【芯片介绍】51单片机还值得学吗

文 / Edward
“现在都是什么年代了,你还在学单片机?早就该学嵌入式系统了,Linux和FPGA了。什么,你学的还是51单片机,这个单片机可能比你老爸年纪还大,还学它干嘛?你这不是1949年参加Guo军,1912年入宫做‘大内总管’吗?”。无意间听到的这段对话,引出了我的一番思考,现在学单片机,尤其是8位的51单片机,真的是穷途末路了吗?
低成本芯片的主战场
当下的电子,嵌入式行业发展中,单片机的用量越来越大,应用领域越来越广,小到20元左右的玩具,达到成百上千万的医疗设备,无不在使用单片机。当然,广阔的市场是一块天生自带诱人香味的披萨,越来越多的厂商追逐到这块披萨的分配中去。与国外老牌的那几家半导体公司(英飞凌,TI,NXP,Microchip,意法半导体)相比,国内厂商的成长更具有活力,目前世界上的半导体厂商中,有70%以上是根正苗红的大陆企业。这些企业的产品为了加速研发周期,采用了两种主流的方式:
购买现成的arm-cortex Mx核心,自己扩充外围来设计单片机;
使用专利到期的51单片机核心。
与前几年单片机厂商各自推出各自的核心不同,最近几年的市场上的芯片内核架构正在逐渐收缩,主流的大厂除了保留自身研发的架构之外,其他采用的架构就只有两种,即51和ARM-Cortex Mx。
ARM-Cortex Mx核心基本上是各大国际半导体巨头的标配,TI,NXP,英飞凌,Microchip等公司多多少少都有几款或者几个系列的ARM Cortex M核心的芯片。而且现阶段的RISC-V架构离商用普及还有一段路要走,无法做到和ARM的正面竞争,因此32位低中高端市场基本上全部被ARM占据。
32位机以外的市场却是另一番景象,早些年还有一些各大厂商自主研发的核心,如PIC,AVR,STM8等,但是现在再去看看,出一些日系韩系的单片机除外,大多小公司都有51内核的单片机。就连之前以稳定性著称的AVR单片机,也随着Atmel被收购的结局而收场,只用在一些arduino板卡上面。
51单片机的蜕变
此“51”并非彼“51”,纵所周知,从1980年第一款INTEL MCS-8051单品就问世,到后来的AT89C51,AT89C52,“51”单片机除了内部的程序存储器从EPROM发展成了FLASH之外,其余的无论是时钟系统,还是RAM容量,ROM容量,几乎没有任何改变。然而随着STC(宏晶)推出了第一款带串口ISP STC89C52之后,国产51单片机就走上了飞速发展之路,从最早的ISP,到后来的1T,到现在的多外设(如SPI,I2C,PWM等),性能越来越强大。
纵观国产51单片机的发展,有3个最明显的特点:
1.快速化,即克服了51单片机内核固有的12分频缺点,提高了主频,远远超出了之前的1M频率。
2.大容量化,即大大增加了容量,从最早的128字节内存向外扩展,目前最大的数据存储器有64K,而程序存储器也扩展到了64K。
3.集成化,即大大提高了51单片机的片上外设,早期的51单片机算得上外设的,可能只有两个定时计数器,两个串口,两个中断。而现在的增强型51单片机的外设真可谓琳琅满目,如SPI,I2C,ADC等等,都已经作为了标配。
说了以上这么多,增强型的51单片机目前在各行各业的优势有以下几点:
1.开发简单,开发成本低;
2.应付一些简单需求足以;
3.性能大大增加,价格大大降低;
因此,目前为止,51单片机这一种8位机还是会且长期会在某些领域被广泛应用,比如开关电源,充电器,电动玩具,个别消费类电子产品等。
如果现在有人问我,我要开始学习单片机,应该从那一块入门,我依然会推荐他51单片机,并不是因为51单片机好上手(事实上Keil C51还不是标准的C语言,编程起来更加不顺手),因为51单片机内部的结构非常简单,非常适合你去学习某一块芯片的内核。
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