第2章-处理器选型指南

第2章处理器选型指南

随着微处理器（单片机）的迅猛发展，生产日新月异、品种繁多。为了使用户在了解单片机的功能、特点和性能的同时，较快更好的选择出适合自己产品中的处理器。本章重点介绍选择单片机的基本方法，并以51、AVR和MSP430系列单片机为主介绍其应用选型指南。12.1单片机的选择方法器件有高速度型、低功耗型、大容量存储型、混合(模拟与数字)处理型、可编程门阵列灵活型、多时钟和多I/O口型等，令人目不暇接。选择怎样的单片机对产品的整体结果影响很大，选择时一般要考虑下列问题。

一、了解被开发产品的需求和任务

使用环境、供电方式、功耗要求、功能要求、成本要求、开发周期等;2二、根据任务选机型

①使用环境（温度、电磁干扰等）；②耗电问题（干电池、交流电等）；③速度问题（与功耗有关系）；④功能问题（单一、多模块等）；⑤成本问题（规模与成本有关）。3三、综合性能的考虑

①功能、速度、耗电；②存储容量；③互换性、兼容性；④接口方式、I/O口数量等；⑤软件下载方式等；⑥生产方便性（体积、引脚）。4四、开发环境的考虑①软件开发平台（系统、C程序）；②调试（显示器、键盘等）；③开发周期的影响；④如何固化程序（自带、设备）。

五、其它因素的考虑

封装、焊接、可靠性等。

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由于51系列单片机在8位单片机中的突出性能，其已成为事实上的工业标准。目前仍是我国单片机应用的主流器件。事实上，新的51系列单片机虽然功能、性能、速度等比传统的好的多，但仍一51为内核。2.251系列单片机介绍即：指令系统及存储结构等与传统的完全兼容。6一、按存储结构分

①片内ROM型有：

8031、8051、8052、80C51、80C52等型号。

②片内EPROM型有

：

875x、87C5x等型号。③片内E2PROM型有：

89C5x系列、89S5x系列、P89C5x系列、DS89Cｘ系列、W78E5x、W78LE5x系列、STC89C5x系列、μPSD3xx系列和C8051Fx系列等。

注意：内存大小的区别7二、按功能、性能分

①基本型有：8031、805x、875x、DS89ｘ系列等；

②低功耗型有：

89C5x、89S5x、P89C5x、W78LE5x、STC89Cx、STC89Lx、STC12C和STC12Lx等；

③增强型有：

STC12xx/11xx/10xx、C8051Fx、83C51FA/B、80C51FA等型号；

④多模块型有：

83C51GA、W78LE516、STC89CxxAD、STC12CxxAD、STC12LxxAD等；8

⑤高速型有：

C8051Fx、STC12xx/11xx/10xx、83C152JA、80C152JA、83C452等型号；

⑥高级型有：

μPSD3xx、C8051F12x系列器件。

注意：使用温度、封装等9

51内核的经典体系结构和良好的兼容性，新的51单片机概括起来，有以下特点或功能：

1)高速度（或低速与高速兼容）；

2)混合(模拟与数字)信号处理；

3)低功耗和多种省电模式；4)大容量存储器；5)多数量的I/O口和灵活的驱动配置；

6)多时钟源和实时时钟系统；2.351系列单片机应用选型指南107）基于串口或JTAG结构的在线调试系统；8）多种复位源（包括看门狗电路）；9）片内可编程门阵列和多模块配置；10）多种串口（包括USB接口）；11）DMA功能；12）视频（电视）信号处理与控制；13）网络接口等。如何选型呢？11教材中列举了（最常用的6家产品）：【1】Atmel系列

（见表2-1和表2-2所示）；【2】WinBond系列（表2-3和表2-4所示）；

【3】STC系列（见表2-5～表2-12所示）；

【4】Philip系列

（见表2-13～表2-15所示）；

【5】C8051(SiliconLabs)系列（见表2-16～表2-23所示）；【6】μPSD3xx(ST)系列（见表2-24所示）。为了更好的选型很常用!12

AVR单片机是Atmel公司利用其Flash新技术,研发的RISC精简指令集的高速8位单片机。它吸收了DSP双总线的特点，单片机的程序存储器和数据存储器是分开的，并且可对具有相同地址的程序存储器和数据存储器进行独立寻址。在AVR单片机中，寄存器由32个通用工作寄存器组成，并且任何一个寄存器都可以充当累加器，从而有效地避免了累加器(像51机）的瓶颈效应，提高了系统的性能。2.4

AVR系列单片机介绍

13AVR单片机有以下特点：

1）速度快采用RISC精简指令集，比常规CISCCPU快十倍。2）集成度高

内部资源丰富。有：

1KB～128KB字节可下载的Flash存储器；

64B～4KB字节E2PROM；128B～8KB字节RAM；

5～32条通用的I/O线；32个通用工作寄存器；摸拟比较器、定时器/计数器、实时日历定时器；

可编程异步串行口、内部及外部中断、A/D变换等。

143）串口通信功能强

增强性的高速同/异步串口，具有硬件产生校验码、硬件检测、校验侦错、两级接收缓冲、波特率自动调整定位（接收时）和屏蔽数据帧等功能。4）I/O口驱动能力强具有大电流(灌电流)10～40mA,可直接驱动可控硅SSR、继电器和LED等器件。5）在系统编程（ISP）支持ISP和IAP，便于产品的调试、开发、生产和更新。6）编程开发容易支持Basic、C等高级语言编程。

157）保密性能好具有不可破解的位加密锁LockBit技术，保密位单元深藏于芯片内部，保密性极好。8）工作电压范围宽电源电压在2.7～5.5V能可靠工作。有的可低到1.8V即可工作。9）功耗低在看门狗定时器（WDT）关闭时耗去电流仅为100nA左右，适用于干电池供电。10）价格低廉AVR单片机价格低廉，在同类产品中，价格是较低的。16AVR单片机具有多个系列，包括ATtiny、AT90和ATmega。每个系列又包括多个产品，它们在功能、引脚、封装和存储容量等方面有很大的差别，但基本结构和原理都类似，而且编程方法也相同。2.5AVR系列单片机应用选型指南如何选型？主要型号及性能简介见表2-25～表2-27所示。172.6MSP430系列单片机介绍

MSP430系列单片机是德州仪器TI）公司推出的一种超低功耗16位工业级混合信号处理。

MSP430系列为设计人员能够容易的连接传感器、模拟信号与数字组件，并同时保持无与伦比的低功耗优势。MSP430系列单片机针对各种不同应用需求，有一系列不同型号的器件。181）超低功耗

MSP43单片机之所以有超低的功耗，是因为其在降低芯片的电源电压及灵活而可控的运行时钟方面都有其独到之处。

①5种低功耗模式（LPM0～LPM4）；

②电源电压采用1.8～3.6V；

③电流在200～400µA左右；④时钟关断模式的最低功耗只有0.1µA。MSP43系列主要特点：

192）丰富的片内外设及其多样化的组合

集成了较丰富的片内外设。①看门狗定时器（WDT）；②模拟比较器A；③定时器A（Timer_A）；④定时器B（Timer_B）；⑤串口0/1（UART0/UART1）；⑥硬件乘法器；⑦液晶驱动器；

⑧10/12/16位ADC；⑨12位DAC；⑩I2C总线、直接数据存取（DMA）等。203）强大的处理能力

①是一个16位的单片机；②采用了精简指令集（RISC）结构；③具有丰富的寻址方式（7种）；④简洁的27条内核指令以及大量的模拟指令；⑤大量的寄存器和片内数据存储器都可参加多种运算；⑥高效的查表处理指令；⑦能实现数字信号处理的复杂运算（如FFT等）；

⑧当系统处于省电的备用状态时，用中断请求将它唤醒只用6µs。214）高性能的模拟技术硬件A/D变换器、模拟电压的比较等。5）系统工作稳定均为工业级器件（环境温度-40℃～+85℃），可靠性高。6)无总线接口

MSP430系列单片机只有强大的内部资源。7)方便高效的开发环境

对于FLASH型器件则有十分方便的开发调试环境，即通过自带的JTAG调试接口，方便的下载程序到Flash内运行，且可由JTAG接口实现数据的动态交换和调试