RAM 区间还特别开辟了一个双重功能的地址区间,使用极为灵活,这一功能无疑给使用者提供了极大的方便。 乘法和除法指令,这给编程也带来了便利。很多的八51 单片机之所以成为经典,成为易上手的单片机主要有以下特点:5 / 11位单片机都不具备乘法功能,做乘法时还得编上一段子程序调用,十分不便。缺点51 单片机虽然是经典,但是缺点还是很明显的。 AD、EEPROM 等功能需要靠扩展,增加了硬件和软件负担。 虽然 I/O 脚使用简单,但高电平时无输出能力,这也是 51 系列单片机的最大软肋。 运行速度过慢,特别是双
3、数据指针,如能改进能给编程带来很大的便利。 51 保护能力很差,很容易烧坏芯片。MSP430 单片机MSP430 系列单片机是1996 年开始推向市场的一种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而且速度快,汇编语言用起来很灵活,寻址方式很多,指令很少,容易上手。主要是由于其针对实际应用需求,把许多模拟电路、数字电路和微处理器集成在一个芯片上,以提供“单片”解决方案。在低功耗及超低功耗的工业场合应用的比较多。特点MSP430 单片机其迅速发展和应用范围的不断扩大,主要取决于以下的特点。 强大的处理能力,采用了精简指令集(RISC) 结构,具有丰富的寻址方式( 7种源操作
4、数寻址、4种目的操作数寻址)、简洁的27条内核指令以及大量的模拟指令;大量的寄存器以及片内数据存储器都可参加多种运算;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。这些特点保证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,实现125ns的指令周期; 16 位的数据宽度、 125ns的指令周期以及多功能的硬件乘法器(能实现乘加 )相配合,能实现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,是因为其在降低芯片的电源电压及灵活而可控的运行时钟方面都有其独到之处;电源电压采用的是1.83.6
5、V电压,因而可使其在1MHz的时钟条件下运行时,芯片的电流会在 200400uA左右,时钟关断模式的最低功耗只有0.1uA 。缺点 可能不太容易上手,不适合初学者入门,资料也比较少,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,有的指令竟然占6 个字节,虽然程序表面上简洁,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,行业的朋友都知道,这是一款性价比超高的系列单片机,应该没有之一,功能及其强大。其基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM Cortex-M内核,同时具有一流的外设:1s 的双
6、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表现,当然和MSP430 的功耗比起来是稍微逊色的一些,但这并不影响工程师们对它的热捧程度,由于其简单的结构和易用的工具再配合其强大的功能在行业中赫赫有名。特点STM32 单片机其强大的功能主要表现在: 内核: ARM32 位 Cortex-M3CPU ,最高工作频率72MHz , 1.25DMIPS/MHz ,单周期乘法和硬件除法。 存储器:片上集成的 SRAM 存储器。32-512KB 的 Flash 存储器; 6-64KB 时钟、复位和电源管理:2.0-3.6V 的电源供电和I/
7、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。调试模式: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 个通信接口。TMS 单片机这里也提一下 TMS 系列单片机,虽不算主流。由 TI 推出的 8 位 CMOS 单片机,具有多种存储模式、多种外围接口模式,适用于复杂的实时控制场合。虽然没 STM32 那么优秀, 也没 MSP
8、430 那么张扬,但是 TMS370C 系列单片机提供了通过整合先进的外围功能模块及各种芯片的内存配置,具有高性价比的实时系统控制。同时采用高性能硅栅CMOS EPROM和EEPROM 技术实现。低工作功耗CMOS 技术,宽工作温度范围, 噪声抑制,再加上高性能和丰富的片上外设功能,使TMS370C 系列单片机在汽车电子,工业电机控制,电脑,通信和消费类具有一定的应用。PIC 单片机PIC 单片机系列是美国微芯公司(Microship) 的产品,共分三个级别,即基本级、中级、高级,是当前市场份额增长最快的单片机之一,CPU 采用 RISC 结构,分别有33 、35 、58 条指令,属精简指令集
9、。同时采用 Harvard 双总线结构,运行速度快,它能使程序存储器的访问和数据存储器的访问并行处理,这种指令流 水线结构,在一个周期内完成两部分工作,一是执行指令,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,这也是高效率运行的原因之一。特点PIC 单片机之所以成为一时非常热的单片机不外乎以下特点: 具有低工作电压、低功耗、驱动能力强等特点。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态的方向寄存器,从而解决了51 系列 I/O 脚为高电平时同为输入和输出的状态。 当置位 1 时为输入状态,且不管该脚
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