【學51單片機真的過時了嗎？】轉載

ID:65228 · 發表于 2014-8-19 16:47

看到這個問題，相信大家很多人都在問，也有很多人想知道，還有很多人有自己的看法，今天我在這里發表一下自己的觀點。
   現在在大學里，51單片機仍是電子類專業必修的課程，然而這幾年隨著ARM的火爆，很多51的學習者有了專業一個疑問：既然大家都在用ARM，我們為什么還要學51？而且找工作的時候人家也比較關注有過ARM使用經驗的。
   為了解決這個疑問，我們首先需要分清下面幾個概念：單片機、ARM、DSP、FPGA/CPLD，這幾個關鍵詞是學習電子的人常見的幾種芯片（我不知道該統稱什么，姑且這么叫吧）。這幾個詞要分類的話首先要把FPGA/CPLD和其他的分開，因為FPGA/CPLD的原理和單片機、ARM、DSP不同。
   FPGA/CPLD 是通過硬件實現功能的，FPGA是Field－Programmable Gate Array的縮寫，即現場可編程門陣列；CPLD是Complex Programmable Logic Device的縮寫，即復雜可編程邏輯器件。通過名字可以看出，二者都是可編程的邏輯器件，即實實在在的硬件，通過對硬件編程以實現某種特定功能。說直白一些，二者就是一個與非門或者或非門陣列。由于所有的邏輯式子都可以變換成與非結構或者或非結構，因此所有的邏輯功能都可以通過FPGA/CPLD實現，編程后的芯片相當于一個數字芯片，如加法器，移位寄存器等。二者的區別在于FPGA是基于RAM結構的，CPLD是基于ROM機構的，這些不是本次討論的重點，不再贅述。
   再說單片機和ARM及DSP的關系，單片機是“單片微型計算機”的簡稱；ARM是Advanced RISC Machines的簡稱，它只是一家微處理器設計企業的名字，因此ARM是他們設定的微處理器的統稱；DSP是Digital Signal Processing的簡稱，即數字信號處理。了解了這些，我們可以說單片機是所有所有MCU（微型控制單元）的統稱，ARM是DSP只是他們的一種，ARM屬于用公司名稱的一種稱呼，而DSP則是根據功能（數字處理）命名的一種稱呼。但是，在行業內，單片機一般特指8位或16位的MCU，在本文中仍采用大家熟悉的叫法，把單片機和ARM放在并列的位置。
了解了這些，我們還需要了解一個問題，什么是51單片機。這個問題本不想說，可是看到有人說51是AT89C51的簡稱，所有覺得有必要提一下。1980年，Intel推出了首款單片機8051（這個8051有可能是公司內部的設計編號，我沒有找到為什么叫這個），之后又陸續推出了與8051指令完全相同的8031、8032、8052等系列的單片機，初步形成了MCS-51系列。 1984年，Intel出售了51核，此后，世界上出現了上千種51單片機，如愛特梅爾、飛利浦，華邦，還有國內的宏晶等。51單片機泛指所有兼容 8051指令的單片機。當然，一些公司購買51核后增加了一些功能或者寄存器等，增加的這些東西是不兼容的。于51單片機處于并列關系的有AVR系列，PIC系列等，他們的區別在于雖然都屬于8位機（PIC系列的有16位的），但所使用的指令集不同，這也就是區別一個單片機系列的一種方法。.
51 單片機過時了嗎？要了解怎么一個問題，首先得搞清楚51單片機在市場中的應用情況以及將來的發展情況。眾所周知，自從ARM出現以來，短短的幾年內便出現了ARM7、ARM9、M3、M4、A8、A9、A10等等多個系列，其性能也得到了飛速發展，以其高性能，低價格，低功耗等優勢迅速占領了MCU的江山，比起當年的51有過之而無不及。作為32位機，其性能是毋庸置疑的，即便是相同的時鐘速率，32位機的處理一些數據的速度也要快于8位機，如一個32 位的加法運算，8位機至少需要4個周期，而32位機只需要一個周期即可完成。ARM的優勢在于較高的處理速度，還有豐富的外設資源，還有就是較大的數據和程序存儲空間。相比之下，51單片機就沒有優勢了嗎？當然不是，51單片機的優勢在于小巧的內核，成熟的技術（其實現在ARM的技術也很成熟），還有就是位操作。在相當多的應用場合，我們并不需要ARM如此強大的處理功能和速度，而是只需要簡單的控制，51單片機已經完全可以滿足實際的需求，這樣一來，ARM的優勢便顯的不再重要，而51的位操作則是ARM達不到的，也許你會說ARM同樣可以實現位操作，但如果你了解的比較深的話會發現，ARM的位操作是通過移位，與或等操作之后實現的，而51單片機則又位尋址空間，是真正的位操作。再一個就是價格，在價格上最便宜的ARM好像已經降到了0.5美元（可能是這個價格，記不清了），而最便宜的51可能是0.5RMB。但一些中檔的ARM則要比高端的51單片機便宜了。十幾或者幾十RMB的ARM的性能是同價格的51單片機無法比擬的。此外，由于51內核簡單，一些高端的51增加的功能使得他們的51單片機操作起來變得異常復雜，而且不同廠家的操作完全不同，這樣就增加是使用的難度。綜合看來，在高端或者中端應用方面，51單片機已經沒有了任何優勢，其市場主要是一些老產品或者不想學新東西的老工程師在支撐，其消亡也是必然的。然而在低端應用方面，51仍然可以占有一席之地，除了操作和價格上的微弱優勢，其更大的優勢在于學習簡單。.
   從學習角度來講，衡量是否學會一個MCU的標準應該是你寫的程序你應該知道他是怎么執行的，應該具體到某一個指令所涉及到的寄存器，看到一個指令之后腦子里應該是一串01運算才行，而不是可以簡單的應用了。雖然現在很多公司推出的新產品都給出了固件庫，可以使工程師更快的進行編程使用。但是，這樣的結果是使更多的硬件工程師變成純軟件工程師而已。你會對一個芯片編程，但你并不了解他。也許有人說，反正我能用了就行了，干嘛非要了解它呢。其實這樣想就錯了，要想真正的用好一個芯片。不了解他是不行的，甚至不深入全面的了解都是不行的，一些硬件上的簡單改動有可能使系統的性能發生很大的變化。因此要想設計一個比較好的產品，必須對芯片本身有一個深入的了解。在這方面，51單片機由于內核簡單，很容易上手并容易深入了解。學習起來比較簡單。熟練掌握了51，再學習其他的芯片，如ARM也是很簡單的，因為所有的微控制器的功能結構框架都是一樣的，了解了一種之后再學習另一種很簡單。相比復雜的ARM結構，51結構就顯的很簡單了，甚至可以認為，ARM是在51的結構上增加的許多功能模塊構成的，雖然二者的結構并不真的相同。
   前幾天在論壇里看到有人呼吁，別學51了，改學ARM吧。我覺得這樣的人應該屬于二者都沒有學好的人，二者的區別和聯系肯定不清楚才這樣喊的，同時有過51和ARM學習經驗的人應該知道，學精了51再學ARM所用的時間只不過是看一遍芯片手冊的時間（有些夸張），而直接以ARM作為MCU入門的話則要費很大的勁。對于一個從來沒有接觸過單片機的人來說，面對復雜的ARM手冊往往會感到無從下手。可以這樣比喻一下，學ARM是一口氣登上一座高山，而學51相當于到了半山腰。在半山腰上的風景雖不及山頂，卻仍可有所作為。而再從半山腰的高度上山，難度自然減小了。至于有人抱怨說找工作的時候沒人要只會51的，我覺得應該這樣看這個問題，學51和學ARM并不存在沖突，了解了51只后當然可以再學ARM。
      我覺得，即便將來51的應用沒落了，學習51仍是一種不錯的入門手段，就行學計算機的一直在學X86一樣。我不反對直接選擇ARM入門，但卻反對那些不了解51就呼吁大家放棄51的人。作為電子產品的設計者，如何在種類繁多的MCU中選擇自己合適的一款才是最重要的。

      雖然不可否認51單片機越來越多的被高端產品，尤其是ARM所替代，但我仍覺得51單片機沒有過時，學習51單片機也沒有過時！

更多學習單片機的童鞋們請咨詢李老師QQ982288214

ID:65231 · 發表于 2014-8-19 17:38

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