AVR,C51和PIC八位單片機性能比較

ISP功能能實現(xiàn)在系統(tǒng)可編程，可以省去通用的編程器，單片機在用戶板上即可下載和燒錄用戶程序，而無需將單片機從生產好的產品上取下。未定型的程序還可以邊生產邊完善，加快了產品的開發(fā)速度，減少了新產品因軟件缺陷帶來的風險。由于可以將程序下載并觀看運行結果，故也可以不用仿真器。

單片機的提速運行、雙數(shù)據指針及ISP功能并非是W77系列所特有的，一些新的型號的51系列產品大都有該功能，如Philips的51LPC系列、AT89系列中的某些型號、STC89C系列等等。有的單片機還附有A/D、D/A轉換、片內EEPROM數(shù)據存儲器、PWM輸出、I2C總線、上電復位檢測、欠壓復位檢測等等，這些新系列的單片機，它們都兼容8051的指令系統(tǒng)。增強功能的實現(xiàn)，大都是由片內新增的特殊功能寄存器來進行設置，這些寄存器被安排在片內特殊功能寄存器區(qū)間(80～FFH)的預留地址上。

比較有代表性的產品還有STC89C51RC、C8051F331/330等等?？梢赃@么說，新的51產品幾乎可以涵蓋所有新的功能。由于新型號的芯片種類太多，此處不可能一一列舉，讀者可根據使用的需求查閱相關的資料.

2.PIC系列

PIC單片機系列是美國微芯公司(Microship)的產品，是當前市場份額增長最快的單片機之一。CPU采用RISC結構，分別有33、35、58條指令(視單片機的級別而定)，屬精簡指令集。而51系列有111條指令，AVR單片機有118 條指令，都比前者復雜。采用Harvard雙總線結構，運行速度快(指令周期約160～200ns)，它能使程序存儲器的訪問和數(shù)據存儲器的訪問并行處理，這種指令流水線結構，在一個周期內完成兩部分工作，一是執(zhí)行指令，二是從程序存儲器取出下一條指令，這樣總的看來每條指令只需一個周期(個別除外)，這也是高效率運行的原因之一。此外，它還具有低工作電壓、低功耗、驅動能力強等特點。PIC系列單片機共分三個級別，即基本級、中級、高級。其中又以中級的PIC16F873(A)、PIC16F877 (A) 用的最多，本文以這兩種單片機為例進行說明。這兩種芯片除了引出腳不同外(PIC16F873(A)為28腳的PDIP或SOIC封裝;PIC16F877(A)為40腳的PDIP或44腳的PLCC/QFP封裝)，其他的差別并不很蟆?

PIC系列單片機的I/O 口是雙向的，其輸出電路為CMOS互補推挽輸出電路。I/O腳增加了用于設置輸入或輸出狀態(tài)的方向寄存器(TRISn , 其中n對應各口，如A、B、C、D、E等)，從而解決了51系列I/O腳為高電平時同為輸入和輸出的狀態(tài)。當置位1時為輸入狀態(tài)，且不管該腳呈高電平或低電平，對外均呈高阻狀態(tài);置位0時為輸出狀態(tài)，不管該腳為何種電平，均呈低阻狀態(tài)，有相當?shù)尿寗幽芰?，低電平吸入電流達25mA，高電平輸出電流可達 20mA。相對于51系列而言，這是一個很大的優(yōu)點，它可以直接驅動數(shù)碼管顯示且外電路簡單。它的A/D為10位，能滿足精度要求。具有在線調試及編程(ISP)功能。

該系列單片機的專用寄存器(SFR)并不像51系列那樣都集中在一個固定的地址區(qū)間內(80～FFH)，而是分散在四個地址區(qū)間內，即存儲體0(Bank0： 00～7FH)、存儲體1(Bank1 ：80～FFH)、存儲體2(Bank2 ：100～17FH)、存儲體3(Bank3 ：180～1FFH)。只有5個專用寄存器PCL、STATUS、FSR、PCLATH、 INTCON在4個存儲體內同時出現(xiàn)。在編程過程中，少不了要與專用寄存器打交道，得反復地選擇對應的存儲體，也即對狀態(tài)寄存器STATUS的第6位(RP1)和第5位(RP0)置位或清零。如：

例4:

CLRFSTATUS ;清零RP1, RP0。選擇存儲體0

……

BSF STATUS，RP0;置位RP0。選擇存儲體1

……

BCF STATUS，RP0;清零RP0。選擇存儲體0

……

這多少給編程帶來了一些麻煩。對于上述的單片機，它的位指令操作通常限制在存儲體0區(qū)間(00～7FH)。

數(shù)據的傳送和邏輯運算基本上都得通過工作寄存器W(相當于51系列的累加器A)來進行，而51系列的還可以通過寄存器相互之間直接傳送(如：MOV 30H，20H;將寄存器20H的內容直接傳送至寄存器30H中)，因而PIC單片機的瓶頸現(xiàn)象比51系列還要嚴重，這在編程中很有感受。

3.AVR系列

AVR單片機是Atmel公司推出的較為新穎的單片機，其顯著的特點為高性能、高速度、低功耗。它取消機器周期，以時鐘周期為指令周期，實行流水作業(yè)。AVR單片機指令以字為單位，且大部分指令都為單周期指令。而單周期既可執(zhí)行本指令功能，同時完成下一條指令的讀取。通常時鐘頻率用4～8MHz，故最短指令執(zhí)行時間為 250～125ns。該系列的型號較多，但可用下面三種為代表：AT90S2313(簡裝型)、AT90S8515、AT90S8535(帶A/D轉換)。

通用寄存器一共32個(R0～R31)，前16個寄存器(R0～R15)都不能直接與立即數(shù)打交道，因而通用性有所下降。而在51系列中，它所有的通用寄存器(地址00～7FH)均可以直接與立即數(shù)打交道，顯然要優(yōu)于前者。

AVR系列沒有類似累加器A的結構，它主要是通過R16～R31寄存器來實現(xiàn)A的功能。在AVR中，沒有像51系列的數(shù)據指針DPTR，而是由X(由R26、R27組成)、Y(由R28、R29組成)、Z(由R30、R31組成)三個16位的寄存器來完成數(shù)據指針的功能(相當于有三組DPTR)，而且還能作后增量或先減量等的運行，如：

例5：

LDRd, X ;將X所指的地址的內容裝入寄存器Rd中。

LDRd,Y+;將Y所指的地址的內容裝入寄存器Rd

中，然后Y的地址增1。

LDRd，-X ;將X的地址減1所指的地址的內容裝入

寄存器Rd中。

在51系列中，所有的邏輯運算都必須在A中進行;而AVR卻可以在任兩個寄存器之間進行，省去了在A中的來回折騰，這些都比51系列強。

AVR的專用寄存器集中在00～3F地址區(qū)間，無需像PIC那樣得先進行選存儲體的過程，使用起來比PIC方便。AVR的片內RAM的地址區(qū)間為0060～$00DF(AT90S2313) 和 0060～025F(AT90S8515、AT90S8535)，它們占用的是數(shù)據空間的地址，這些片內RAM僅僅是用來存儲數(shù)據的，通常不具備通用寄存器的功能。當程序復雜時，通用寄存器R0～R31就顯得不夠用;而51系列的通用寄存器多達128個(為AVR的4倍)，編程時就不會有這種感覺。

AVR的I/O腳類似PIC，它也有用來控制輸入或輸出的方向寄存器，在輸出狀態(tài)下，高電平輸出的電流在10mA左右，低電平吸入電流20mA。雖不如PIC，但比51系列強。

以上的三種AVR型號其管腳與對應的51系列兼容，如AT90S2313與51系列的AT89C2051的管腳兼容(PDIP-20腳)，AT90S8515、AT90S8535與51系列的AT89C51兼容(PDIP-40腳)等等。