1980年,英特爾推出了功能有限的8位單片機,即MCS-51。在推出后的短短幾年內,8051設計引領了嵌入式市場,多家制造商推出了自己的8051版本。8051單片機提供了引人注目的功能,隨著越來越多的設計不斷涌現,該架構的增長也不斷增加,由此衍生出多種產品。
早在1980年代,幾乎沒有與8051架構具有可比性的單片機作為嵌入式產品的最佳選擇。幾十年后,為什么8051單片機仍然保持著活力?
當今的8051單片機應用
對8位單片機架構的持續(xù)改進,即使在具有成本競爭力的32位單片機的情況下也能幫助他們保持單片機的銷量。當今的8位單片機仍在使用新的和傳統(tǒng)的嵌入式插座,這些插座需要更低的價格,超低的功耗以及較小的物理尺寸。例如,一個8位(一個字節(jié))寬的處理器比16位或32位單片機消耗的功率更少?;贑ortex M7的32位單片機可以以數百MHz的速度進行處理,但是傳統(tǒng)的8位單片機的使用在市場上并沒有下降。
許多商業(yè)產品供應商仍然出于各種原因信任8051單片機,其中最突出的特點是低成本和低功耗。盡管功能和舊架構受到限制,但8051仍在某些無線通信產品中使用。最新的HC-10藍牙模塊基于8051內核。盡管16位或32位單片機可以代替8051提供的功能,但是8位單片機對于許多產品開發(fā)人員來說已經足夠。保留8位單片機的另一個原因是,與16位和32位單片機相比,8位單片機易于編程和故障排除,因為實際上需要尋址,調試和研究的位數更少。
基于8051單片機的設備的示例包括藍牙小工具,在無線功率計的通信系統(tǒng)內部使用的無線收發(fā)器等。毫無疑問,基于32位內核的現代收發(fā)器非常有效,但是8051單片機適用于低成本產品,尤其是那些每單位節(jié)省1%的成本在大批量生產中具有巨大意義的產品。
除商用產品外,8051單片機仍然活躍于學術活動中。許多學術機構仍然更喜歡8051的體系結構和編程來教授基本的嵌入式系統(tǒng)和相關主題。例如,就操作、內存、尋址等方面的詳細研究而言,將大腦包裹在8位構造上比16位或32位容易得多。項目開發(fā)板廣泛用于指導活動,這就是為什么今天仍然需要基于8051的開發(fā)套件的原因。
除了8051單片機外,許多其他8位單片機也已進入商用產品。毫無疑問,Microchip是8位單片機的最大供應商。Microchip的低成本8位芯片隨附免費工具,這些工具還支持8位單片機作為低成本選擇。8位單片機可以完成超出預期的工作。
考慮到許多應用程序不需要大量的快速計算,因此8位單片機可以以較高的時鐘頻率運行。例如,某些應用程序僅需要每分鐘檢查一次狀態(tài)。因此,對于許多應用而言,8位單片機綽綽有余。在許多情況下,中央處理器是大多數具有多個外圍設備的設備的微型部件。與32位單片機相比,Atmel 8051單片機的外圍設備有某些限制。但是,在單片機的許多應用中,外圍設備足以用于開發(fā)不涉及密集,高速處理的產品。
幾個通用輸入/輸出(GPIO)線,脈沖寬度調制(PWM) ,并且一些閃速存儲器可以是適合于小規(guī)模的項目。但是,一個重大缺點是8051單片機不支持模數轉換(ADC),必須將一個外部ADC連接到該ADC才能讀取模擬信號。盡管如此,仍有許多具有集成ADC的8位單片機,例如Microchip的ATtiny202 / 402 AVR 單片機。但是,帶有ADC的32位單片機通常在芯片上具有多個ADC通道。一些8位單片機在芯片上具有數模轉換器(DAC)。盡管如此,與32位單片機相比,8051單片機的成本削減可以實現低成本生產。
內存也是8位和更高位單片機之間的差異區(qū)域。例如,8051單片機中的64 KB閃存不足以進行詳細說明,而ATSAMS70Q20B 單片機之類的32位單片機具有2 MB閃存。并非每個單片機項目都需要高達2 MB的閃存。
最后,的確,大多數8位單片機在速度,處理能力,對眾多外設的支持以及內存方面都無法與32位單片機匹敵,但是8位單片機仍然更適合于具有廣泛功能的設備高處理速度不是必需的。
通訊協議
傳統(tǒng)的單片機具有有限的通信協議,但隨著時間的流逝,單片機不斷發(fā)展。對于單片機必須與其他設備進行通信的大量電路,必須使用多種通信協議。例如,Microchip ATSAMS70Q20B 單片機支持主控制器局域網(MCAN)、串行外圍設備接口(SPI)、I2C(內部集成電路)、以太網,通用串行總線(USB)和通用異步收發(fā)器(UART)。但是,8051單片機支持有限的通信協議,這限制了它在需要多種通信協議的區(qū)域中的使用。因此,對于有限的通信協議,8051單片機可以達到目的。
單片機的功耗
選擇單片機時,通常會特別注意功率預算和要求。單片機在運行期間會消耗大量功率,因此閑置和睡眠狀態(tài)的多個級別會在不活動期間產生影響。最新的單片機可以在不活動時進入睡眠狀態(tài),從長遠來看可以節(jié)省大量功率。傳統(tǒng)的8位單片機(例如8051)可能沒有任何此類功能。不活動期間的睡眠狀態(tài)會對功耗產生很大影響,因此較早的單片機比具有其他等效功能的現代單片機消耗更多的功率。
以上就是英銳恩單片機開發(fā)工程師分享的有關8位單片機的發(fā)展前景分析。英銳恩專注單片機應用方案設計與開發(fā),提供8位單片機、16位單片機、32位單片機、運算放大器和模擬開關。