從C8051F看8位單片機(jī)發(fā)展之路

在嵌入式系統(tǒng)低端的單片機(jī)領(lǐng)域，從8位單片機(jī)誕生至今，已近30年，在百花齊放的單片機(jī)家族中，80C51系列一直扮演著一個(gè)獨(dú)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(shí)施了最徹底的技術(shù)開(kāi)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(hào)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(kāi)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(duì)MCS-51實(shí)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(lái)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(guò)程，我們可以深刻領(lǐng)會(huì)到單片機(jī)發(fā)展的一些規(guī)律性東西。

1 嵌入式應(yīng)用中的8位機(jī)現(xiàn)象

　　與從8位機(jī)迅速向16位、32位、64位過(guò)渡的通用計(jì)算機(jī)相比，8位單片機(jī)從20世紀(jì)70年代初期誕生至今，雖歷經(jīng)從單片微型計(jì)算機(jī)到微控制器、MCU和SoC的變遷，8位機(jī)始終是嵌入式低端應(yīng)用的主要機(jī)型，而且在未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間里，仍會(huì)保持這個(gè)勢(shì)頭。這是因?yàn)榍度胧较到y(tǒng)和通用計(jì)算機(jī)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(duì)象體系中，并在對(duì)象環(huán)境下運(yùn)行。與對(duì)象領(lǐng)域相關(guān)的操作主要是對(duì)外界物理參數(shù)進(jìn)行采集、處理，對(duì)外界對(duì)象實(shí)現(xiàn)控制，并與操作者進(jìn)行人機(jī)交互等。而對(duì)象領(lǐng)域中的物理參數(shù)的采集與處理、外部對(duì)象的控制以及人機(jī)交互所要求的響應(yīng)速度有限，而且不會(huì)隨時(shí)間變化。在8位單片機(jī)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(jī)會(huì)穩(wěn)定下來(lái)，其技術(shù)發(fā)展方向轉(zhuǎn)為最大限度地滿足對(duì)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(duì)DSP需求的增長(zhǎng)要求單片機(jī)相應(yīng)提高運(yùn)算速度。當(dāng)前8位單片機(jī)在不擴(kuò)展數(shù)據(jù)總線的情況下，提高運(yùn)行速度仍有潛力可挖。例如，采用RISC結(jié)構(gòu)實(shí)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(duì)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(chǎng)以及8位機(jī)具有的速度潛力，可以預(yù)期在未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，8位機(jī)仍然是嵌入式應(yīng)用中的主流機(jī)型。

　　隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，8位單片機(jī)在CPU結(jié)構(gòu)、CPU外圍、功能外圍、外圍接口和集成開(kāi)發(fā)環(huán)境方面都會(huì)迅速地發(fā)展；因此，可以說(shuō)8位單片機(jī)雖然"古老"，但又會(huì)是一個(gè)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(guò)程充分地說(shuō)明了這一點(diǎn)。

2 8位單片機(jī)中的80C51現(xiàn)象

　　在8位單片機(jī)中，80C51系列形成了一道獨(dú)特的風(fēng)景線。歷史最長(zhǎng)，長(zhǎng)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(gè)單片機(jī)系列。當(dāng)前，Silabs公司推出的C8051F又將8051兼容單片機(jī)推上了8位機(jī)的先進(jìn)行列?？偨Y(jié)80C51系列的發(fā)展歷史，可以看出單片機(jī)的3次技術(shù)飛躍。