聊聊单片机8051的发展史

发布时间:2023-10-30  

我敢保证,我们当中的大多数人,在读书的时候,玩的第一个芯片,基本上都是8051的。利用它来编各种跑马灯,七段数码管,这是平常到不能再平常的事情了。相信大家对“MOV”应该不陌生吧?

可能现在很多人已经不玩51了,改行玩DSP,玩ARM,玩FPGA了,但毫无疑问8051才是我们的初恋。


今天我们聊聊8051的发展史,还有顺便说一下国内一个做51芯片的“奇葩”公司——宏晶科技(STC)。


8051是Intel的发明

谈8051,就不得不说一下单片机,单片机诞生于1971年,经历了SCM、MCU、SoC三大阶段,早期的SCM单片机都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8051,此后在8051上发展出了MCS51系列MCU系统。8051由英特尔公司于1981年制造,这是一种8位元的单芯片微控制器,属于MCS-51单芯片的一种。


8051单芯片是同步式的顺序逻辑系统,整个系统的工作完全是依赖系统内部的时脉信号,用以来产生各种动作周期及同步信号。在8051单片机中已内建时钟产生器,在使用时只需接上石英晶体谐振器(或其它振荡子)及电容,就可以让系统产生正确的时钟信号。

英特尔原来的8051系列的开发利用 NMOS 技术,但后来的版本中,在其名称加入字母C(例如,80C51),确定使用 CMOS技术,这样比NMOS节能源。这使它们更适合于电池供电设备。


8051在单一的封装中提供很多功能(包括CPU,RAM,ROM,输入输出,中断,时钟等)。

8051能够达到以一般工业配线盘更小的体积,来达成自动控制作业,如感测讯号的撷取、循序控制等,它皆能轻易的完成。 近年来单芯片的功能不断加强,价格愈加便宜,传统的8051已经成为学校的教材。


单芯片具备了便宜、电路简单、体积小与耗电低等优点,所以目前在业界使用的极为广泛。比如要控制一个马达就不需要使用一台PC来控制,只要一颗单芯片加上驱动电路就可以加以控制这颗马达的运转了。


在这里穿插一个故事:

早期的MCU有三大龙头Zilog—Z80 、Intel—8051和 Motorola—68xx ,相信有在玩MCU的人应该不陌生。

然而后来的Intel走进了学术界,透过老师及教授的力量,大量撰写教材与教具,经过一两个世代的轮替后市场的分布开始起了变化。(终于明白为什么我大学用的是8051了)

这种操作的手法跟微软其实很像,就是先教育使用者,然后自然习惯这样的产品,相信大家都不难发现市面上几乎清一色是8051的教材,聪明的你会选择有详尽参考资料的MCU上手,还是资源少得可怜又没人可以问的MCU呢?

然而让8051真的奠定稳固地位的是个人电脑的兴起。

微软和Intel的结合创造了IBM相容电脑的规格,进而开启了8051的辉煌时代。

当时的电脑BIOS 键盘扫描周边IO 很多都是用8051所做的,而Z80与68xx就在这样的趋势中败阵下来退居二线,这绝对不是技术底子不好,也绝对不是MCU不够稳定,只是市场要不要你的简单答案。

市场的老大并不是企业本身,而是使用者当产品的拥护者越多企业就越茁壮,要有越多的拥护者,经营理念是相当重要的,很多市场上的成败往往一开始就已经决定了 。

到后来,由于其极低的成本,简便的开发,51单片机被广泛应用到各种小家电和产品上面。

无所不在的处理器,对厂商来说,等于是无可限量的商机。因此,许多处理器应用架构都想要取代8051当市场一哥。不过8051太顽强了,因为Intel完全把它所有的相关专利开放了,业界可以任意使用其架构发挥创意,许多IC设计厂商透过巧思,在8051这块原料里加上了许多不同的配料,针对不同的市场饕客,设计出许多不同口味的菜肴,满足不同应用类型与每个人挑剔的胃口。

因此,各种高频率、高效能的8051产品纷纷诞生,比如说原始8051仅有12MHz,但修改版时钟最高可超过100MHz,不少厂商修改了内部时钟的运作规则,产生许多效能更变态的版本。另外原始8051可定址的存储容量有限,厂商也推出能定址到16bit存储的版本,让系统吃个饱饱。

但不管再怎么修改,8051还是8051,为了相容性,许多历史包袱仍然丢不掉,就技术上来说,砍掉重练推出一款超级8051是有可能的,如此时脉可以上看数百MHz,甚至内部资料与外部连接宽度都可以搞到32或64位元,但这么一来也就失去8051的相容性优势,倒不如重新开发一款全新的MCU产品。例如ARM各系列产品成为取代51的最佳人选。

但在开头我说了,我这篇文章除了介绍51的发展外,还想介绍一下另一个奇葩公司,我敢说这是半导体业里面最奇葩的,没有之一。这个公司就叫做宏晶科技,我们一般叫他STC。

谜一样的STC,服!

大家就跟随我的脚步去了解一下这个神奇的存在。

小编谷歌了一下STC,第一个就是他们家的网址。

这title吓到我了,8051单片机全球第一品牌,全球最大的8051单片机设计公司。

毕竟作为一个有好奇心的小编,对于一个这么牛逼的公司,怎么的都想去看一下的。进去的时候,我真的崩溃了。我以为我自己穿越了,你知道么。

首页是这样的。

往下拉一点是这样的

再往下拉一点是这样的

页底是这样的

看到这里,我真的尴尬症都烦了,虽然作为一个搞硬件的,你可以对于网页简单点,但简单不等于随便啊。

说完对于其网站的一些吐槽以后,我们看看用户是怎么喷他们的产品的。

STC 1T系列单片机,是目前为止,我个人认为最适合灯光调光类产品的单片机IC。但是目前市场上,对STC的骂声一片,至少在我经常上的一些关于单片机的论坛也好,经常聊的一些关于单片机、电子技术的Q群也好并不怎么看好STC单片机。

至于原因嘛,有目共睹的,STC因吹牛皮不慎,引犯众恶。比如:

一、数据手册、规格书做得不专业,很严谨的数据手册、规格书被做得很像宣传手册一样,很奇怪,怎么不参照一下Microchip或者ATMEGA AVR这些牌子的数据手册、规格书呢。(听说上面有广告的datasheet,就是正版的。)

二、产地不详。STC号称中国大陆本土品牌,中国人自己的单片机。既不能提供产地的资料,又不明确表态所用的技术是出自哪里的。客户打电话过去咨询,说是美国的技术,上海制造,但是打电话到美国咨询却没人接听。官网上却宣称是中国自己的技术。有点矛盾。不过最近STC官网发布了一些TSMC生产现场的照片,说明的确是上海制造。

三、ISP烧录软件不像样,经常出错,在装有AUTOCAD上的电脑启动,将会一起启动AUTOCAD的安装程序。巨郁闷……

四、自吹自擂,号称无法解密的单片机,如15F系列用的第八代加密技术,但是市场上随便三两千元都能解密了。还悬赏十万请专家帮忙查找有无漏洞。你说会不会有这么笨的人,我要是知道你的解密方法,我也不去做这么蠢的事,断自己的财路,这么等同于杀鸡取卵么?

五,吹嘘,关于吹嘘,STC说8051单片机全球第一品牌, 全球最大的8051单片机设计公司。我们知道其以前还是称国内最大,其实也只能是国内出货量最大,8051的设计能力和美国的一些厂商还是无法比。

六,用户碰到问题的时候,其姚老板的观点有两方面:

1、 我们的芯片没问题,你仔细检查一下你的设计2 、这个我没弄过,你自己试一试呢。

当时我就蒙了,好不好。

综上所述,STC的确缺点多多。但不得不承认STC仍拥有很多的优点、很强大的功能。比如说:

一、STC是1T单片机,速度十分的快。使用如此高速的单片机进行灯光PWM调光(多数为软件PWM,硬件PWM在选型、移植、设计都有较多的不便,但软件PWM要求较高的速度),能让光线柔和无闪烁感。这是其它单片机无法比拟的。也是STC适合于灯光调光类产品最主要的原因。

当然,1T、4T的单片机比比皆是。如Microchip、AVR、Silicon Labs。但STC可以用到30~40MHZ的单片机,Microchip、AVR的中低档单片机中根本没有。

高档就算啦,不是同一个价位的。而且进口货,也贵得惊人。有一次,Microchip一代理商给我打电话说,你们现在用的单片机也几块钱啊,我们Microchip也有一块两块美金的单片机啊。*,几块美金是多少人民币了?

至于Silicon Labs各方面性能也不错的,还有个交*选择开关挺好用的,引脚的第三功能可以随意切换。但价格嘛,也相对的高。而且要么是几K几十K的IC,容量多不是不好,但用不上的容量意味着浪费。封装也大多数仅有贴片封装。可能这哥们想得太高了。至于***的一些牌子,如义隆、麦肯、合泰等,一个彷真器都几千的,要是不下点本还真没办法用。

二、STC供货、价格稳定。STC总部就在深圳。无论是供货还是价格都相当稳定,不像那些进口的IC,价格总是随市场变来变去,甚至有时有钱也拿不着货。

三、下载、编程方便。STC直接串口下载,FLASH存储,51内核参考例程多,基本不彷真都行(至少我用这么久还没找过彷真芯片)。前面说了,某些牌子都得专用编程器专用彷真器才能有。

四、至于抗干扰能力嘛。不得不说STC芯片自身的确不如某些牌子,几乎公认Microchip PIC C(OTP存储)系列自身的抗干扰能力最强。所以本人认为STC目前来讲仍不适合应用于工业控制或者是汲及生命安全、人身安全的应用上。但是灯光调光类的控制,不会处于强干扰范围也不需要拥有太强的抗干扰能力。五、STC型号众多、封装多种多样、配置也各有千秋。从几十引脚到最少的8脚、从ROM几十K到最少的512Byte。调光类产品即不等同于昂贵的安防设备、手持仪器,也不等同于对价格极敏感的小家电。所以它对成本的要求是在于中等偏下水平的,而这个水平和性能要求的范围内貌似仅有STC比较合适。

六、个人民族情结,STC至少敢于在行业内宣称自己是中国品牌(中国制造的形像似乎不太好),即使这是一个错误,也宁愿相信中国芯是个事实。互联网上宣称销量排名第一瑞萨单片机(小日本品牌),这个第一挺值得怀疑的,我问过很多人,都不知瑞萨为何物,也有可能是行业不同或者瑞萨多应用于小家电。反正小日本的东西,哥挺反感的。

总结一下,STC活下来了,活的还不错,原因主要是:

几乎完全依靠学生市场和越来越小的超低端小批量市场(因为除了这两个其他的STC都活不下去)生存了这么多年,出了这么多产品,而且那个神奇的IAP工具越做越像客户端,我一直在等着哪天STC把编译器做进去,直接就在下载工具里面写程序了.

至于稳定性什么的,我不知道有多少人是做过产品的,有多少人是用STC做过产品的.我没有,所以我不评价STC本身的稳定性.但是任何一个指标仅仅定性是没有价值的,都是要定量的,要有指标的,什么样的指标下做到什么的成绩,这才是一个可以操作可以比较的东西.在今天用STC做产品除了简单以外毫无优势,一个选型的时候就以开发简单为向导的产品,可靠性???

然后我自认为的STC最大的优势,就是超低的学习成本,虽然这样导致了注定很难有惊艳的设计或者产品(不代表没有).但是低端市场也是市场,而且很大.这样的市场有这样的需求,STC满足了这个需求就很好,就像广场舞满足了普通大众的娱乐需求,STC满足了一个工程师群体做产品的需求,这就够了。


文章来源于:电子工程世界    原文链接
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