1980年,英特尔推出了功能有限的8位单片机,即MCS-51。在推出后的短短几年内,8051设计引领了嵌入式市场,多家制造商推出了自己的8051版本。8051单片机提供了引人注目的功能,随着越来越多的设计不断涌现,该架构的增长也不断增加,由此衍生出多种产品。
早在1980年代,几乎没有与8051架构具有可比性的单片机作为嵌入式产品的最佳选择。几十年后,为什么8051单片机仍然保持着活力?
当今的8051单片机应用
对8位单片机架构的持续改进,即使在具有成本竞争力的32位单片机的情况下也能帮助他们保持单片机的销量。当今的8位单片机仍在使用新的和传统的嵌入式插座,这些插座需要更低的价格,超低的功耗以及较小的物理尺寸。例如,一个8位(一个字节)宽的处理器比16位或32位单片机消耗的功率更少。基于Cortex M7的32位单片机可以以数百MHz的速度进行处理,但是传统的8位单片机的使用在市场上并没有下降。
许多商业产品供应商仍然出于各种原因信任8051单片机,其中最突出的特点是低成本和低功耗。尽管功能和旧架构受到限制,但8051仍在某些无线通信产品中使用。最新的HC-10蓝牙模块基于8051内核。尽管16位或32位单片机可以代替8051提供的功能,但是8位单片机对于许多产品开发人员来说已经足够。保留8位单片机的另一个原因是,与16位和32位单片机相比,8位单片机易于编程和故障排除,因为实际上需要寻址,调试和研究的位数更少。
基于8051单片机的设备的示例包括蓝牙小工具,在无线功率计的通信系统内部使用的无线收发器等。毫无疑问,基于32位内核的现代收发器非常有效,但是8051单片机适用于低成本产品,尤其是那些每单位节省1%的成本在大批量生产中具有巨大意义的产品。
除商用产品外,8051单片机仍然活跃于学术活动中。许多学术机构仍然更喜欢8051的体系结构和编程来教授基本的嵌入式系统和相关主题。例如,就操作、内存、寻址等方面的详细研究而言,将大脑包裹在8位构造上比16位或32位容易得多。项目开发板广泛用于指导活动,这就是为什么今天仍然需要基于8051的开发套件的原因。
除了8051单片机外,许多其他8位单片机也已进入商用产品。毫无疑问,Microchip是8位单片机的最大供应商。Microchip的低成本8位芯片随附免费工具,这些工具还支持8位单片机作为低成本选择。8位单片机可以完成超出预期的工作。
考虑到许多应用程序不需要大量的快速计算,因此8位单片机可以以较高的时钟频率运行。例如,某些应用程序仅需要每分钟检查一次状态。因此,对于许多应用而言,8位单片机绰绰有余。在许多情况下,中央处理器是大多数具有多个外围设备的设备的微型部件。与32位单片机相比,Atmel 8051单片机的外围设备有某些限制。但是,在单片机的许多应用中,外围设备足以用于开发不涉及密集,高速处理的产品。
几个通用输入/输出(GPIO)线,脉冲宽度调制(PWM) ,并且一些闪速存储器可以是适合于小规模的项目。但是,一个重大缺点是8051单片机不支持模数转换(ADC),必须将一个外部ADC连接到该ADC才能读取模拟信号。尽管如此,仍有许多具有集成ADC的8位单片机,例如Microchip的ATtiny202 / 402 AVR 单片机。但是,带有ADC的32位单片机通常在芯片上具有多个ADC通道。一些8位单片机在芯片上具有数模转换器(DAC)。尽管如此,与32位单片机相比,8051单片机的成本削减可以实现低成本生产。
内存也是8位和更高位单片机之间的差异区域。例如,8051单片机中的64 KB闪存不足以进行详细说明,而ATSAMS70Q20B 单片机之类的32位单片机具有2 MB闪存。并非每个单片机项目都需要高达2 MB的闪存。
最后,的确,大多数8位单片机在速度,处理能力,对众多外设的支持以及内存方面都无法与32位单片机匹敌,但是8位单片机仍然更适合于具有广泛功能的设备高处理速度不是必需的。
通讯协议
传统的单片机具有有限的通信协议,但随着时间的流逝,单片机不断发展。对于单片机必须与其他设备进行通信的大量电路,必须使用多种通信协议。例如,Microchip ATSAMS70Q20B 单片机支持主控制器局域网(MCAN)、串行外围设备接口(SPI)、I2C(内部集成电路)、以太网,通用串行总线(USB)和通用异步收发器(UART)。但是,8051单片机支持有限的通信协议,这限制了它在需要多种通信协议的区域中的使用。因此,对于有限的通信协议,8051单片机可以达到目的。
单片机的功耗
选择单片机时,通常会特别注意功率预算和要求。单片机在运行期间会消耗大量功率,因此闲置和睡眠状态的多个级别会在不活动期间产生影响。最新的单片机可以在不活动时进入睡眠状态,从长远来看可以节省大量功率。传统的8位单片机(例如8051)可能没有任何此类功能。不活动期间的睡眠状态会对功耗产生很大影响,因此较早的单片机比具有其他等效功能的现代单片机消耗更多的功率。
以上就是英锐恩单片机开发工程师分享的有关8位单片机的发展前景分析。英锐恩专注单片机应用方案设计与开发,提供8位单片机、16位单片机、32位单片机、运算放大器和模拟开关。