盘点常用单片机的优缺点,全面解析单片机性能与局限

大家好我是小火，想学习单片机的同学可以关注、私信我或者在评论区回复我要入门。单片机种类繁多，让开发者们可选择的范围也增强很多，从上世纪80年代发展到今天，从4位8位发展到现在的各种32位甚至更高速单片机。

各大生产商也在速度、内存、功能上下足了功夫，百家争鸣。作为单片机代表性的厂商：Atmel、MicroChip、TI、ARMST、ST等等，当然还有我们的国之光宏晶STC单片机也是表现得非常突出。

下面分享一下51、MSP430、TMS、STM32、AVR、STC单片机之间的优缺点。

51单片机

作为一个时代的代表作51单片机是一个8位单片机同时也是初学者们最容易上手的单片机，最早由Intel推出，由于其典型的结构和完善的总线专用寄存器的集中管理，众多的逻辑位操作功能及面向控制的丰富的指令系统，堪称为一代“经典”，为以后的其它单片机的发展打下了良好的基础。

51单片机主要有以下这些特点：

1. 从内部的硬件到软件有一套完整的按位操作系统，称作位处理器，处理对象不是字或字节而是位。不但能对片内某些特殊功能寄存器的某位进行处理，如传送、清零、置位 等，还能进行位的逻辑运算，功能算得上完备，使用非常方便。

2. 51在片内RAM区间还特别开辟了一个双重功能的地址区间，使用起来很灵活，这一功能无疑给开发者提供了非常大的便利，

3. 乘法和除法指令，这给编程也带来了便利。很多的八位单片机都不具备乘法功能，作乘法时还得编上一段子程序调用，增加工作量就会给开发者带来不便。

缺点

(虽然是经典但是缺点还是很明显的)

1. 很多的功能需要靠扩展,例如AD、EEPROM等，会造成硬件和软件负担

2. 虽然I/O脚使用简单，但高电平时无输出能力，这也是51系列单片机的最大软肋

3. 运行速度过慢，特别是双数据指针，如能改进能给编程带来很大的便利

4. 51保护能力很差，很容易烧坏芯片

应用范围目前在教学场合和对性能要求不高的场合大量被采用
使用最多的器件8051、80C51

MSP430

在运算速度方面，能在 8MHz 晶体的驱动下，实现 125ns 的指令周期。 16 位的数据宽度、 125ns 的指令周期以及多功能的硬件乘法器(能实现乘加)相配合，能实现数字信号处理的某些算法(如 FFT 等)

超低功耗方面，MSP430 单片机之所以有超低的功耗，是因为其在降低芯片的电源电压及灵活而可控的运行时钟方面都有其独到之处。电源电压采用的是 1.8~3.6V 电压。因而可使其在 1MHz 的时钟条件下运行时， 芯片的电流会在 200~400uA 左右，时钟关断模式的最低功耗只有 0.1uA

缺点

占的指令空间较大,因为是16位单片机,程序以字为单位,有的指令竟然占6

个字节。虽然程序表面上简洁, 但与pic单片机比较空间占用很大

应用范围在低功耗及超低功耗的工业场合应用的比较多

使用最多的器件MSP430F系列、MSP430G2系列、MSP430L09系列

TMS单片机

TMS系列单片机，虽不算很主流，很多初学者可能都没听过。由TI推出的8位CMOS单片机,这款单片机具有多种存储模式、多种外围接口模式,适用于复杂的实时控制场合。虽 然没STM32那么优秀，也没MSP430那么张扬，但是TMS370C系列单片机提供了通过整合先进的外围功能模块及各种芯片的内存配置，具有高性价比的实时系统控制。同时采用高性能硅栅CMOS EPROM和EEPROM技术实现。

低工作功耗CMOS技术，宽工作温度范围，抑制噪声，再加丰富的片上外设功能，使TMS370C系列单片机 在汽车电子，工业电机控制，电脑，通信和消费类具也有自己的一席之地。

STM32单片机

由ST厂商推出的STM32系列单片机，在没涨价之前，这是一款性价比超高的系列单片机，应该没有之一，功能及其强大。其基于专为要求高性能、 低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM Cortex-M内核，同时具有一流的外设：1μs的双12位ADC，4兆位/秒的UART，18兆位/秒的SPI等等，在功耗和集成度方面也有不俗的表现，STM32深受工程师对它喜爱，由于其简单的结构和易用的工具再配合其强大的功能在行业中非常的有名。其强大的功能主要表现在：

1.内核：ARM32位Cortex-M3CPU，最高工作频率72MHz，1.25DMIPS/MHz，单周期乘法和硬件除法

1. 存储器：片上集成32-512KB的Flash存储器。6-64KB的SRAM存储器
2. 时钟、复位和电源管理：2.0-3.6V的电源供电和I/O接口的驱动电压。POR、PDR和可编程的电压探测器(PVD)。4-16MHz的 晶振。内嵌出厂前调校的8MHz RC振荡电路。内部40 kHz的RC振荡电路。用于CPU时钟的PLL。带校准用于RTC的32kHz的晶振
3. 调试模式：串行调试(SWD)和JTAG接口。最多高达112个的快速I/O端口、最多多达11个定时器、最多多达13个通信接口
   使用最多的器件STM32F103系列、STM32 L1系列、STM32W系列。

AVR单片机

AVR单片机是Atmel公司推出的单片机,其显著的特点为高性能、高速度、低功耗。它取消机器周期,以时钟周期为指令周期,实行流水作 业。AVR单片机指令以字为单位,且大部分指令都为单周期指令。而单周期既可执行本指令功能,同时完成下一条指令的读取。通常时钟频率用4～8MHz,故 最短指令执行时间为250～125ns。AVR单片机能成为最近仍是比较火热的单片机，主要的特点：

1.AVR系列没有类似累加器A的结构,它主要是通过R16～R31寄存器来实现A的功能。在AVR中,没有像51系列的数据指针DPTR,而是由 X(由R26、R27组成)、Y(由R28、R29组成)、Z(由R30、R31组成)三个16位的寄存器来完成数据指针的功能,并且还能作后增量或先减量等的运行，而在51系列中,所有的逻辑运算都必须在A中进行;而AVR却可以在任两个寄存器之间进行,省去了不必要的麻烦,这些都AVR比51系列出色的地方。

2.AVR的专用寄存器集中在00～3F地址区间,无需像PIC那样得先进行选存储体的过程,使用起来比PIC方便。AVR的片内RAM的地址区间 为0～00DF(AT90S2313) 和0060～025F(AT90S8515、AT90S8535),它们占用的是数据空间的地址,这些片内RAM仅仅是用来存储数据的,通常不具备通用寄 存器的功能。当程序复杂时,通用寄存器R0～R31就显得不够用;而51系列的通用寄存器多达128个(为AVR的4倍),编程时就不会有这种感觉。

缺点

1. 是没有位操作，都是以字节形式来控制和判断相关寄存器位的
2. 2.C语言与51的C语言在写法上存在很大的差异，这让从开始学习51单片机的朋友很不习惯
3. 3.通用寄存器一共32个(R0～R31),前16个寄存器(R0～R15)都不能直接与立即数打交道,因而通用性有所下降。而在51系列中,它所有的通用寄存器(地址00～7FH)均可以直接与立即数打交道,显然要优于前者。
   使用最多的器件ATUC64L3U、ATxmega64A1U、AT90S8515

STC单片机

说到STC单片机有人会说到，STC也能算主流，估计要被喷了~~我们基于它是国内还算是比较不错的单片机来说。STC单片机是宏晶生产的单时钟/ 机器周期的单片机，说白了STC单片机是51与AVR的结合体，有人说AVR是51的替代单片机，但是AVR单片机在位控制和C语言写法上存在很大的差 异。而STC单片机洽洽结合了51和AVR的优点，虽然功能不及AVR那么强大，但是在AVR能找到的功能，在STC上基本都有，同时STC单片机是51 内核，这给以51单片机为基础的工程师们提供了极大的方便，省去了学习AVR的时间，同时也不失AVR的各种功能…

STC单片机是高速、低功耗、超强抗干扰的新一代8051单片机51单片机，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8~12倍，内部集成 MAX810专用复位电路。4路PWM 8路高速10位A、D转换，针对电机电机 的供应商控制，强干扰场合，成为继51单片机后一个全新系列单片机…

1. 下载烧录程序用串口方便好用，容易上手，拥有大量的学习资料及视频，最著名的要属于杜老师的那个视频了，好多对单片机有兴趣的朋友都是通过这个视频入门的，同时具有宽电压：5.5～3.8V，2.4～3.8V, 低功耗设计：空闲模式，掉电模式(可由外部中断唤醒)
2. STC单片机具有在应用编程，调试起来比较方便;带有10位AD、内部EEPROM、可在1T/机器周期下工作，速度是传统51单片机的8~12倍，价格也较便宜
3. 3.4 通道捕获/比较单元，STC12C2052AD系列为2通道，也可用来再实现4个定时器或4个外部中断，2个硬件16位定时器，兼容普通8051的定时 器。4路PCA还可再实现4个定时器，具有硬件看门狗、高速SPI通信端口、全双工异步串行口,兼容普通8051的串口，同时还具有先进的指令集结构，兼 容普通8051指令集

STC单片机功能可能不算非常强大，价格也不及其他单片机便宜，但是这些并并不重要，重要的是这属于国产单片机比较出色的单片机，但愿国产单片机能有所突破、一路长虹，

本期先分享到这里，想要学习单片机编程的同学可以持续关注小火，回复“我要入门”，与我们一起成长，喜欢的可以点个赞关注我们！