PIC单片机与MCS-51系列单片机的区别

PIC单片机与MCS-51系列单片机的区别应该说有三个主要特点：（1）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。（2）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。（3）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。更详细的区别可参考相关书籍.PIC系列单片机简介一、引言据统计，我国的单片机年容量已达1－3亿片，且每年以大约16%的速度增长，但相对于世界市场我国的占有率还不到1%。这说明单片机应用在我国才刚刚起步，有着广阔的前景。培养单片机应用人才，特别是在工程技术人员中普及单片机知识有着重要的现实意义。当今单片机厂商琳琅满目，产品性能各异。针对具体情况，我们应选何种型号呢？首先，我们来弄清两个概念：集中指令集（CISC）和精简指令集（RISC）。采用CISC结构的单片机数据线和指令线分时复用，即所谓冯.诺伊曼结构。它的指令丰富，功能较强，但取指令和取数据不能同时进行，速度受限，价格亦高。采用RISC结构的单片机数据线和指令线分离，即所谓哈佛结构。这使得取指令和取数据可同时进行，且由于一般指令线宽于数据线，使其指令较同类CISC单片机指令包含更多的处理信息，执行效率更高，速度亦更快。同时，这种单片机指令多为单字节，程序存储器的空间利用率大大提高，有利于实现超小型化。属于CISC结构的单片机有Intel8051系列、Motorola和M68HC系列、Atme1的AT89系列、台湾Winbond（华邦）W78系列、荷兰Pilips的PCF80C51系列等；属于RISC结构的有Microchip公司的PIC系列、Zilog的Z86系列、Atmel的AT90S系列、韩国三星公司的KS57C系列4位单片机、台湾义隆的EM-78系列等。一般来说，控制关系较简单的小家电，可以采用RISC型单片机；控制关系较复杂的场合，如通讯产品、工业控制系统应采用CISC单片机。不过，RISC单片机的迅速完善，使其佼佼者在控制关系复杂的场合也毫不逊色。根据程序存储方式的不同，单片机可分为EPROM、OTP（一次可编程）、QTP（掩膜）三种。我国一开始都采用ROMless型单片机（片内无ROM，需片外配EPROM），对单片机的普及起了很大作用，但这种强调接口的单片机无法广泛应用，甚至走入了误区。如单片机的应用一味强调接口，外接I/O及存储器，便失去了单片机的特色。目前单片机大都将程序存储体置于其内，给应用带来了极大的方便。值得一提的是，以往OTP型单片机的价格是QTP的3倍，而现在已降至1.5—1.2倍，选用OTP型以免订货周期、批量的麻烦是可取的。二、PIC系列单片机有什么优势？自从我95年接触PIC单片机以来，便一直热衷于这种单片机的开发与应用。有不少朋友问我：PIC到底有什么优势？也许你也会有这样的疑问，所以我在这里略谈几点自己的看法。1）PIC最大的特点是不搞单纯的功能堆积，而是从实际出发，重视产品的性能与价格比，靠发展多种型号来满足不同层次的应用要求。就实际而言，不同的应用对单片机功能和资源的需求也是不同的。比如，一个摩托车的点火器需要一个I/O较少、RAM及程序存储空间不大、可靠性较高的小型单片机，若采用40脚且功能强大的单片机，投资大不说，使用起来也不方便oPIC系列从低到高有几十个型号，可以满足各种需要。其中，PIC12C508单片机仅有8个引脚，是世界上最小的单片机.该型号有512字节ROM、25字节RAM、一个8位定时器、一根输入线、5根I/O线，市面售价在3—6元人人民币。这样一款单片机在象摩托车点火器这样的应用无疑是非常适合。PIC的高档型号，如PIC16C74（尚不是最高档型号）有40个引脚，其内部资源为ROM共4K、192字节RAM、8路A/D、3个8位定时器、2个CCP模块、三个串行口、1个并行口、11个中断源、33个I/O脚。这样一个型号可以和其它品牌的高档型号媲美。2）精简指令使其执行效率大为提高oPIC系列8位CMOS单片机具有独特的RISC结构，数据总线和指令总线分离的哈佛总线（Harvard）结构，使指令具有单字长的特性，且允许指令码的位数可多于8位的数据位数，这与传统的采用CISC结构的8位单片机相比，可以达到2:1的代码压缩，速度提高4倍。3）产品上市零等待（Zerotimetomarket）。采用PIC的低价OTP型芯片，可使单片机在其应用程序开发完成后立刻使该产品上市。4）PIC有优越开发环境。OTP单片机开发系统的实时性是一个重要的指标，象普通51单片机的开发系统大都采用高档型号仿真低档型号，其实时性不尽理想。PIC在推出一款新型号的同时推出相应的仿真芯片，所有的开发系统由专用的仿真芯片支持，实时性非常好。就我个人的经验看，还没有出现过仿真结果与实际运行结果不同的情况。5）其引脚具有防瞬态能力，通过限流电阻可以接至220V交流电源，可直接与继电器控制电路相连,无须光电耦合器隔离，给应用带来极大方便。6）彻底的保密性。PIC以保密熔丝来保护代码，用户在烧入代码后熔断熔丝，别人再也无法读出，除非恢复熔丝。目前，PIC采用熔丝深埋工艺，恢复熔丝的可能性极小。7）自带看门狗定时器，可以用来提高程序运行的可靠性。8）睡眠和低功耗模式。虽然PIC在这方面已不能与新型的TI—MSP430相比，但在大多数应用场合还是能满足需要的1、PIC单片机学起来挺快。PIC单片机使用的是RISC结构的精简指令集，通其量不过三五十条指令，粗俗易懂，便于记忆，运用也很简单。对于初学者来说或一些学生来说，可以先不投资买上千或几千元的仿真器，使用FLASH系列单片机，加一个300元的PIC烧写器，就可以慢慢地运用起来；而且PIC这方面的书籍也很多。2、P1C单片机选型相当丰富，到目前已有130多款型供你选用。可根据你的硬件条件、功能要求、程序容量来选取相应的型号：如要多少根I/O口，要不要带A/D转换的，要几个定时/计数器，需不需要外部中断，你的程序需要多少大的RAM和ROM/FLASH,这些都是最基础的选型；另外根据你的系统要求，如需不需要带通讯模块一一SPI/I2C/PSP/USART,需不需要带CCP模块――捕捉/比较/PWM,需不需要带PLVD模块一一可编程低压检测，要不要自带EEPROM,要不要选择内部OSC，要不要带低频（LF）模拟前端一用于双向对讲通讯，等等；用户都可以根据自己的需求，选择适合于自己的型号。不过有一点，在满足于自己要求的条件下，你还得了解一下市场情况，通常要选用市场上常用的，其一采购方便，其二价格便宜。3、巳C单片机有一些非常实用的通用特性：I/0口灌电流/拉电流都很大一一25MA/25MA,驱动LED或数码管都不要加三极管，非常实用；另外都带有可选择的WDT――看门狗，提高了程序的抗干扰性；还有用于低功耗的休眠一一SLEEP,对于用于低功耗的电池产品，也是一种非常实用的功能。4、PIC单片机的每一个I/O口都可以单独地置为输入/输出，单独可以进行输入的高低电平叛断,对位控制相当灵活，使用极为方便。5、PIC单片机的抗干扰性很强。其引脚具有防瞬态能力，通过限流电阻都可以直接接到220VAC电源上，与继电器控制电路相连,也无须光电耦合器隔离；还有其晶振振荡器输入也有其独特的处理方式，在对于那些遥控接收的控制系统中，一般都选用PIC单片机，因为其晶振的高频干扰，比其它单片机要少得多。1.PIC单片机包括几大系列（8位）：PIC12系列，PIC16系列,PIC10系列，PIC18系列。16位PIC24系列，dsp系列2.PIC单片机的温度范围：民用级（商用级）:0~+75度工业级:-40~+85度型号中用I表示汽车级:-40~+125度型号中用E表示OTP:一次性烧录，型号中用C表示JW:紫外光擦除•也叫窗口片，型号中用JW表示举例说明一款PIC单片机型号的构成:如:PIC12C508A-04I/P品牌系列OTP型号版本（内核小振荡工业级双列直插一次性抗干扰能速率-40~+85力较差）封装形式，在PIC系列单片机中，型号中/以后的字母代表封装形式。封装形式有以下几种：直插的有：如P,SP贴片的有：SO,SS,SM,SN,SL,PT,PF,PQ,L5年单片机学习总结［字体：大中小］人的一生是一个不断学习、不断成长的过程。转眼间，研究生的学习生涯结束了，走上新的工作岗位。回头看看，发现自己不知不觉已经走过了五年的单片机学习之旅。在2003年最初接触单片机的时候，在我心中觉得51就是单片机，单片机就是51，根本不知道还有其他单片机的存在。那时候老师只教会了我们汇编语言，根本不知道用C语言也可以进行单片机开发。幸运的是，我加入了单片机兴趣小组，在老师的指导下，做了一系列实验，有“基于DS18B20的温度采集系统”、“有基于164的移位寄存器的灯光控制系统”、“有步进电机和直流电机的控制系统”。这时候我才发现，这是学习单片机的一个最好途径——在实践中领悟理论，用理论指导实践。在上课的整整一个学期中，虽然老师讲得很详细，但是大部分概念都是到了实际动手做东西的时候才弄明白的。而且在经历了迷惑之后再搞清楚，印象就特别深刻。直到现在我对那些概念和接口都非常清晰。其实我也很庆幸学习和使用了两年多的汇编语言。由于有这些锻炼，我对单片机底层结构和接口时序就弄得很清楚。在使用C语言开发的时候，优化代码和处理中断也就不会太费劲。我觉得，虽然现在绝大部分单片机开发都使用C语言，甚至有些公司还推出了图形化编程的工具，这样对于项目的开展从时间上快了很多，在管理上也规范了不少，但是从学习和想深入掌握单片机精髓的角度来说，还是需要熟练掌握汇编语言的使用。机会总是青睐于有准备的人。也许有了前面一段时间的理论和实践的积累，我才慢慢得到了一些参加科技竞赛和参与科研项目的机会。在参加第一届浙江省机械设计竞赛的时候，我们设计的由多单片机系统协调控制的“月球车”机器人夺得了唯一的一个特等奖。这个竞赛给我最大的收获是我对单片机的认识改变了，它不再仅仅是一门学科了，它是一个可以让你的创意得到充分发挥的平台。后来参与了“基于视频分划技术的钢卷尺自动切零位机”、“电能表涡杠涡轮啮合深度检测系统”、“基于公共电话网的水表集抄数据路由器”、“高精度电感微位移测量系统”等一些实际的项目。在这些过程中，我发现只是精通单片机技术还不能很好的解决问题。体会最深的是，单片机只有融合到各种应用领域中，才能展现它的最大活力。然而单片机仅仅是一个工具而已，要做好单片机系统还需要各种应用领域的专业知识的支持。例如，在“基于视频分划技术的钢卷尺自动切零位机”中，就需要搞清楚全电视信号的时序，弄明白钢卷尺切零位机的工作原理，懂得怎么利用叠加在视频信号中的横竖线来进行刻度的瞄准等。没有这些专业知识，就算单片机技术再厉害也不可能做好这个项目。脱离应用背景的单片机开发，就像一个没有灵魂的躯体一样。随着ARM的出现，我曾经认为，8位单片机可能在32位单片机的冲击下就此走进历史，可是很快就认识到我是错误的。随着技术的革新和时间的推移，各大单片机公司纷纷将单片机朝着片上系统这个方向发展，集成了现在各种流行的技术和常用的模块。我相信，在当前国内和国外的这个市场中，8位单片机应用的市场仍然是充满生机，活力无限。在市场的不断变化和技术的不断更新过程中，8位单片机也会顺应潮流不断革新。从我五年走过的路来看，单片机学习的过程应该是一个循序渐进、不断学习、不断积累的过程可以分为三个阶段。第一阶段：掌握开发单片机的必备基础知识。首先是熟练掌握单片机的基本原理，其实各家各门的单片机其基本结构和原理都差不多，特别是共有的知识需要好好理解和掌握。例如，内核结构、内存分配、中断处理、定时计数、串行通信、端口复用等一些最基本的概念和原理。除此之外，我们还需要具备模拟电子、数字电子、C语言程序开发知识以及原理图和PCB设计等一些技能。在进行系统开发的时候，进行原理设计、PCB布板、程序编写、系统联调这些工作都是在所难免的。第二阶段：在掌握好一款单片机原理和应用的基础上，开始学习其他各家单片机的独有技术，学不了那么多也要多了解了解。同时尽可能多地掌握单片机的一些外围器件和常用电路，以备不时之需。有时候客户要求低成本，那我们只好选用合钛、义隆、华邦等这类台湾芯片；如果客户要求工业级的性能，那么我们就得从PIC、NEC、飞思卡尔、NXP等这些欧美和日式单片机中选择；若要进行功耗的开发，选用MSP430系列应该有一定优势；在进行测量仪器设计的时候，C8051和AduC842这类数模混合芯片就显得比较方便。所以说最好每个类型的单片机都会一两款，在实际项目选型中可以更加灵活。另外，要注意平时的技术积累。比如，在项目开发过程中将一些常用的接口程序和控制算法整理成模块或者函数，在其他的项目开发中，有同样或者接近的需求时马上就可以使用，又快又好。第三阶段：在实际的项目开发过程中，不断深化单片机应用技术，不断积累应用行业的专业知识。例如，我完成了“高精度电感微位移测量系统”，就会对电感传感器的测量机理和信号特性、测量电路的设计、电磁兼容处理、误差修正和非线性处理等测控方面的专业技术有很深的认识。以后碰到类似的项目时，很多东西就可以直接利用了。有了扎实的单片机应用相关的基础知识，并且熟悉掌握了几款不同类型单片机的开发方法，再结合实际的应用背景，那么就可以随心所欲，设计出性能最优、结构最合理的单片机应用系统。这是我最大的奋斗目标，我觉得这也应该是单片机应用的最高境界吧。在这五年的学习中，有感慨、有遗憾、有憧憬、有希望，更重要的是我对单片机应用这个领域充满热情。由于才疏学浅、涉世未深，希望能与行业里的各位老师多多交流，不断学习，不断成长。ARM的成功启示录(zz)有人说，ARM的成功是钻了英特尔的空子，在芯片巨人忽视的领域长成茁壮的大树；也有人说，ARM是在一个合适的产业选择了一种聪明的发展模式，既避免了与对手正面碰撞，又联合了上百家有实力的厂家；还有人说，ARM靠提供芯片的知识产权发家，处于产业链的上游，宛如自然界食物链的最高一环知识产权的英文是IntellectualProperty，简称IP,在中国，IP还是一个尚未全面普及的概念，ARM的成功之道或能给中国产业界带来深刻的思考。走近ARM英国的辉煌伴随着大不列颠帝国的远逝而慢慢褪色，在很多人的记忆里只有曼联球队那团略显旺盛的火焰，因为英国已经彻底沉默在美国的声音之中。然而，一个叫做ARM的公司宛如蓝色的小精灵，活跃在处理器芯片领域，成为整个英伦三岛的骄傲。ARM公司成立于1990年11月，全称是“AdvancedRISCMachinesLtd.”，它是由英国Acorn公司提供技术和12名工程师、美国苹果电脑和VLSITechnology（目前已被飞利浦收购）出资合手组建的美英混血公司。ARM的第一个客户就是苹果电脑公司，为其新开发的Newton掌上电脑提供高速度、低功耗的RISC（精简指令集算法）处理器。由于ARM只有技术，缺乏资金来购买昂贵的芯片制造、封装和测试设备，因此ARM授权伙伴公司VLSITechnology生产，并提供必要的技术支持，这种合作方式的初步成功也为今后ARM的发展模式奠定了基础。在以后的几年中，ARM凭借高超的技术和相对低廉的授权方式，赢得了不少客户的青睐，这其中包括大名鼎鼎的夏普、GECPlessey、德州仪器和CirrusLogic等厂商。由于ARM的授权方式灵活多变，价格相对便宜，在技术上也独树一帜，因此加入ARM联盟的厂商越来越多，目前全球有112家厂商在使用ARM公司的技术授权，而以微软和SUN为首的一批知名公司也为ARM处理器开发软件。2000年，全球ARM处理器的发货量达到4亿；到2001年，ARM处理器就拥有超过76.8%的RISC处理器的市场份额；2002年则几乎垄断了全球嵌入式RISC处理器市场。据Dataquest的最新报告显示，2002年ARM公司再次成为排名第一的IP提供商，其市场份额高出排名第二Rambus公司约一倍左右。在ARM的客户名单中，全是业界耳熟能详的名字：英特尔、三星、德州仪器、摩托罗拉和美国国家半导体等，几乎涵盖了所有芯片厂商。在半导体消费普遍衰退的今天，ARM能够逆市上扬，给人们留下太多的启示。ARM的成功之道十几年前，ARM开创性地提出采用开放的、可授权许可的IP来支持以微处理器为核心的系统级芯片（SoC）,这个革命型的概念开创了芯片产业的新局面，同时也将IP业创造为当前最热门和最令人觊觎的新经济产品。而现在“每1秒钟全世界就有10块以上的ARM芯片被买走”；“每卖出一部装有ARM芯片的手机，ARM公司能获利1元人民币”；“ARM不出售任何芯片，每年坐收2亿美金”。这样的业绩却是一家不到800员工的“小公司”完成的，这样的成功只能称为奇迹。成功之道1：在合适的时间，选择了合适的领域，合适的定位当ARM公司创始人之一RobinSaxby从摩托罗拉出来创业时，就一直在思考这样的问题：如何让弱小ARM公司生存下来？ARM公司当时唯一有竞争力的是全世界首款商用RISC微处理器，并得到了苹果公司的认同。然而，与那时的芯片巨人相比，无论在财力和人力上，ARM都象一只小舢板，在疾风骤雨中，随时都可能会翻船。于是，ARM公司巧妙地选择了一个被人忽视的切入点一一32位嵌入式处理器的内核设计。由于那时4位和8位的嵌入式处理器大行其道，而英特尔又专注于PC处理器，以至于ARM得到了可乘之机，而互联网的崛起和移动通信的发展又刺激了嵌入式处理器的需求，ARM提供的芯片技术既能满足日益增长的多媒体需求，又有省电节能的特殊功效，一时之间，形成了新的消费热点，也带动了半导体产业的扩张。可以说，ARM最初切入32位嵌入式处理器具有一定的前瞻性，这也为ARM的成功奠定了坚实的基础。成功之道2：采用灵活而又廉价的商业模式，广开财源之门经过多年的运作和磨合，ARM公司终于找到了适合自己的商业模式：不生产任何商用的半导体产品，只依靠收取知识产权使用费来获取收益。ARM公司不生产芯片带来直接的好处就是，芯片巨头不再认为ARM是竞争对手，相反还是可以相互合作的朋友。ARM能与芯片厂商化敌为友，避免了硬碰硬，这一招可谓高明至极，以至于其高层在面对新闻媒体时，也要反复强调ARM与英特尔、高通等公司的区别。言下之意，表露出ARM抢占产业链最高层的得意与狷狂目前ARM的收入来源已经实现了多元化：首先是专利授权费用，这是客户采用ARM专利时一次性付给ARM的费用；其次是按照一定比例收取客户产品的专利使用费，即客户每卖出一片芯片，就收取同等比例的费用。这两项专利技术收入分别占公司总收入的40%和30%。另外，该公司在设计工具销售方面的收入有15%左右，剩下的来自设计顾问服务和培训支持服务等。值得注意的是，在2003年第一季度，ARM专利使用费用比上一季度大幅上涨了33%，而其合作伙伴卖出的芯片数量也1.27亿片上升到1.78亿片。这表明，ARM不仅仅自己发家致富，也为合作伙伴带来了财运。正是采用共生共存的合作方式，ARM为客户创造利润的同时，也为自己觅得了商机。成功之道3：在技术上有独到之处，注重灵活的配置和良好的软件兼容性在IT领域，技术也许不是企业成功所需的决定性因素，但绝对是每家公司都非常重视因素。ARM公司能在短短十年的时间内脱颖而出，绝不仅仅靠成熟的商业模式和合适的市场定位。正因为ARM处理器在设计上有不少独到之处，才使得它得到了广泛的应用。在ARM公司提供的技术授权中，生产商可以根据不同的需要对ARM处理器进行配置，这也就是说，ARM公司能够按需定做处理器芯片，即便是两家厂商采用了同样的ARM技术授权，其生产的芯片在技术细节上也是不同的。比如英特尔的Xscale和德州仪器的OMAP处理器均是出自ARM9系列，其核心完全相同，但是使用的DSP内核会略有差异，这样既能保证操作系统运行程序的一致性，又能满足不同芯片的个性化需求。目前主流的32位处理器能够以模拟的方式来执行16位的程序代码，这种被称为“Thumb”的工作方式使ARM处理器具有良好的兼容性，正是这样的特性使为16位的PalmOS4.X操作系统设计的软件能够在PalmOS5.0的机型上运行，使生产商不用过多的考虑向下兼容的问题。另外，ARM的指令很短，通用性好，耗电量特别的低，尤其适合于掌上电脑，手机等对能耗有苛刻要求的设备。成功之道4：对研发持续不断地投入，联手有实力的厂商进行技术攻关ARM公司在技术上的活力来源于对研发源源不断的投入上，ARM运营的成本主要是人力投入，60%的员工是研发人员，研发费用大约占营收的30%以上，2003年一季度的研发投入更是高达38%。最近，ARM公司牵手美国国家半导体公司，共同开发可大幅延长便携设备电池寿命的高效率电源管理系统，为解决目前困扰终端设备已久的耗电问题带来了一丝曙光。据称，2003年年底，ARM公司还将推出三项新技术：TrustZone,Thumb2,AMBA新版，将把ARM处理器带进一个新的“革命时期”，这或许是ARM历久弥新的根本原因。ARM在中国从中芯的32位嵌入式CPU“方舟1号”，至忡科院的通用高性能的CPU咙芯'1号，再到上海复旦微电子的嵌入式32位微处理器神威I号，中国人在芯片上投入太多的努力，这也许是所谓的“中国芯”情结。尚不清楚ARM在这三款中国芯背后扮演的角色，但是如果得到ARM这样的技术授权之后，中国的芯片业是否能从“中国制造”顺利演变为“中国设计”呢？2002年7月，ARM在上海设立了中国地区的全资分公司。由于国内的注册惯例无法为ARM准确定位，因而取名为安谋咨询（上海）有限公司，搞笑的是，ARM提供的咨询服务只占其业务总量的极小部分。通过积极的中国策略，ARM用了短短一年的时间，在中国发展了九家合作伙伴：其中两家为工具代理商（科汇亚太、旋极）；三家为集成电路设计合作伙伴，他们都已购买了ARM技术授权（上海集成电路设计研究中心、上海华虹集成电路有限公司、深圳市中兴集成电路设计有限责任公司）；科银京城、中科红旗、上海汉峰为实时操作系统合作商；位于南京的东南大学是ARM大学计划成员。在进军中国市场的道路上，ARM从不掩饰对中国市场的渴望和期待。因为在新一轮的技术革命中，中国将扮演着越来越重要的角色，任何有抱负的国际大公司都不会忽略这一点。ARM公司力图通过向中国集成电路设计中心、晶圆代工厂、OEM公司以及其他第三方企业提供技术授权，来帮助他们设计、生产基于ARM架构的产品，同时使自己在产业链的顶端位置更加牢固。为适应中国国情，ARM公司对中国客户的技术授权采取特殊的策略：针对不同的用户，如高校、政府孵化器部门、设计实验性的小公司、OEM厂商，按照他们的不同使用