микроконтроллер 8051
Микроконтроллер 8051 — наиболее широко используемый 8-разрядный микроконтроллер, первоначально разработанный компанией Intel в 1980 году. Его типичная архитектура, централизованное управление выделенными регистрами шины, многочисленные побитовые операции и богатый набор инструкций для приложений управления делают его «классикой» первого поколения, заложившей основу для разработки других микроконтроллеров в будущем.
Особенности 8051
Популярность и простота использования микроконтроллера 8051 обусловлены следующими характеристиками:
1. Он имеет полную битовую операционную систему от аппаратного до программного обеспечения, известную как битовый процессор, которая работает с отдельными битами, а не со словами или байтами. Он может выполнять такие операции, как передача, установка, очистка, тестирование и логические операции над определенными битами в регистрах специальных функций, что делает его очень универсальным и простым в использовании.
2. Он включает в себя адресный пространство с двойной функцией в области встроенной оперативной памяти, что обеспечивает пользователям большую гибкость.
3. Он предлагает инструкции умножения и деления, что добавляет удобства при программировании. Многие 8-разрядные микроконтроллеры не имеют функции умножения, что требует создания подпрограмм для умножения, что может быть неудобно.
Недостатки 8051
1. Такие функции, как АЦП и EEPROM, требуют использования внешних компонентов, что увеличивает сложность аппаратного и программного обеспечения.
2. Хотя выводы ввода-вывода просты в использовании, они не имеют выходных возможностей в состоянии высокого уровня, что является значительным ограничением серии 8051.
3. Скорость выполнения относительно низкая, особенно для двойных указателей данных. Улучшения в этом аспекте значительно повысили бы эффективность программирования.
4. 8051 имеет слабые защитные возможности и подвержен повреждениям микросхем.
Обычно используемые серии 8051
В настоящее время он широко используется в образовательных учреждениях и приложениях с низкими требованиями к производительности, причем наиболее часто используются устройства 8051 и 80C51.
Микроконтроллер STM32
Серия микроконтроллеров STM32 от STMicroelectronics известна своей исключительной экономичностью и мощными функциями. Она основана на ядре ARM Cortex-M, специально разработанном для высокопроизводительных, недорогих и энергоэффективных встраиваемых приложений. Микроконтроллеры STM32 предлагают первоклассные периферийные устройства, включая двойной 12-разрядный АЦП с разрешением 1 мкс, UART со скоростью 4 Мбит/с и SPI со скоростью 18 Мбит/с.
Они также отличаются энергоэффективностью и интеграцией, хотя и не могут сравниться с энергоэффективностью MSP430. Благодаря простой архитектуре, удобным инструментам и впечатляющей функциональности микроконтроллеры STM32 высоко ценятся в отрасли.
Особенности STM32
Ядро: 32-разрядный процессор ARM Cortex-M3 с максимальной рабочей частотой 72 МГц, 1,25 DMIPS/МГц, одноцикловым умножением и аппаратным делением.
Память: встроенная флэш-память объемом от 32 КБ до 512 КБ и SRAM объемом от 6 КБ до 64 КБ.
Часы, сброс и управление питанием: поддерживает напряжение питания от 2,0 В до 3,6 В, драйверы напряжения для интерфейсов ввода-вывода, сброс при включении питания (POR), сброс при отключении питания (PDR) и программируемый детектор напряжения (PVD). Включает такие функции, как кварцевые генераторы 4–16 МГц, заводские RC-генераторы 8 МГц, внутренние RC-генераторы 40 кГц, PLL для тактовой частоты ЦП и кварцевый генератор 32 кГц для RTC с калибровкой.
Режимы отладки: поддерживает интерфейсы Serial Wire Debug (SWD) и JTAG, с до 112 быстрыми портами ввода-вывода, до 11 таймерами и до 13 интерфейсами связи.
Часто используемый STM32
Наиболее часто используемые серии устройств STM32 включают серии STM32F103, STM32 L1 и STM32W.
Сравнение микроконтроллеров 8051 и STM32
| Характеристика | Микроконтроллер 8051 | Микроконтроллер STM32 |
|---|---|---|
| Архитектура | 8-битное ядро, совместимое с 8051 | 32-битное ядро Arm Cortex-M; тип зависит от семейства |
| Семейство изделий | Совместимые с 8051 микроконтроллеры разных производителей | Микроконтроллеры STM32 компании STMicroelectronics |
| Битовые операции | Битовые команды и побитно адресуемые области памяти/SFR | Побитовые команды; доступ к битам периферии зависит от прибора |
| Система команд | Совместима с 8051; время выполнения зависит от реализации | Поддержка команд Arm зависит от выбранного ядра Cortex-M |
| Память | Объём Flash/ROM и RAM зависит от прибора | Объём Flash и SRAM зависит от прибора |
| Встроенная периферия | Таймеры, последовательные интерфейсы и аналоговые блоки зависят от прибора | ADC, таймеры и интерфейсы зависят от прибора и корпуса |
| Энергопотребление | Сравнивать конкретный прибор, питание, частоту и режимы сна | Сравнивать прибор и нагрузку; потребление не всегда ниже, чем у 8051 |
| Средства разработки | Поддерживаемые поставщиком средства C/ассемблера и отладчики | Средства STM32Cube и поддерживаемые сторонние инструменты |
| Критерии выбора | Имеющийся код 8051, нужная периферия, стоимость и доступность | Вычисления, память, периферия, энергобюджет и поддержка инструментов |
Сравнение 8-разрядной архитектуры 8051 и 32-разрядной STM32
Классическая архитектура 8051 имеет 8-разрядный процессор и 8-разрядный тракт данных, хотя современные производные часто получают более быстрые ядра, увеличенную память и развитую периферию. Микроконтроллеры STM32 используют 32-разрядные ядра Arm Cortex-M и обычно предлагают большее адресное пространство, вычислительные возможности, гибкие прерывания и встроенные интерфейсы. Микросхема 8085 является отдельным 8-разрядным микропроцессором, а не заменой 8051. Поэтому выбирать семейство только по разрядности или минимальной цене единицы некорректно.
- Оцените нагрузку: определите разрядность вычислений, частоту контура, задержку прерываний и запас производительности.
- Полностью учтите память: включите код, константы, стек, буферы, загрузчик и резерв обновления.
- Проверьте периферию: сопоставьте таймеры, разрешение АЦП, порты связи, DMA и мультиплексирование с проектом.
- Оцените разработку: сравните компилятор, отладчик, библиотеки, опыт команды и долгосрочную поддержку.
- Рассчитайте общую стоимость: учтите внешние детали, программирование, тестирование, поставки и риск переноса.
Связанная публикация:
