最常见的几款单片机性能对比

51单片机

应用最广泛的8位单片机当然也是初学者们最容易上手学习的单片机，最早由Intel推出，由于其典型的结构和完善的总线专用寄存器的集中管理，众多的逻辑位操作功能及面向控制的丰富的指令系统，堪称为一代“经典”，为以后的其它单片机的发展奠定了基础。

51单片机之所以成为经典，成为易上手的单片机主要有以下特点：

特性：

1. 从内部的硬件到软件有一套完整的按位操作系统，称作位处理器，处理对象不是字或字节而是位。不但能对片内某些特殊功能寄存器的某位进行处理，如传送、置位、清零、测试等，还能进行位的逻辑运算，其功能十分完备，使用起来得心应手。

2. 同时在片内RAM区间还特别开辟了一个双重功能的地址区间，使用极为灵活，这一功能无疑给使用者提供了极大的方便，

3. 乘法和除法指令，这给编程也带来了便利。很多的八位单片机都不具备乘法功能，作乘法时还得编上一段子程序调用，十分不便。

缺点：(虽然是经典但是缺点还是很明显的)

1. AD、EEPROM等功能需要靠扩展，增加了硬件和软件负担

2. 虽然I/O脚使用简单，但高电平时无输出能力，这也是51系列单片机的最大软肋

3. 运行速度过慢，特别是双数据指针，如能改进能给编程带来很大的便利

4. 51保护能力很差，很容易烧坏芯片

应用范围：

目前在教学场合和对性能要求不高的场合大量被采用

使用最多的器件：8051、80C51

MSP430单片机

MSP430系列单片机是德州仪器1996年开始推向市场的一种16位超低功耗的混合信号处理器，给人们留下的最大的亮点是低功耗而且速度快，汇编语言用起来很灵活，寻址方式很多，指令很少，容易上手。主要是由于其针对实际应用需求，把许多模拟电路、数字电路和微处理器集成在一个芯片上，以提供“单片”解决方案。其迅速发展和应用范围的不断扩大，主要取决于以下的特点…

特性：

1. 强大的处理能力，采用了精简指令集(RISC)结构，具有丰富的寻址方式( 7 种源操作数寻址、 4 种目的操作数寻址)、简洁的 27 条内核指令以及大量的模拟指令;大量的寄存器以及片内数据存储器都可参加多种运算;还有高效的查表处理指令;有较高的处理速度，在 8MHz 晶体驱动下指令周期为 125 ns 。这些特点保证了可编制出高效率的源程序

2. 在运算速度方面，能在 8MHz 晶体的驱动下，实现 125ns 的指令周期。 16 位的数据宽度、 125ns 的指令周期以及多功能的硬件乘法器(能实现乘加)相配合，能实现数字信号处理的某些算法(如 FFT 等)

3. 超低功耗方面，MSP430 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。电源电压采用的是 1.8~3.6V 电压。因而可使其在 1MHz 的时钟条件下运行时， 芯片的电流会在 200~400uA 左右，时钟关断模式的最低功耗只有 0.1uA

缺点：

1. 个人感觉不容易上手，不适合初学者入门，资料也比较少，只能跑官网去找

2. 占的指令空间较大，因为是16位单片机，程序以字为单位，有的指令竟然占6

个字节。虽然程序表面上简洁， 但与pic单片机比较空间占用很大

应用范围：

在低功耗及超低功耗的工业场合应用的比较多

使用最多的器件：MSP430F系列、MSP430G2系列、MSP430L09系列

TMS单片机

这里也提一下TMS系列单片机，虽不算主流。由TI推出的8位CMOS单片机，具有多种存储模式、多种外围接口模式，适用于复杂的实时控制场合。虽然没STM32那么优秀，也没MSP430那么张扬，但是TMS370C系列单片机提供了通过整合先进的外围功能模块及各种芯片的内存配置，具有高性价比的实时系统控制。同时采用高性能硅栅CMOS EPROM和EEPROM技术实现。低工作功耗CMOS技术，宽工作温度范围，噪声抑制，再加上高性能和丰富的片上外设功能，使TMS370C系列单片机在汽车电子，工业电机控制，电脑，通信和消费类具有一定的应用。

STM32单片机

由ST厂商推出的STM32系列单片机，行业的朋友都知道，这是一款性价比超高的系列单片机，应该没有之一，功能及其强大。其基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM Cortex-M内核，同时具有一流的外设：1μs的双12位ADC，4兆位/秒的UART，18兆位/秒的SPI等等，在功耗和集成度方面也有不俗的表现，当然和MSP430的功耗比起来是稍微逊色的一些，但这并不影响工程师们对它的热捧程度，由于其简单的结构和易用的工具再配合其强大的功能在行业中赫赫有名…其强大的功能主要表现在：

特性：

1.内核：ARM32位Cortex-M3CPU，最高工作频率72MHz，1.25DMIPS/MHz，单周期乘法和硬件除法

2.存储器：片上集成32-512KB的Flash存储器。6-64KB的SRAM存储器

3.时钟、复位和电源管理：2.0-3.6V的电源供电和I/O接口的驱动电压。POR、PDR和可编程的电压探测器(PVD)。4-16MHz的晶振。内嵌出厂前调校的8MHz RC振荡电路。内部40 kHz的RC振荡电路。用于CPU时钟的PLL。带校准用于RTC的32kHz的晶振

4、调试模式：串行调试(SWD)和JTAG接口。最多高达112个的快速I/O端口、最多多达11个定时器、最多多达13个通信接口

使用最多的器件：STM32F103系列、STM32 L1系列、STM32W系列。

PIC单片机

PIC单片机系列是美国微芯公司(Microship)的产品，共分三个级别，即基本级、中级、高级，是当前市场份额增长最快的单片机之一，CPU采用RISC结构，分别有33、35、58条指令，属精简指令集，同时采用Harvard双总线结构，运行速度快，它能使程序存储器的访问和数据存储器的访问并行处理，这种指令流水线结构，在一个周期内完成两部分工作，一是执行指令，二是从程序存储器取出下一条指令，这样总的看来每条指令只需一个周期，这也是高效率运行的原因之一，此外PIC单片机之所以成为一时非常热的单片机不外乎以下特点：

特点：

1. 具有低工作电压、低功耗、驱动能力强等特点。PIC系列单片机的I/O口是双向的，其输出电路为CMOS互补推挽输出电路。I/O脚增加了用于设置输入或输出状态的方向寄存器，从而解决了51系列I/O脚为高电平时同为输入和输出的状态。

2. 当置位1时为输入状态，且不管该脚呈高电平或低电平，对外均呈高阻状态;置位0时为输出状态，不管该脚为何种电平，均呈低阻状态，有相当的驱动能力，低电平吸入电流达25mA，高电平输出电流可达20mA。相对于51系列而言，这是一个很大的优点

3. 它可以直接驱动数码管显示且外电路简单。它的A/D为10位，能满足精度要求。具有在线调试及编程(ISP)功能。

不足之处：

其专用寄存器(SFR)并不像51系列那样都集中在一个固定的地址区间内(80～FFH)，而是分散在四个地址区间内。只有5个专用寄存器PCL、STATUS、FSR、PCLATH、INTCON在4个存储体内同时出现，但是在编程过程中，少不了要与专用寄存器打交道，得反复地选择对应的存储体，也即对状态寄存器STATUS的第6位(RP1)和第5位(RP0)置位或清零。数据的传送和逻辑运算基本上都得通过工作寄存器W(相当于51系列的累加器A)来进行，而51系列的还可以通过寄存器相互之间直接传送，因而PIC单片机的瓶颈现象比51系列还要严重，这在编程中的朋友应该深有体会

单片机哪家强？实力大比拼，你用的是哪家单片机

单片机从当初的4位发展到8位、32位，甚至更高，到现在可以说种类繁多而且齐全，数量庞大，在不同的领域主流的单片机有不同，很多设计开发有时候要面临很多选择。下面介绍几种常用的单片机

1、51系列单片机

51单片最初是由Intel始创的8004单片机开始，这是8位的单片机，特点是：寄存器少，.很多功能需要外部扩展，像AD转换、PWM专门输出信号等、I/O口输出能力不强、运行速度慢、抗干扰能力差、功耗高、不具备自编程能力。但是它的外围电路相对简单，上手容易，适合入门级，很多高校单片机都是以51单片机教学为主，在工业测控系统应用很广泛。 目前生产51单片机的厂家有：英特尔、艾德梅尔、西门子、华邦以及国产的宏晶等

2、AVR系列单片机

AVR单片机是由Atmel公司最初提出，也是8位单片机，后来也有16位的，但是与51不一样，它内部指令大大简化，同时内部结构精简，因此速度更快，功能更加强大，驱动能力比51的强，功耗也很低，抗干扰能力更强，内部有强劲的Flash程序存储器，烧录快捷方便，内部集成多种频率的RC振荡器、PWM输出、AD转换、看门狗、上电自动复位等功能。

AVR单片机有三种系列：

tinyAVR，这种主要被用于需要性能不是很高、效率低下以及在小封装中使用

megaAVR，这种主要是针对需要加额外外围电路设计的理想选择，自编程能力强

Xmega AVR，这种主要是在高集成度和低功耗使用

AVR单片机主要应用在打印机、空调、电表等控制电路板当中

3、STM32系列单片机

STM32系列单片机是有ST公司推出的，表示ARM Cortex-M内核的32位微控制器，这个芯片功能就更强大了，光是学习起来就有厚厚的一本书，这还不包括实际操作实践，从事软件开发的网友，特别是设计大型系统对这个芯片一定不陌生。这是一款高性能高性价比的芯片，特点是拥有双12位ADC，4兆位/秒的UART，18兆位/秒的SPI，18MHz的I/O翻转速度，待机功耗低至2μA，复位电路、低电压检测、RC振荡器等电路高度集成化。到目前为止，ST已经推出了基本型、增强型、USB基本型 系列、互补型等一系列芯片，功能越来越强大，主要交通运输、UPS电源、充电桩、功率转换器、计算机等方面。 

4、MSP430系列单片机

· MSP430单片机TI德州仪器公司推出的，有时候也成为混合信号处理器，这种单片机是16位超低功耗芯片，它的内部指令集也极具精简，内部集成了较为丰富的片内外设，有各类定时器各种通讯协议、液晶驱动器、高精度数模转换、USB控制器等，这种单片机特点是运算速度快、处理能力强、功耗低等。这种芯片主要是针对实际应用需求场合应用 ，主要应用在智能电子锁、键盘门禁、读取器、电梯轿厢呼叫按钮、无线扬声器、可视门铃等

5、PIC系列单片机

较为出名的莫过于Microchip公司(中文名：微芯半导体)的PIC芯片,这家公司PIC系列出货量居于业界领导者地位。PIC芯片的指令集也较为精简。Microchip8位、16位和32位单片机，拥有功能强大的架构、灵活的存储器技术、通讯方式涵盖SPI、I2C、UART、CAN、USB、以太网等、内部集成了图形以及触摸传感控制器等电路、各类比较器、A/D转器等应有尽有，目前Microchip的PIC单片机8位的典型代表有: PIC10、 PIC12、 PIC16 、PIC18，PIC系列单片机主要是用来开发和控制外围设备的一种芯片，对于庞大的系统，有些场合如果用此芯片控制可以进行高度集成化，减少外围电路。主要应用在电机、医疗、家电、有限连通、汽车领域、电池管理方案、智能能源等

6、M68HC系列单片机

这是MOTOROLA推出的单片机，摩托罗拉作为单片机最大生产商之一，它的M68HC系列单片机特点是速度快、功能强大、功耗低等，带flash重复擦写且供电电源单一、支持在线编程，最主要的额是它内部采用的时钟频率很低，抗干扰能力很强，因此很适合在工控领域使用。

除了上述这几种其实还有很多单片机，比如NXP 51系列单片机、WINBOND51系列单片机、台湾义隆单片机、松翰单片机（SONIX）、Atmel的AT89系列单片机、华邦W78系列单片机、EPSON单片机、Scenix单片机等。

其实选择哪一种单片机要根据实际情况同时结合自身条件以及要求，一般来说，对于控制系统不是很复杂，I/O数量不是很多，可以采用精简指令集的单片机，这种单片机在读取指令和数据时候分开进行，因此单片机速递不是很高，例如可以用例如PIC系列单片机、SONIX单片机等；而对于系统较为复杂一点的可以采用速度快一点的，例如STM32系列等。

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