电子发烧友网 > 嵌入式技术 > 正文

51系列中嵌入式单片机的优缺点分析

2019年08月08日 11:14 次阅读

51系列是应用最广泛的单片机,由于产品硬件结构合理,指令系统规范,加之生产历史“悠久”,有先入为主的优势。世界有许多著名的芯片公司都购买了51芯片的核心专利技术,并在其基础上进行性能上的扩充,使得芯片得到进一步的完善,形成了一个庞大的体系,直到现在仍在不断翻新,把单片机世界炒得沸沸扬扬。

51系列的另一个优点是乘法和除法指令,这给编程也带来了便利。八位除以八位的除法指令,商为八位,精度嫌不够,用得不多。而八位乘八位的乘法指令,其积为十六位,精度还是能满足要求的,用的较多。作乘法时,只需一条指令即可。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,十分不便。

51系列的I/O脚的设置和使用非常简单,但高电平时无输出能力,可谓有利有弊。故其他系列的单片机(如PIC系列、AVR系列等)对I/O口进行了改进,增加了方向寄存器以确定输入或输出,但使用也变得复杂。

同时,原51系列也有许多值得改进之处,如运行速度过慢等。当晶振频率为12MHz时,机器周期达1μs,显然适应不了现代高速运行的需要。华邦公司(Winbond)生产的产品型号为W77系列和W78系列,W78系列与AT89C系列完全兼容。W77系列为增强型,对原有的8051的时序作了改进,每个机器周期从12个时钟周期改为4个周期,使速度提高了三倍,同时,晶振频率最高可达40MHz。W77系列还增加了看门狗WatchDog、两组uART、两组DVTR数据指针、ISP等多种功能。

PIC单片机CPU采用RISC结构,分别有33、35、58条指令(视单片机的级别而定),属精简指令集。而51系列有111条指令,AVR单片机有118条指令,都比前者复杂。采用Haryard双总线结构,运行速度快(指令周期约160~200nS),它能使程序存储器的访问和数据存储器的访问并行处理,这种指令流水线结构,在一个周期内完成两部分工作,一是执行指令,二是从程序存储器取出下一条指令,这样总的看来每条指令只需一个周期(个别除外),这也是高效率运行的原因之一。此外,它还具有低工作电压、低功耗、驱动能力强等特点。

51系列中嵌入式单片机的优缺点分析

该系列单片机的专用寄存器)并不像51系列那样都集中在一个固定的地址区间内(80~FFH),而是分散在四个地址区间内,即存储体0(Bank0:00-7FH)、存储体1(Bankl:80-FFH)、存储体2(Bank2:100-17FH)、存储体3(Bank3:180-1FFH)。只有5个专用寄存器PCL、STATUS、FSR、PCLATH、INTCON在4个存储体内同时出现。

在编程过程中,少不了要与专用寄存器打交道,得反复地选择对应的存储体,也即对状态寄存器STATUS的第6位(RPl)和第5位(RPO)置位或清零。这多少给编程带来了一些麻烦。对于上述的单片机,它的位指令操作通常限制在存储体0区间(00~7FH)。数据的传送和逻辑运算基本上都得通过工作寄存器w(相当于5l系列的累加器A)来进行,而51系列的还可以通过寄存器相互之间直接传送(如:MOV30H,20H;将寄存器20H的内容直接传送至寄存器30H中),因而PIC单片机的瓶颈现象比51系列还要严重,这在编程中很有感受。

总线结构:MCS-51单片机的总线结构是冯-诺依曼型,计算机在同一个存储空间取指令和数据,两者不能同时进行;而PIC单片机的总线结构是哈佛结构,指令和数据空间是完全分开的,一个用于指令,一个用于数据,由于可以对程序和数据同时进行访问,所以提高了数据吞吐率。正因为在PIC单片机中采用了哈佛双总线结构,所以与常见的微控制器不同的一点是:程序和数据总线可以采用不同的宽度。数据总线都是8位的,但指令总线位数分别位12、14、16位。

流水线结构:MCS-51单片机的取指和执行采用单指令流水线结构,即取一条指令,执行完后再取下一条指令;而PIC的取指和执行采用双指令流水线结构,当一条指令被执行时,允许下一条指令同时被取出,这样就实现了单周期指令。寄存器组:PIC单片机的所有寄存器,包括I/O口,定时器和程序计数器等都采用RAM结构形式,而且都只需要一个指令周期就可以完成访问和操作;而MCS-51单片机需要两个或两个以上的周期才能改变寄存器的内容。

AVR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。通用寄存器一共32个(RO-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5l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。

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5l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(相当于有三组DPTR),而且还能作后增量或先减量等的运行。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,省去了在A中的来回折腾,这些都比51系列强。

下载发烧友APP

打造属于您的人脉电子圈

关注电子发烧友微信

有趣有料的资讯及技术干货

关注发烧友课堂

锁定最新课程活动及技术直播

电子发烧友观察

一线报道 · 深度观察 · 最新资讯
收藏 人收藏
分享:

评论

相关推荐

玩单片机到千万身家,“技术型老总”需要哪些神技能?

中国硬件创新大赛网络培训会—技术培训篇如果你就干这行,毫无疑问你不能错过这次直播;如果不是,可能你不一定喜欢单片机,也不

发烧友学院 发表于 2017-05-16 00:00 585次阅读
玩单片机到千万身家,“技术型老总”需要哪些神技能?

嵌入式系统中单片机与处理器有什么区别

电子元器件中的处理器通常指三种类型的芯片:微处理器、微控制器和数字信号处理器。微处理器(MPU)通常...

发表于 2019-08-08 11:18 0次阅读
嵌入式系统中单片机与处理器有什么区别

可定制化嵌入式 3D 环视一站式功能应用介绍

完成在实验室和目标平台车辆上的测试后,现在需要再次集中注意。你想要看你的设备在潜在的硬件平台上的表现...

发表于 2019-08-08 10:21 17次阅读
可定制化嵌入式 3D 环视一站式功能应用介绍

嵌入式系统工程师与他们常用的工具简介

嵌入式系统工程师与他们使用的工具知识一样好。使用正确的工具来完成工作可以大大加快开发速度,但不一定能...

发表于 2019-08-08 09:49 23次阅读
嵌入式系统工程师与他们常用的工具简介

嵌入式系统中实现对USB接口微小变化的测控

随着台式机和笔记本电脑串口的消失,USB已成为最常见的外围设备接口。此外,USB的嵌入式应用正在增加...

发表于 2019-08-08 09:22 26次阅读
嵌入式系统中实现对USB接口微小变化的测控

嵌入式系统开发技术指南

在过去的几年中,我注意到嵌入式系统开发人员和团队之间的趋势非常令人不安。趋势包括开发功能(最好)但不...

发表于 2019-08-08 08:58 24次阅读
嵌入式系统开发技术指南

请问Spartan 6-JTAG功能在PROG_B断言之前有效吗?

发表于 2019-08-08 07:59 4次阅读
请问Spartan 6-JTAG功能在PROG_B断言之前有效吗?

2.4G无线射频方案--SI24R1

发表于 2019-08-07 17:18 123次阅读
2.4G无线射频方案--SI24R1

大神帮我看看,这个Timer1定时器哪里错了?上电后只执行一次从灭到亮,之后就一直亮着。MPLAB X IDE v4.15编的

发表于 2019-08-07 16:55 152次阅读
大神帮我看看,这个Timer1定时器哪里错了?上电后只执行一次从灭到亮,之后就一直亮着。MPLAB X IDE v4.15编的

浅析单片机指令执行过程

单片机执行程序的过程,实际上就是执行我们所编制程序的过程。即逐条指令的过程。

发表于 2019-08-07 14:47 47次阅读
浅析单片机指令执行过程

单片机中,P0上拉电阻的阻值的选取何讲究?

由于P0口内部没有上拉电阻,是开漏的,不管它的驱动能力多大,相当于它是没有电源的,需要外部的电路提供...

发表于 2019-08-07 14:23 51次阅读
单片机中,P0上拉电阻的阻值的选取何讲究?

RAM在单片机中用途是什么?

单片机就是个小计算机,大计算机少不了的数据存储系统,单片机一样有,而且往往和CPU集成在一起,更加显...

发表于 2019-08-07 14:10 43次阅读
RAM在单片机中用途是什么?

单片机相关书籍下载

发表于 2019-08-07 11:19 205次阅读
单片机相关书籍下载

单片机相关论文资料——第三弹

发表于 2019-08-07 11:01 134次阅读
单片机相关论文资料——第三弹

单片机设计的十层进阶

发表于 2019-08-07 10:53 169次阅读
单片机设计的十层进阶

单片机相关论文资料——第二弹

发表于 2019-08-07 10:51 113次阅读
单片机相关论文资料——第二弹

单片机相关论文资料——第一弹

发表于 2019-08-07 10:44 148次阅读
单片机相关论文资料——第一弹

stc89c52和stc89c52rc的区别

发表于 2019-08-07 10:31 109次阅读
stc89c52和stc89c52rc的区别

想精通STM32开发?这些资料不容错过

发表于 2019-08-07 10:26 186次阅读
想精通STM32开发?这些资料不容错过

单片机4大硬件加密方法解析

学会保护自己劳动成果很重要!

发表于 2019-08-06 15:16 78次阅读
单片机4大硬件加密方法解析

干货 | 单片机编程设计需要好方法

高手都是练出来的

发表于 2019-08-06 14:28 87次阅读
干货 | 单片机编程设计需要好方法

甲骨文嵌入式软件开发测试的十条秘诀

首先要懂得使用工具!

发表于 2019-08-06 14:11 69次阅读
甲骨文嵌入式软件开发测试的十条秘诀

常用单片机通信方式综述

几种常用单片机之间的通信方式

发表于 2019-08-06 11:56 139次阅读
常用单片机通信方式综述

格芯PTC应用方案将推动嵌入式芯片的转型

增强现实(AR)解决方案供应商PTC宣布,旗下产品Vuforia获格芯(GlobalFoundrie...

发表于 2019-08-06 11:30 44次阅读
格芯PTC应用方案将推动嵌入式芯片的转型

AI+IoT组合将创新翻转嵌入式系统

近年来,随着科技进步,物联网快速发展,嵌入式技术益趋普及,应用产品不断渗透到人们的日常生活中,从随身...

发表于 2019-08-06 11:25 52次阅读
AI+IoT组合将创新翻转嵌入式系统

单片机中的高阻态

让加上拉电阻,真的是有道理的!

发表于 2019-08-06 11:23 245次阅读
单片机中的高阻态

嵌入式技术在机器人中的应用

嵌入式系统从应用角度出发,它是20世纪70年代以后计算机发展的一个分支,以应用为中心,以计算机技术为...

发表于 2019-08-06 11:19 44次阅读
嵌入式技术在机器人中的应用

嵌入式硬件开发工程师需要学会哪些基础技能

嵌入式硬件开发工程师需要学会的基础技能:

发表于 2019-08-06 10:36 149次阅读
嵌入式硬件开发工程师需要学会哪些基础技能

嵌入式工程师的发展前途怎么样

嵌入式是软件和硬件的配合,所以知识更新的没有那么的快,目前我国嵌入式人才缺口很大,嵌入式工程师薪资水...

发表于 2019-08-06 10:18 99次阅读
嵌入式工程师的发展前途怎么样

嵌入式工程师应该怎样应对中年危机

上策: 不断寻找发展能自己做主的事业,将其变成经济收益

发表于 2019-08-06 10:09 76次阅读
嵌入式工程师应该怎样应对中年危机

单片机电子电路中常用的两种负压产生电路解析

现在的单片机有很多都带有了PWM输出,我们在使用单片机的时候PWM很多时候是没有用到的用他辅助产生负...

发表于 2019-08-06 08:51 74次阅读
单片机电子电路中常用的两种负压产生电路解析

单片机是如何采样模拟量信号数据的

单片机的ADC接口属于模数转换接口,将外部的模拟量信号转化为数字信号,单片机属于数字器件,需将模拟信...

发表于 2019-08-05 17:46 109次阅读
单片机是如何采样模拟量信号数据的

目前国内嵌入式芯片取得的成就有哪些

由于近期众所周知的事情,国内各方对中国芯片产业的发展高度关注,而近日工信部领导在接受采访的时候也谈到...

发表于 2019-08-05 17:13 62次阅读
目前国内嵌入式芯片取得的成就有哪些

四种单片机按键软硬件设计方案介绍

在单片机系统里,按键是常见的输入设备。

发表于 2019-08-05 16:40 197次阅读
四种单片机按键软硬件设计方案介绍

国内MCU产业发展现状

通俗点来讲,MCU就是一台计算机,但是它是微型的计算机,也就是单片机。

发表于 2019-08-05 16:07 340次阅读
国内MCU产业发展现状

‍‍物联网推动嵌入式控制向前所未有的智能水平发展

为了处理 JSON 转换以及与云的交互,为物联网设计的设备可能包含自己的软件堆栈。对 JSON 和网...

发表于 2019-08-05 15:05 59次阅读
‍‍物联网推动嵌入式控制向前所未有的智能水平发展

基于 ARM 的 Ultra96 开发板Ultr...

Ultra96 通过工业级 Delkin 16GB microSD 卡(随附于 Ultra96 板中...

发表于 2019-08-05 15:00 129次阅读
基于 ARM 的 Ultra96 开发板Ultr...

‍e 络盟学习套件整装待发

为设计人员提供灵活的系统实现途径。通过高级开发工具和素材库,工程师可以快速配置该器件的空白画布,生产...

发表于 2019-08-05 14:46 108次阅读
‍e 络盟学习套件整装待发

e络盟推出新型示波器供嵌入式开发人员、服务技术人...

Rohde & SchwarzRTM3000是一款以极具价格吸引力且满足重要的资产保护规则的产品。这...

发表于 2019-08-05 14:38 68次阅读
e络盟推出新型示波器供嵌入式开发人员、服务技术人...

麒麟985可能是有史以来最好的嵌入式芯片

还记得去年华为发布全球首款7纳米制程的麒麟980处理器吗?目前处理器所体现出来的强大性能无与伦比,如...

发表于 2019-08-05 11:35 147次阅读
麒麟985可能是有史以来最好的嵌入式芯片

采用嵌入式技术的智能锁会不会取代传统智能锁

智能门已成为各大防盗门厂家争相布局的产品线之一。与传统的防盗门不同的是,智能门主要有两种形式:一种是...

发表于 2019-08-05 11:25 61次阅读
采用嵌入式技术的智能锁会不会取代传统智能锁

对于嵌入式CPU的性能我们该如何看待

日前,阿里发布一款处理器玄铁910,引发了很多对于性能的争论,也把一款处理器的测试Coremark推...

发表于 2019-08-04 10:41 109次阅读
对于嵌入式CPU的性能我们该如何看待

基于嵌入式的数控雕刻机控制系统设计

随着科学技术和制造技术的不断发展进步,数字控制的雕刻机渐渐成为雕刻行业的专用工具。数控雕刻机从加工原...

发表于 2019-08-04 10:18 67次阅读
基于嵌入式的数控雕刻机控制系统设计

使用STM32单片机进行ADC间断转换模式的应用...

有时我们可能需要对多个ADC通道进行分组转换,组与组之间希望有可调的时间间隔。比方像下面图示的情形。...

发表于 2019-08-03 11:50 606次阅读
使用STM32单片机进行ADC间断转换模式的应用...

浅析单片机通信时序

所谓“时序”从字面意义上来理解,一是“时间问题”,二是“顺序问题”。

发表于 2019-08-03 11:13 290次阅读
浅析单片机通信时序

什么是单片机堆栈?单片机堆栈有什么作用和原理说明

什么是单片机堆栈?在片内RAM中,常常要指定一个专门的区域来存放某些特别的数据,它遵循顺序存取和后进...

发表于 2019-08-03 09:29 221次阅读
什么是单片机堆栈?单片机堆栈有什么作用和原理说明

美国一项顶尖新技术打破芯片体积物理极限

很多智能手机都开始越做越大了,这显示了消费者对性能续航的巨大需求。随着三星柔性屏技术的成熟,智能手机...

发表于 2019-08-02 17:10 77次阅读
美国一项顶尖新技术打破芯片体积物理极限

国内的嵌入式芯片正在追赶世界领先水平

说起来,中国芯的发展史称得上是一部磨难史,因为技术、设备、人才等都被西方国家封锁,就是为了让中国这个...

发表于 2019-08-02 11:33 77次阅读
国内的嵌入式芯片正在追赶世界领先水平

国产嵌入式芯片自主研发之路遇Zen 架构X86难...

国产芯片这几十年来兜兜转转,一路走到今天实数不易,尤其是龙芯最早是由中科院的一个课题组发展起来的,开...

发表于 2019-08-01 17:06 115次阅读
国产嵌入式芯片自主研发之路遇Zen 架构X86难...

Intel发布基于Skylake的嵌入式处理器

Intel发布了三款基于Skylake六代酷睿家族的嵌入式处理器,配备了最顶级的核芯显卡Iris P...

发表于 2019-07-31 17:07 40次阅读
Intel发布基于Skylake的嵌入式处理器

C语言中的“二级指针”该如何理解

在讨论C语言指针时,我一直在强调“将指针看作普通数据类型”,要是读者能够记住这一点,在看到二级指针时...

发表于 2019-07-31 16:58 89次阅读
C语言中的“二级指针”该如何理解

优化单片机程序,从结构和代码两方面入手!

既想代码小,又要速度快!

发表于 2019-07-31 16:28 211次阅读
优化单片机程序,从结构和代码两方面入手!

AT890S52单片机对高压危险场所智能警示器的...

所设计的智能警示器主要由AT890S52单片机控制的电路,包括汉字警示LED显示电路、热释红外探测语...

发表于 2019-07-31 15:47 94次阅读
AT890S52单片机对高压危险场所智能警示器的...

解决单片机设计上的难题需要哪些技能?

用C语言进行单片机程序设计是单片机开发与应用的必然趋势。如果使用C编程时,要达到最高的效率,最好熟悉...

发表于 2019-07-30 19:30 678次阅读
解决单片机设计上的难题需要哪些技能?

嵌入式操作系统它有什么特点

嵌入式实时操作系统充分发挥了32位CPU的多任务潜力。32位CPU比8、16位CPU快,另外它本来是...

发表于 2019-07-30 16:43 60次阅读
嵌入式操作系统它有什么特点

基于ARM的嵌入式操作系统该如何设计

嵌入式linux 是将日益流行的Linux操作系统进行裁剪修改,使之能在嵌入式计算机系统上运行的一种...

发表于 2019-07-30 16:37 63次阅读
基于ARM的嵌入式操作系统该如何设计

基于W78E516B单片机的大容量存储器的接口电...

自己设计掉电保护电路使用普通的SRAM,DRAM.闪速存储器是一种非易失性存储器,即使切断供电电源以...

发表于 2019-07-30 16:03 65次阅读
基于W78E516B单片机的大容量存储器的接口电...

关于单片机C语言编程的常见问题解答

1. C语言编程和汇编语言在开发单片机编程各有哪些优缺点? 答:汇编语言是一种用文字助记符来表...

发表于 2019-07-30 15:50 115次阅读
关于单片机C语言编程的常见问题解答

微星将展示一款便携无风扇嵌入式电脑 适用于温度-...

微星公司日前宣布将在2019年上海举行的中国国际工业博览会上展示MS-9A89便携无风扇嵌入式电脑,...

发表于 2019-07-30 08:45 151次阅读
微星将展示一款便携无风扇嵌入式电脑 适用于温度-...

Facebook的新研究将造福嵌入式设备

E-step是集群分配,这一步通过详尽的探索来执行。M-step是码字(codeword)更新,这一...

发表于 2019-07-29 17:13 47次阅读
Facebook的新研究将造福嵌入式设备

美光发布全球第一个1TB的microSD

自动驾驶对存储需求进行了重新定义,随着自动驾驶的推动,(自动驾驶级别L1驾驶辅助,L2是部分自动化,...

发表于 2019-07-29 17:08 221次阅读
美光发布全球第一个1TB的microSD

西部数据公司推出汽车级嵌入式闪存盘存储方案

西部数据公司致力于满足汽车行业日益增长的存储需求,为汽车制造商和系统供应商提供先进技术和更高容量,以...

发表于 2019-07-29 17:03 43次阅读
西部数据公司推出汽车级嵌入式闪存盘存储方案

对于eFPGA该如何选择

eFPGA具有输入和输出引脚的外环,将eFPGA连接到SoC的其它部分,这些引脚也连接到可编程的互连...

发表于 2019-07-29 15:13 73次阅读
对于eFPGA该如何选择

ESP8266的管脚的控制和软件定时器的使用

先说定时器,ESP8266内部的定时器分为软件定时器和硬件定时器。手册中指出硬件定时器其实就跟单片机...

发表于 2019-07-29 14:57 211次阅读
ESP8266的管脚的控制和软件定时器的使用

嵌入式C语言在未来的应用前景如何

物联网前景广阔。在当前5G通信的推动下,物联网领域的发展前景将非常值得期待,物联网的发展与互联网有很...

发表于 2019-07-29 14:30 111次阅读
嵌入式C语言在未来的应用前景如何

C语言中变量和常量的关系

AC编程语言中的变量是指定的存储器位置,用户可以在程序执行期间存储相同数据类型的不同值。

发表于 2019-07-29 14:17 73次阅读
C语言中变量和常量的关系

工业级特性在嵌入式处理的重要性

许多通用信号处理器具有良好的计算性能和基本连接特性,因而能为工业应用所接受。另一方面,有些重要的外设...

发表于 2019-07-27 09:01 109次阅读
工业级特性在嵌入式处理的重要性

嵌入式中需要用到动态内存吗

所谓动态内存分配(Dynamic Memory Allocation)就是指在程序执行的过程中动态地...

发表于 2019-07-27 08:11 200次阅读
嵌入式中需要用到动态内存吗

单片机对音乐程序的设计原理解析

其中子程序DEL为延时子程序,当R3为1时,延时时间约为20us,R3中存放延时常数,对200HZ音...

发表于 2019-07-26 15:32 95次阅读
单片机对音乐程序的设计原理解析

如何在单片机中实现快速开平方的算法

我们先来看看10进制下是如何手工计算开方的。 先看下面两个算式, x = 10*p + ...

发表于 2019-07-26 15:26 105次阅读
如何在单片机中实现快速开平方的算法

你知道单片机的应用领域有哪些吗

随着科技日新月异的发展,电子产品更新换代,前景无限。

发表于 2019-07-26 11:01 126次阅读
你知道单片机的应用领域有哪些吗