各种系列单片机比较

目录

一、MCS51 (1)

二、C8051 (2)

三.A VR (3)

四.PIC (4)

五.MSP430 (5)

六、MSP430 与89C51 系列的比较 (6)

MCS51、C8051F、AVR、PIC、MSP430 单片机性能比较

引言：

单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器 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/计时器等功能集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。八位单片机由于内部构造简单，体积小，成本低廉，在一些较简单的控制器中应用很广。即便到了本世纪，在单片机应用中，仍占有相当的份额。由于八位单片机种类繁多，本文仅将常用的几种在性能上作一个简单的比较。

正文：

一、MCS51

应用最广泛的八位单片机首推 Intel 的 51 系列，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。有人推测，51 芯片可能最终形成事实上的标准 MCU 芯片。

MCS-51 系列单片机主要包括 8031、8051 和 8751 等通用产品，其主要功能如下：

8 位 CPU

4kbytes 程序存储器ROM

128bytes 的数据存储器RAM

32 条 I/O 口线

111 条指令，大部分为单字节指令

21 个专用寄存器

2 个可编程定时/计数器

5 个中断源，2 个优先级

一个全双工串行通信口

外部数据存储器寻址空间为 64kB

外部程序存储器寻址空间为 64kB

逻辑操作位寻址功能

双列直插 40PinDIP 封装

单一+5V 电源供电

MCS-51 以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“名机” ，为以后的其它单片机的发展奠定了基础。正因为其优越的性能和完善的结构，导致后来的许多厂商多沿用或参考了其体系结构，有许多世界大的电气商丰富和发展了 MCS-51 单片机，象 PHILIPS、Dallas、ATMEL 等著名的半导体公司都推出了兼容 MCS-51 的单片机产品，就连我国的台湾 WINBOND 公司也发展了兼容 C51人们习惯将 MCS-51 简称 C51如果没有特别声明，二者同指 MCS-51 系列单片机的单片机品种。

51 系列优点之一是它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，或布尔处理器。它的处理对象不是字或字节而是位。它不光能对片内某些特殊功能寄存器的某位进行处理，如传送、置位、清零、测试等，还能进行位的逻辑运算，其功能十分完备，使用起来得心应手。虽然其他种类的单片机也具有位处理功能，但能进行位逻辑运算的实属少见。51 系列在片内 RAM 区间还特别开辟了一个双重功能的地址区间，十六个字节，单元地址 20H～2FH，它既可作字节处理，也可作位处理（作位处理时，合 128 个位，相应位地址为 00H～7FH），使用极为灵活。这一功能无疑给使用者提供了极大的方便，因为一个较复杂的程序在运行过程中会遇到很多分支，因而需建立很多标志位，在运行过程中，需要对有关的标志位进行置位、清零或检测，以确定程序的运行方向。而实施这一处理（包括前面所有的位功能），只需用一条位操作指令即可。 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，只需一条指令就行了，即 MULAB两个乘数分别在累加器 A 和寄存器 B 中。积的低位字节在累加器 A 中，高位字节在寄存器 B 中。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。在 51 系列中，还有一条二进制-十进制调整指令 DA，能将二进制变为 BCD 码，这对于十进制的计量十分方便。而在其他的单片机中，则也需调用专用的子程序才行。51 系列 I/O 脚使用简单，但高电平时无输出能力，可谓有利有弊。有许多值得改进之处，如运行速度过慢等。特别是双数据指针，能给编程带来很大的便利。

二、C8051

F具有上手快全兼容 8051 指令集、研发快开发工具易用，可缩短研发周期和见效快调试手段灵活的特点，其性能优势具体体现在以下方面：

基于增强的 CIP-51 内核，其指令集与 MCS-51 完全兼容，具有标准 8051 的组织架构，可以使用标准的 803x/805x 汇编器和编译器进行软件开发。CIP-51 采用流水线结构，70的的指令执行时间为 1 或 2 个系统时钟周期，是标准 8051 指令执行速度的 12 倍；其峰值执行速度可达 100MIPSC8051F120 等，是目前世界上速度最快的 8 位单片机。

增加了中断源。标准的 8051 只有 7 个中断源 Silicon Labs 公司 C8051F 系列单片机扩展了中断处理这对于时实多任务系统的处理是很重要的扩展的中断系统向 CIP-51 提供 22 个中断源允许大量的模拟和数字外设中断一个中断处理需要较少的 CPU 干预却有更高的执行效率。

集成了丰富的模拟资源，绝大部分的 C8051F 系列单片机都集成了单个或两个 ADC，在片内模拟开关的作用下可实现对多路模拟信号的采集转换；片内 ADC 的采样精度最高可达24bit，采样速率最高可达 500ksps，部分型号还集成了单个或两个独立的高分辨率 DAC，可满足绝大多数混合信号系统的应用并实现与模拟电子系统的无缝接口；片内温度传感器则可以迅速而精确的监测环境温度并通过程序作出相应处理，提高了系统运行的可靠性。

集成了丰富的外部设备接口。具有两路 UART 和最多可达 5 个定时器及 6 个 PCA 模块，此外还根据不同的需要集成了 SMBus、SPI、USB、CAN、LIN 等接口，以及 RTC 部件。外设接口在不使用时可以分别禁止以降低系统功耗。与其他类型的单片机实现相同的功能需要多个芯片的组合才能完成相比，C8051 单片机不仅减少了系统成本，更大大降低了功耗。

增强了在信号处理方面的性能，部分型号具有 16x16 MAC 以及 DMA 功能，可对所采集信号进行实时有效的算法处理并提高了数据传送能力。