電子發(fā)燒友網(wǎng)訊:單片機中最簡單最基礎的莫過于8位單片機了。千里之行始于足下,單片機產(chǎn)品設計工程師的整個單片機工程師或電子工程師之旅,剛開始都離不開8位單片機的學習,而且,有了8位單片機的基礎再去學16位、32位單片機等中高階單片機時,更會顯得如魚得水。單片機工程師遇到單片機方案選型或?qū)W習8位單片機,需要了解哪些廠商的單片機芯片?目前有哪些主流8位單片機?這些都是在我們平時做單片機產(chǎn)品開發(fā)和設計中緊密相關及不可或缺的?;诖?,電子發(fā)燒友網(wǎng)整合互聯(lián)網(wǎng)資源推出《全球8位單片機知名廠商和主要型號介紹》,根據(jù)電子發(fā)燒友網(wǎng)讀者的繼續(xù)學習需要,電子發(fā)燒友網(wǎng)將會陸續(xù)推出《全球16位單片機知名廠商和主要型號介紹》和《全球32位單片機知名廠商和主要型號介紹》,以饗讀者,敬請留意。
??????? 要清楚8位單片機,基于Intel 51內(nèi)核的MCS-51-8051單片機系列則是最好的開始。
MCS-51-8051單片機簡介
MCS51的指令系統(tǒng)
MCS-51共有7種尋址方式,現(xiàn)介紹如下:
(1)立即尋址:操作數(shù)就寫在指令中,和操作碼一起放在程序存貯器中。把“?!碧柗旁诹⒓磾?shù)前面,以表示該尋址方式為立即尋址,如mov A,#20H。
(2)寄存器尋址:操作數(shù)放在寄存器中,在指令中直接以寄存器的名來表示操作數(shù)地址。如MOV A,R0就屬于寄存器尋址,即R0寄存器的內(nèi)容送到累加器A中。
(3)直接尋址:操作數(shù)放在單片機的內(nèi)部RAM某單元中,在指令中直接寫出該單元的地址。如前例的ADD A,70H中的70H。
(4)寄存器間接尋址:操作數(shù)放在RAM某個單元中,該單元的地址又放在寄存器R0或R1中。 如果RAM的地址大于256,則該地址存放在16位寄存器DPTR(數(shù)據(jù)指針)中,此時在寄存器名前加@符號來表示這種間接尋址。如MOV A,@ R0。
(5)變址尋址:指定的變址寄存器的內(nèi)容與指令中給出的偏移量相加,所得的結果作為操作數(shù)的地址。如MOVC A,@A+DPTR 。
(6)相對尋址:由程序計數(shù)器中的基地址與指令中提供的偏移量相加,得到的為操作數(shù)的地址。如SJMP rel。
(7)位尋址:操作數(shù)是二進制中的某一位,其位地址出現(xiàn)在指令中。如SETB bit MCS51的指令系統(tǒng)按功能分有:數(shù)據(jù)傳送類、轉(zhuǎn)移指令、算術運算類、邏輯運算類、和十進制指令及一些偽指令。
內(nèi)部總體結構其基本特性
MCS51單片機的內(nèi)部總體結構其基本特性如下: 8位CPU、片內(nèi)振蕩器、4k字節(jié)ROM、128字節(jié)RAM、21個特殊功能寄存器、32根I/O線、可尋址的64k字節(jié)外部數(shù)據(jù)、程序存貯空間、2個16位定時器、計數(shù)器中斷結構:具有二個優(yōu)先級、五個中斷源一個全雙口串行口位尋址(即可尋找某位的內(nèi)容)功能,適于按位進行邏輯運算的位處理器。除128字節(jié)RAM、4k字節(jié)ROM和中斷、串行口及定時器模塊外,還有4組I/O口P0~P3,余下的就是CPU的全部組成。把4kROM換為EPROM就是8751的結構,如去掉ROM/EPROM部分即為8031,如果將ROM置換為Flash存貯器或EEPROM,或再省去某些I/O,即可得到51系列的派生品種,如89C51、AT89C2051等單片機。單片機各部分是通過內(nèi)部的總線有機地連接起來的。
MCS51單片機的內(nèi)部總體結構圖
8051單片機包含中央處理器、程序存儲器(ROM)、數(shù)據(jù)存儲器(RAM)、定時/計數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線,· 中央處理器:
中央處理器(CPU)是整個單片機的核心部件,是8位數(shù)據(jù)寬度的處理器,能處理8位二進制數(shù)據(jù)或代碼,CPU負責控制、指揮和調(diào)度整個單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作,完成運算和控制輸入輸出功能等操作。
· 數(shù)據(jù)存儲器(RAM):
8051內(nèi)部有128個8位用戶數(shù)據(jù)存儲單元和128個專用寄存器單元,它們是統(tǒng)一編址的,專用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù),用戶只能訪問,而不能用于存放用戶數(shù)據(jù),所以,用戶能使用的的RAM只有128個,可存放讀寫的數(shù)據(jù),運算的中間結果或用戶定義的字型表。
· 程序存儲器(ROM):
8051共有4096個8位掩膜ROM,用于存放用戶程序,原始數(shù)據(jù)或表格。
· 定時/計數(shù)器(ROM):
8051有兩個16位的可編程定時/計數(shù)器,以實現(xiàn)定時或計數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)向。
· 并行輸入輸出(I/O)口:
8051共有4組8位I/O口(P0、 P1、P2或P3),用于對外部數(shù)據(jù)的傳輸。
· 全雙工串行口:
8051內(nèi)置一個全雙工串行通信口,用于與其它設備間的串行數(shù)據(jù)傳送,該串行口既可以用作異步通信收發(fā)器,也可以當同步移位器使用。
· 中斷系統(tǒng):
8051具備較完善的中斷功能,有兩個外中斷、兩個定時/計數(shù)器中斷和一個串行中斷,可滿足不同的控制要求,并具有2級的優(yōu)先級別選擇。
· 時鐘電路:
8051內(nèi)置最高頻率達12MHz的時鐘電路,用于產(chǎn)生整個單片機運行的脈沖時序,但8051單片機需外置振蕩電容。
單片機的結構有兩種類型,一種是程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器分開的形式,即哈佛(Harvard)結構,另一種是采用通用計算機廣泛使用的程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器合二為一的結構,即馮諾依曼(Von Neumann)結構(也稱普林斯頓(Princeton)結構)。INTEL的MCS-51系列單片機采用的是哈佛結構的形式,而后續(xù)產(chǎn)品16位的MCS-96系列單片機則采用普林斯頓結構。
MICROCHIP公司PIC單片機#e#
PIC單片機:
是MICROCHIP公司的產(chǎn)品,其突出的特點是體積小,功耗低,精簡指令集,抗干擾性好,可靠性高,有較強的模擬接口,代碼保密性好,大部分芯片有其兼容的FLASH程序存儲器的芯片。
EMC單片機:
是***義隆公司的產(chǎn)品,有很大一部分與PIC 8位單片機兼容,且相兼容產(chǎn)品的資源相對比PIC的多,價格便宜,有很多系列可選,但抗干擾較差。
ATMEL單片機(51單片機):
ATMEl公司的8位單片機有AT89、AT90兩個系列,AT89系列是8位Flash單片機,與8051系列單片機相兼容,靜態(tài)時鐘模式;AT90系列單片機是增強RISC結構、全靜態(tài)工作方式、內(nèi)載在線可編程Flash的單片機,也叫AVR單片機。
PHLIPIS 51PLC系列單片機(51單片機):
PHILIPS公司的單片機是基于80C51內(nèi)核的單片機,嵌入了掉電檢測、模擬以及片內(nèi)RC振蕩器等功能,這使51LPC在高集成度、低成本、低功耗的應用設計中可以滿足多方面的性能要求。
HOLTEK單片機:
***盛揚半導體的單片機,價格便宜,種類較多,但抗干擾較差,適用于消費類產(chǎn)品。
TI公司單片機(51單片機):
德州儀器提供了TMS370和MSP430兩大系列通用單片機.TMS370系列單片機是8位CMOS單片機,具有多種存儲模式、多種外圍接口模式,適用于復雜的實時控制場合;MSP430系列單片機是一種超低功耗、功能集成度較高的16位低功耗單片機,特別適用于要求功耗低的場合接著說說國際電子公司的單片機芯片產(chǎn)品。
1. 飛思卡爾單片機
飛思卡爾是世界上最大的單片機廠商之一。品種全、選擇余地大、新產(chǎn)品多是其特點,在8位機方面有68HC05和生級產(chǎn)品 68HC08,68HC05有30多個系列,200多個品種,產(chǎn)量已超過20億片。8位增強型單片機68HC11也有30多個品種,年產(chǎn)量在1億片以上。生級產(chǎn)品有68HC12。16位機68HC16也有十多個品種。32位單片機的683XX系列也有幾十個品種。近年來,以PowerPC、 Coldfire、M.CORE等為CPU,將DSP未為輔助模塊集成的單片機也紛紛推出,目前仍是單片機的首選牌品。MOTOROLA單片機特點之一是在同樣速度下所用的時鐘頻率較Intel類單片機低得多,因而使得高頻噪聲低、抗干擾能力強,更適合用于工控領域及惡劣的環(huán)境。8位單片機過去的策略是以掩膜為主,最近推出OTP計劃以適應單片機發(fā)展趨勢,在32位機上,M.CORE在性能和功耗方面都勝過ARM7。
2、瑞薩電子
瑞薩電子瑞薩電子為全球第一的微控制器供應商,也是SoC系統(tǒng)晶片與各式類比及電源裝置等先進半導體解決方案的領導品牌之一。8位單片機主要有78K0、740系列和QzRom系列。
3、英飛凌
英飛凌8位單片機能實現(xiàn)高性能的電機驅(qū)動控制,在嚴酷環(huán)境下(高溫、EMI、振動)具有極高的可靠性。英飛凌8位單片機主要有XC800系列、XC886系列、XC888系列、XC82x、XC83x系列等等。
4、Microchip(微芯)單片機
Microchip(微芯)單片機是市場份額增長最塊的單片機。它的主要產(chǎn)品是16C系列8位單片機,CPU采用RISC結構,僅33條指令,運行速度快,且 以低價位著稱,一般單片機價格都在一美元以下。Microchip單片機沒有掩膜產(chǎn)品,全都是OTP器件(近年已推出FLASH型單片機——編者注)。 Microchip強調(diào)節(jié)約成本的最優(yōu)化設計,使用量大、檔次低、價格敏感的產(chǎn)品。MICROCHIP公司的PIC單片機產(chǎn)品,其突出的特點是體積小,功耗低,精簡指令集,抗干擾性好,可靠性高,有較強的模擬接口,代碼保密性好,大部分芯片有其兼容的FLASH程序存儲器的芯片。
5、ATMEL單片機
ATMEL公司的8位單片機有AT89、AT90兩個系列,AT89系列是8位Flash單片機,與8051系列單片機相兼容,靜態(tài)時鐘模式;AT90系列單片機是增強RISC結構、全靜態(tài)工作方式、內(nèi)載在線可編程Flash的單片機,也叫AVR單片機。
6、 Scenix單片機
Scenix單片機的I/O模塊有新意。I/O模塊的集成與組合技術是單片機技術不可缺少的重要方面。除傳統(tǒng)的I/O功能模塊如并行I/O、URT、 SPI、I2C、A/D、PWM、PLL、DTMF等,新的I/O模塊不斷出現(xiàn),如USB,CAN、J1850,最具代表性的是MOTOROLA32位單 片機,它集成了包括各種通信協(xié)議在內(nèi)的I/O模塊,而Scenix單片機在I/O模塊的處理上引入虛擬I/O的新概念。Scenix采用了RISC結構的 CPU,使CPU最高工作頻率達50MHz。運算速度接近50MIPS。有了強有力的CPU,各種I/O功能便可以用軟件的辦法模擬。單片機的封裝采用 20/28引腳。公司提供各種I/O的庫函數(shù),用于實現(xiàn)各種I/O模塊的功能。這些用軟件完成的模塊包括多路UART、多種A/D、PWM、SPI、 DTMF、FSK、LCD驅(qū)動等,這些都是通常用硬件實現(xiàn)起來也相當復雜的模塊。
7、NEC單片機
NEC單片機自成體系,以8位單片機78K系列產(chǎn)量最高,也有16位、32位單片機。16位以上單片機采用內(nèi)部倍頻技術,以降低外時鐘頻率。有的單片機采用內(nèi)置操作系統(tǒng)。NEC的銷售策略著重于服務大客戶,并投入相當大的技術力量幫助大客戶開發(fā)產(chǎn)品。[備注:瑞薩科技和NEC電子于4月1日正式合并成立新的公司--瑞薩電子公司]
8、東芝單片機
東芝單片機的特點從4位機到64位,門類齊全。4位機在家電領域仍有較大的市場。8位機主要有870系列、90系列等,該類單片機允許使用慢模式,采 用32K時鐘時功耗低至10uA數(shù)量級。CPU內(nèi)部多組寄存器的使用,使得中斷響應與處理更加快捷。東芝的32位單片機采用MIPS3000ARISC的 CPU結構,面向VCD、數(shù)字相機、圖像處理等市場。
9、富士通單片機
富士通也有8位、16位和32位單片機,但8位機使用的是16位機的CPU內(nèi)核。也就是說8位機與16位機所用的指令相同,使得開發(fā)比較容易。8位單片機有著名的MB8900系列,16位機有MB90系列。富士通公司注重于服務大公司、大客戶,幫助大客戶開發(fā)產(chǎn)品。
10、凌陽單片機:
中國***凌陽科技股份有限公司(Sunplus Technology CO. LTD)至力于8位和16位機的開發(fā)。 SPMC65系列單片機是凌陽主推產(chǎn)品,采用8位SPMC65 CPU 內(nèi)核,并圍繞這個通用的CPU內(nèi)核,形成了不同的片內(nèi)資源的一系列產(chǎn)品。在系列芯片中相同的片內(nèi)硬件功能模塊具有相同的資源特點;不同型號的芯片只是對片內(nèi)資源進行刪減。其最大的特點就是超強抗干擾。 廣泛應用于家用電器、工業(yè)控制、儀器儀表、安防報警、計算機外圍等領域。SPMC75 系列單片機內(nèi)核采用凌陽科技自主知識產(chǎn)權的μ‘ nSP(Microcontroller and Signal Processor)16位微處理器SPMC75 系列單片機集成了多種功能模塊:多功能 I/O 口、串行口、 ADC 、定時計數(shù)器等常硬件模塊,以及能產(chǎn)生電機驅(qū)動波形的 PWM 發(fā)生器、多功能的捕獲比較模塊、 BLDC 電機驅(qū)動專用位置偵測接口、兩相增量編碼器接口等特殊硬設,主要用于變頻馬達驅(qū)動控制。 SPMC75 系列單片機具有很強的抗干擾能力,廣泛應用于變頻家電、變頻器、工業(yè)控制等控制領域。
11、SST 單片機:
美國SST公司推出的SST89系列單片機為標準的51系列單片機,包括SST89E/V52RD2, SST89E/V54RD2,SST89E/V58RD2,SST89E/V554RC,SST89E/V564RD等。它與8052系列單片機兼容。提供系統(tǒng)在線編程(ISP功能)。內(nèi)部flash擦寫次數(shù)1萬次以上,程序保存時間可達100年。
12. Epson(愛普生)單片機
Epson公司以擅長制造液晶顯示器著稱,故Epson單片機主要為該公司生產(chǎn)的LCD配套。其單片機的特點是LCD驅(qū)動部分做得特別好。在低電壓、 低功耗方面也很有特點。目前0.9V供電的單片機已經(jīng)上市,不久的將來,LCD顯示的手表類單片機將使用0.5V供電。
13、8051單片機
最早由Intel公司推出的8051/31類單片機也世界上用量最大的幾種單片機之一。由于Intel公司在嵌入式應用方面將重點放在186、 386、奔騰等與PC類兼容的高檔芯片的開發(fā)上,8051類單片機主要由Philips、三星、華邦等公司接產(chǎn)。這些公司都在保持與8051單片機兼容的 基礎上改善了8051許多特點(如時序特性)。提高了速度、降低了時鐘頻率,放寬了電源電壓的動態(tài)范圍,降低了產(chǎn)品的價格。其中INTEL公司的MCS-51系列及其增強型系列在意位單片機市中占的份額最大,達50%左右。
14、 Zilog單片機
Z8單片機是Zilog公司的產(chǎn)品,采用多累加器結構,有較強的中斷處理能力。產(chǎn)品為OTP型,Z8單片機的開發(fā)工具可秤價廉物美。Z8單片機以低價 位的優(yōu)勢面向低端應用,以18引腳封裝為主,ROM為0.5-2k。最近Zilog公司又推出了Z86系列單片機,該系列內(nèi)部可集成廉價的DSP單元。
15、TI公司單片機(51單片機):
德州儀器提供了TMS370和MSP430兩大系列通用單片機.TMS370系列單片機是8位CMOS單片機,具有多種存儲模式、多種外圍接口模式, 適用于復雜的實時控制場合;MSP430系列單片機是一種超低功耗、功能集成度較高的16位低功耗單片機,特別適用于要求功耗低的場合接著說說國際電子公 司的單片機芯片產(chǎn)品。
16、 NS單片機
COP8單片機是美國國家半導體公司的產(chǎn)品,該公司以生產(chǎn)先進的模擬電路著稱,能生產(chǎn)高水平的數(shù)字模擬混合電路。COP8單片機片內(nèi)集成了16位 A/D,這是單片機中不多見的。COP8單片機內(nèi)部使用了抗EMI電路,在看門狗電路以及STOP方式下單片機的喚醒方式上都有獨到之處。此外,COP8 的程序加密控制也做得特別好。
[備注:美國德州儀器(TI)在2011年5月份已宣布以65億美元收購美國國家半導體(NS)]
17、三星單片機
三星單片機有KS51和KS57系列4位單片機,KS86和KS88系列8位單片機,KS17系列16位單片機和KS32系列32位單片機。三星單片 機為OTP型ISP在片編程功能。三星公司以生產(chǎn)存儲器芯片著稱,在存儲器的市場供大于求的形式下,涉足參與單片機的競爭。三星公司在單片機技術上引進消化發(fā)達國家的技術,生產(chǎn)與之兼容的產(chǎn)品,然后以價格優(yōu)勢取勝。例如在4位機上采用NEC的技術,8位機上引進Zilog公司Z8的技術,在32位機上購買 了ARM7內(nèi)核,還有DEC的技術、東芝的技術等。其單片機裸片的價格相當有競爭力。
18、 華邦單片機
華邦單片機屬8051類單片機,它們的W78系列與標準的8051兼容,W77系列位增強型51系列,對8051的時序作了改進。同樣時鐘頻率下速度 提高了2.5倍,F(xiàn)LASH容量從4k到64k,有ISP功能。在4位單片機方面華邦有921系列帶LCD驅(qū)動的741系列。在32位機方面,華邦使用了 惠普公司PA-RISC單片機技術,生產(chǎn)低位的32位RISC單片機。
19、***義隆單片機
EMC單片機是***義隆公司的產(chǎn)品,有很大一部分與PIC 8位單片機兼容,且相兼容產(chǎn)品的資源相對比PIC的多,價格便宜,有很多系列可選,但抗干擾較差。
20、NXP(恩智浦) 51PLC系列單片機(51單片機):
NXP(恩智浦)公司的單片機是基于80C51內(nèi)核的單片機,嵌入了掉電檢測、模擬以及片內(nèi)RC振蕩器等功能,這使51LPC在高集成度、低成本、低功耗的應用設計中可以滿足多方面的性能要求。
21、HOLTEK單片機:
***盛揚半導體的單片機,價格便宜,種類較多,但抗干擾較差,適用于消費類產(chǎn)品。
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? ? ? ??22、深圳宏晶科技STC 系列:
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? ? ? ? ?宏晶科技是新一代增強型8位單片微型計算機標準的制定者和領導廠商。致力于提供滿足中國市場需求的高性能單片機技術,在業(yè)內(nèi)處于領先地位,銷售網(wǎng)絡覆蓋全國。
??? 23、 STC單片機
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