從C8051F看8位單片機發(fā)展之路

在嵌入式系統低端的單片機領(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(zhù)一個(gè)獨特的角色。Silabs推出C8051F更令業(yè)界人士刮目相看?；仡櫄v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)典的體系結構、極好的兼容性和Intel公司的開(kāi)放政策不僅使眾多廠(chǎng)家參與發(fā)展，也誘使半導體廠(chǎng)家對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、基本單元的兼容性保持著(zhù)8051內核的生命延續，并在未來(lái)SoC發(fā)展中，擔任8位CPU內核的重任?；仡?/SPAN>80C51系列從MCS-51、80C51到C8051F的過(guò)程，我們可以深刻領(lǐng)會(huì )到單片機發(fā)展的一些規律性東西。

1 嵌入式應用中的8位機現象

　　與從8位機迅速向16位、32位、64位過(guò)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用的主要機型，而且在未來(lái)相當長(cháng)的時(shí)間里，仍會(huì )保持這個(gè)勢頭。這是因為嵌入式系統和通用計算機系統有完全不同的應用特性，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進(jìn)行采集、處理，對外界對象實(shí)現控制，并與操作者進(jìn)行人機交互等。而對象領(lǐng)域中的物理參數的采集與處理、外部對象的控制以及人機交互所要求的響應速度有限，而且不會(huì )隨時(shí)間變化。在8位單片機能基本滿(mǎn)足其響應速度要求后，數據寬度不成為技術(shù)發(fā)展的主要矛盾。因此8位單片機會(huì )穩定下來(lái)，其技術(shù)發(fā)展方向轉為最大限度地滿(mǎn)足對象的采集、控制、可靠性和低功耗等品質(zhì)要求。

　　隨著(zhù)現代通信技術(shù)的發(fā)展，智能化系統對DSP需求的增長(cháng)要求單片機相應提高運算速度。當前8位單片機在不擴展數據總線(xiàn)的情況下，提高運行速度仍有潛力可挖。例如，采用RISC結構實(shí)現并行流水線(xiàn)作業(yè)，CISC結構的C8051F采用CIP-8051結構，使單周期指令速度提高到原8051的12倍。

　　鑒于嵌入式低端應用對象的有限響應要求、嵌入式系統低端應用的巨大市場(chǎng)以及8位機具有的速度潛力，可以預期在未來(lái)相當長(cháng)的時(shí)間內，8位機仍然是嵌入式應用中的主流機型。

　　隨著(zhù)半導體技術(shù)的發(fā)展，8位單片機在CPU結構、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位單片機中的80C51現象

　　在8位單片機中，80C51系列形成了一道獨特的風(fēng)景線(xiàn)。歷史最長(cháng)，長(cháng)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)單片機系列。當前，Silabs公司推出的C8051F又將8051兼容單片機推上了8位機的先進(jìn)行列?？偨Y80C51系列的發(fā)展歷史，可以看出單片機的3次技術(shù)飛躍。