单片机从MCS-51 到ARM


  前言:嵌入式系统广泛应用于各个领域,特别是消费类电子产品转向智能化、网络化、易用性等方面的发展,更使得嵌入式产品深入到了人们生活的每一个角落。是嵌入式系统的硬件核心,MCS-51系列和ARM系列作为单片机的两大主流,各有优点,然而在许多高档消费电子产品中,ARM系列显然比MCS-51系列更强大。因此,从MCS-51开发转入开发是嵌入式系统开发者的迫切需求。

  下文就MCS-51系列与ARM系列的区别与联系进行详细的阐述,以便能引导读者更有效、更快速地从MCS-51开发进入到ARM开发。  

  一、相关概念
  
  1.嵌入式系统
  
  目前对嵌入式系统的定义主要有两个:
  
  
  (1)IEEE(国际电气和电子工程师协会)的定义:控制、监视或者辅助设备、机器和车间运行的装置。
  
  (2)国内普遍认同的定义是:以应用为中心、以计算技术为基础,软硬件可剪裁,适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统。
  
  从这两个定义可以看出,嵌入式系统是以应用为中心。软硬件可裁剪的系统。
  
  在实际应用和开发过程中,要注意嵌入式系统和嵌入式产品的概念并不相同,嵌入式产品是指含有嵌入式系统的产品,比如手机、机顶盒等。
  
  2.单片机
  
  微控制器(MrocontrollerUnit),俗称单片机,是以某种为核心,将ROM、RAM、总线、逻辑定时/计数器、I/0、串行口、FlashRAM、EEPROM等集成到一块芯片内部的计算机系统,具有体积小、功耗低、成本低、可靠性高等特性。
  
  二、MCS-51与ARM
  
  1.MCS-51概述M
  
  CS-51是指由美国INTEL公司生产的一个系列8位单片机的总称,这一系列的单片机包括:8031、8051、8751、8032、8052、8752等,其中8051是最典型的产品,MCS-51系列的其他单片机都是在8051的基础上对功能和外设进行增加、减少或改变而来的。因此,人们习惯用8051来称呼MCS-51系列单片机。
  
  INTEL公司将MCS-51的核心技术授权给了很多公司,各公司以8051为核心,根据单片机要实现的不同需求,对功能和外设进行不同的设计。比如89C5l单片机,就是由美国ATMEL公司以8051为核心开发生产的。
  
  MCS-51系列单片机分为两大系列,即51子系列与52子系列。51子系列包括8031、8051、8751、8951,52子系列包括8032、8052、8752、8952。
  
  2.ARM概述
  
  ARM(AdvancedRISCMachines)公司是英国一家着名的微处理器设计公司。ARM公司设计了大量高性能、低成本、低功耗的RISC处理器及其相关技术。ARM公司并不直接从事芯片生产,而是将其技术授权给世界上着名的半导体、软件和OEM厂商生产,每个厂商得到的都是一套独一无二的ARM相关技术及服务。目前,总共有30家半导体公司与签订了硬件技术使用许可协议,因此,技术可获得更多的第三方工具、制造、软件的支持,又使整个系统成本降低,产品更容易进入市场、更具有竞争力。
  
  处理器是一个32位单片机系列,即采用ARM技术IP核的微处理器系列。在嵌入式开发中,习惯把“ARM处理器”简称“ARM”。目前,ARM处理器包括以下几个系列;ARM7系列、ARM9系列、ARM9E系列、ARM1OE系列、SecurCore系列,以及Intel和Strong和Strong。

  3.MCS-51与ARM的区别与联系
  
  MCS-51与ARM都是一个单片机系列,MCS-51为8位单片机的主流产品,而ARM为32位单片机的主流产品。
  
  MCS-51系列单片机硬件结构简单、硬件资源少,因此,它只能支持小型应用程序,通常没有操作系统的概念,一般是直接将应用程序固化在其内部ROM中,单片机上电后就从OOOOH地址开始执行程序。由于MCS-51产品软硬件联系紧密,所以用MCS-51系列单片机开发产品时,要求对软硬件知识都很熟悉,才能开发出成本低、安全性高、稳定好的嵌入式产品。
  
  与MCS-51系列单片机相比,系列单片机硬件结构更复杂、硬件资源也更丰富,因此,它能够支撑更复杂的软件系统,并且引入了操作系统。目前,ARMYXCO5系列永磁双稳态是依据CJ20接触器的标准而设计的,二者可互换安装,并且使用方法完全一致。

  三、应用领域
  
  早期单片机的发展是以8位单片机为主,MCS-51系列作为8位单片机的主流产品,因而被应用到各个领域。
  
  随着移动通讯、网络技术、多媒体技术等高科技产品进人家庭,32位单片机应用得到了迅猛的发展,系列作为32位单片机的主流产品,也得到了广泛的应用。
  
  1.MCS-51系列的应用领域
  
  MCS-51是经典的8位单片机系列,具有体积小、功耗低、功能强1性能价格比高等显着优点,是目前应用最为广泛的单片机。下面是MCS-51系列单片机的典型应用:
  
  1)娱乐产品:电视游戏机等;2)通信产品:传真、BP机、录音电话等;3)家电产品:空调、遥控电风扇、电冰箱等。
  
  2.ARM系列的应用领域
  
  ARM芯片是典型的32位RISC芯片,已占据了32位RISC芯片75%的市场份额。无论是在PDA(个人数字助手)、STB(机顶盒)、DVD等消费类电子产品中,还是在GPS(全球定位系统)、航空、勘探等军用产品中都得到了广泛的应用。下面是核芯片的典型应用:
  
  1)无线产品:手机、PDA,目前75%以上的手机是基于ARM的嵌入式产品;2)汽车产品:车上娱乐系统、车上安全装置、导航系统等;3)娱乐产品:数字视频、Internet终端、交互电视、机顶盒、网络计算机等;4)家电产品:信息家电、数字照相机、数字系统打印机等;5)网络产品:网络接口卡、ADSL、路由器、无线LAN访问点等;6)安全产品:电子付费终端、银行系统付费终端、智能卡、32位SIM卡等。
  
  MCS-51与都是单片机系列,但它们的硬件资源差别较大,所以其功能也相差悬殊。由于ARM引人了操作系统,所以软硬件开发相对更独立,且应用软件更新方便;而MCS-51将应用程序固化在内部ROM中,因此,更新应用程序很复杂。