從C8051F看8位單片機發(fā)展之路
在嵌入式系統(tǒng)低端的單片機領(lǐng)域,從8位單片機誕生至今,已近30年,在百花齊放的單片機家族中,80C51系列一直扮演著一個獨特的角色。Silabs推出C8051F更令業(yè)界人士刮目相看。回顧歷史,在Intel公司推出了MCS-51不久便實施了最徹底的技術(shù)開放政策;在眾多電器商、半導(dǎo)體商的積極參與下,將MCS-51發(fā)展成了眾多型號系列的80C51 MCU家族。MCS-51經(jīng)典的體系結(jié)構(gòu)、極好的兼容性和Intel公司的開放政策不僅使眾多廠家參與發(fā)展,也誘使半導(dǎo)體廠家對MCS-51實行為所欲為的改造。由于MCS-51提供的最佳兼容性,使MCS-51在被"肢解"式改造后,還能以不變的指令系統(tǒng)、基本單元的兼容性保持著8051內(nèi)核的生命延續(xù),并在未來SoC發(fā)展中,擔(dān)任8位CPU內(nèi)核的重任。回顧80C51系列從MCS-51、80C51到C8051F的過程,我們可以深刻領(lǐng)會到單片機發(fā)展的一些規(guī)律性東西。
1 嵌入式應(yīng)用中的8位機現(xiàn)象
與從8位機迅速向16位、32位、64位過渡的通用計算機相比,8位單片機從20世紀70年代初期誕生至今,雖歷經(jīng)從單片微型計算機到微控制器、MCU和SoC的變遷,8位機始終是嵌入式低端應(yīng)用的主要機型,而且在未來相當(dāng)長的時間里,仍會保持這個勢頭。這是因為嵌入式系統(tǒng)和通用計算機系統(tǒng)有完全不同的應(yīng)用特性,從而走向完全不同的技術(shù)發(fā)展道路。
嵌入式系統(tǒng)嵌入到對象體系中,并在對象環(huán)境下運行。與對象領(lǐng)域相關(guān)的操作主要是對外界物理參數(shù)進行采集、處理,對外界對象實現(xiàn)控制,并與操作者進行人機交互等。而對象領(lǐng)域中的物理參數(shù)的采集與處理、外部對象的控制以及人機交互所要求的響應(yīng)速度有限,而且不會隨時間變化。在8位單片機能基本滿足其響應(yīng)速度要求后,數(shù)據(jù)寬度不成為技術(shù)發(fā)展的主要矛盾。因此8位單片機會穩(wěn)定下來,其技術(shù)發(fā)展方向轉(zhuǎn)為最大限度地滿足對象的采集、控制、可靠性和低功耗等品質(zhì)要求。
隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展,智能化系統(tǒng)對DSP需求的增長要求單片機相應(yīng)提高運算速度。當(dāng)前8位單片機在不擴展數(shù)據(jù)總線的情況下,提高運行速度仍有潛力可挖。例如,采用RISC結(jié)構(gòu)實現(xiàn)并行流水線作業(yè),CISC結(jié)構(gòu)的C8051F采用CIP-8051結(jié)構(gòu),使單周期指令速度提高到原8051的12倍。
鑒于嵌入式低端應(yīng)用對象的有限響應(yīng)要求、嵌入式系統(tǒng)低端應(yīng)用的巨大市場以及8位機具有的速度潛力,可以預(yù)期在未來相當(dāng)長的時間內(nèi),8位機仍然是嵌入式應(yīng)用中的主流機型。
隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展,8位單片機在CPU結(jié)構(gòu)、CPU外圍、功能外圍、外圍接口和集成開發(fā)環(huán)境方面都會迅速地發(fā)展;因此,可以說8位單片機雖然"古老",但又會是一個十分活躍而新興的嵌入式領(lǐng)域。80C51系列從Intel公司的MCS-51發(fā)展到Silabs公司的C8051F的過程充分地說明了這一點。
2 8位單片機中的80C51現(xiàn)象
在8位單片機中,80C51系列形成了一道獨特的風(fēng)景線。歷史最長,長盛不衰,眾星捧月,不斷更新,形成了既具有經(jīng)典性,又不乏生命力的一個單片機系列。當(dāng)前,Silabs公司推出的C8051F又將8051兼容單片機推上了8位機的先進行列??偨Y(jié)80C51系列的發(fā)展歷史,可以看出單片機的3次技術(shù)飛躍。
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