一、什么事单片机
单片机又称单片微控制器(MCU,Micro Control Unit),它是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。单片机技术采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器、A/D转换等功能集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统,在工业控制领域广泛应用。从上世纪80年代,由当时的4位、8位单片机,发展到现在16位、32位单片机,从以前几百KHz发展到现在的几百MHz的高速单片机。
二、 单片机分类
·C51单片机
C51单片机是对所有兼容Intel 8031指令系统的单片机的统称。它是由Intel率先推出的8位单片机,堪称为一代"经典”,为以后的其它单片机的发展奠定了基础。也是初学者们最容易上手学习的单片机,因为技术成熟、价格低廉(可以到几毛钱)目前在一些对于成本非常敏感的领域(如空调遥控、玩具小车等)还有很大的应用。
从上世纪80年代,由当时的4位、8位单片机,发展到现在16位、32位单片机,从以前几百KHz发展到现在的几百MHz的高速单片机。·STC单片机
STC单片机是由国内宏晶生产高速、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,卡速度快8-12倍。它是单时钟/机器周期的单片机,结合了51和AVR的优点,虽然功能不及AVR那么强大,但是在AVR能找到的功能它基本都有。因为基于C51的内核,这给以51单片机为基础的工程师们开发提供了极大的方便
·AVR单片机
AVR单片机是Atmel公司(已被MicroChip收购)推出的较为新颖的单片机,其显著的特点为高性能、高速度、低功耗。它的开发与C51有较大差异,这让51单片机的朋友很不习惯。现在炽手火热的Arduino所用的ATmega系列CPU也是AVR单片机。
·MSP340
MSP430系列单片机是德州仪器(Tl)在1996年开始推向市场的一种16位超低功耗的混合信号处理器(DSP),给人们留下的最大的亮点是低功耗而且速度快。它主要是针对实际应用需求,把许多模拟电路、数字电路和微处理器集成在一个芯片上,以提供“单片"解决方案。其主要在低功耗及超低功耗的工业场合应用的比较多,资料相对比较少,不适合初学者入门。
·PIC单片机
PIC单片机系列是美国微芯公司(Microship)的产品,共分三个级别,即基本级、中级、高级,是当前市场份额增长最快的单片机之一,具有低工作电压、低功耗、驱动能力强等特点。
·ARM单片机
ARM公司自2004年推出ARM7内核架构时,摒弃了以往"ARM+数字"这种处理器命名方法(ARM7、ARM9、ARM11),将产品线分为Cortex-M系列、Cortex-A系列和Cortex-R系列。其中Cortex-M系列主要是用来取代经典处理器ARM7,主打微控制器市场。目前Cortex-M系列单片机有MO、M1、M3、M4、M7等,其中应用较广的STM32就是Cortex-M3系列ARM单片机。
三、ARM处理器分类
·ARM经典系列
ARM公司自2004年推出ARM7内核架构后,摒弃了以往"ARM+数字"这种处理器命名方法,按照主要应用场景将产品线分为Cortex-M系列、Cortex-A系列和Cortex-R系列。早期的ARM处理器则成为ARM经典系列,它由三个子系列组成: ARM7系列(基于ARMv3或ARMv4架构)、ARM9系列(基于ARM5架构)和ARM11系列(基于ARMv6架构)
·Cortex-M
该系列主要针对成本和功耗敏感的微控制器(MCU)领域应用,如智能测量、人机接口设备、汽车和工业控制系统、家用电器、消费性产品和医疗器械等。目前主要有超低功耗的MO/O+、M23,专为FPGA设计的M1,主流的M3,带DSP浮点运算的M4,最高性能的M7,性能、功耗和安全最佳平衡的M33,安全支付应用的M35P,以及具有A能力的M35。
·Cortex-R
该系列主要是面向如有线/无线/5G通信模块、汽车制动系统、动力传动解决方案、大容量存储控制器、自动驾驶等深层嵌入式实时应用。当前主要有R4(Broadcom BCM89501 Ethernet Switchs)、R5(Mass Storage)、R7(Wireless Modems)、R8(5GModems)、R52(Self-Driving Cars)。
·Cortex-A
该系列主要用于具有高计算要求、运行丰富操作系统及提供交互媒体和图形体验的应用领域,如智能手机、平板电脑、汽车娱乐系统、数字电视等。当前有A5、A7、A9、A15、A17、A32(Armv8-A, 32位)、A34(Armv8-A,64位)、A53、A55、A57、A65(首款多线程处理器,自动驾驶)、A65AE、A72、A73、A75、A76、A76AE、A77(5G高性能处理器)。
·其他系列
ARM SecurCoreTM系列基于行业领先的ARM架构提供功能强大的32位安全解决方案,主要用于SIM卡、银行业务等。目前有sC300和SCO00两款CPU;
ARM公司在2018年10月针对一万亿台联网设备的世界打造云计算到终端的基础设施,发布Arm Neoverse系列并推出了N1(Cortex-A76兄弟款)和E1(Cortex-A65AE姊妹款)两款高性能处理器,冲击云计算服务器市场;