上海羊羽卓进出口贸易有限公司国产8位单片机中的一股泥石流｜姚永平和他的STC公司
中国是世界第一手机消费大国，但自主研发的半导体芯片相对落后，我们的核心芯片大多依靠进口。自中兴和华为事件之后，大众也终于明白自主研发芯片的重要性。
被称为最牛的转正备胎的华为海思麒麟芯片，是一款多核的处理器，应用在手机等移动设备上。
但我们生活中很多电子设备并不需要这么强的功能，只需要重复执行简单的指令即可。就有了不同于处理器的另一种芯片，叫做单片机 。
1、什么是单片机
单片机（Single-Chip Microcontroler），就是在芯片上实现一个计算机的功能。 利用集成电路加工技术，将处理器，存储器，定时器，通讯接口等功能集合在一个芯片上。在工业控制领域，消费电子领域都有着广泛的应用。
单片机不断扩充其功能，逐渐形成一种新的名称，与漫威电影宇宙重名（Marvel Cinematic Universe），也叫做MCU（Microcontroller Unit，微型控制单元） 。因为现阶段称呼的界定还没有那么明确，因此在本文中我们可以先认为单片机和MCU所指的是同一个东西。
单片机
单片机的分类方式很多。其中按照处理器的带宽，可将分为4位、8位、16位或者32位。这个位数代表了处理器一次可以处理多少位二进制数据。
带宽就好比是高速路的车道。同样的车流量，多车道车辆通过速度比单车道快，但同时造价也会更高。
目前市面上32位单片机已经占据单片机主要市场。根据智研咨询公司32位MCU行业报告，2016年我国32位及以上MCU市场规模已经达到41.59亿元。年度增幅超过10%。
但8位单片机并没有完全被淘汰，而且32位及更高速单片机，也是从8位单片机一点一点发展过来的。
2、8051——划时代的产物
最早的8位单片机是由美国英特尔公司在1980年推出的。但是它的型号不是用年份1980标识，而是80C51。
单片机开发
生产过这类单片机的厂商有英特尔，飞利浦，ATMEL等等。这些芯片的数据结构都源自于80C51，因此后来就统称他们为51单片机 。
目前学校里单片机课程还有在教授51单片机。51单片机在产品领域也依然有应用。
根据市场分析机构IC Insights的数据，2018年全球8位MCU的市场规模约78亿美元，市场份额依然能占到41%左右。
在价格方面，8位MCU售价约几块钱人民币，32位则在十几块人民币。因此在特定的应用领域，8位MCU仍有用武之地。
燚智能周教授物联网点评：
8位MCU肯定还会继续用下去的。
物联网要铺设更多的传感器，成本一定要够低。8位单片机的价格优势，足以用在小数据量的物联网场景中。虽然市场在减小，但短期内还不至于消亡。
再比如现在流行的无线充电，曾经火爆的共享单车的智能锁，日常生活中随处可用的咖啡机，四轴飞行器，数字电源，鼠标，门禁等等都可以看到8位单片机的身影。
根据CSDN平台，硬件智造协作平台一篇博文所拆解的某款共享单车锁。其使用的控制芯片就是TI公司的CC2541芯片，它就是一款带有蓝牙功能的51单片机。
电子锁内电路板
8位51单片机还会被用于无人机的控制。2016年1月乌克兰拆解了俄国的海鹰-10无人侦察机。除壳体以外，内部电子元器件都是进口的。点火器来自日本SAITO公司，卫星定位来自瑞士Ublox公司等等。
在这个万国荟萃的产品中，发现了两款中国的部件。深圳聚和源的锂电池和STC公司的51单片机。
3、独具特色的国产51单片机
国内研发生产8位51单片机，最有名的就是STC公司。
如果你打开STC官方网页就会发现，网站做的实在是惨不忍睹，堪比一股泥石流。
对比现在最流行的32位stm32单片机公司——ST公司美观简洁的网站，STC的网站就像一个庞大的产品文档目录。
STC官网截图
ST官网截图
虽然有些人觉得这样的设置，查阅资料不用点击进入下级目录，感觉还是很方便。但是这种山寨感十足的网站风格，让不知情人以为错误的进入哪个传销组织的网站。
STC是SysTem Chip（系统芯片）的缩写。创始人姚永平，在网络上几乎找不到太多的个人资料。只能通过寥寥几篇别人写的博客文章来了解他。
姚永平
姚永平曾给自己的公司起过三个备选名字：香港宏晶科技有限公司，深圳宏晶科技有限公司，南通国芯微电子有限公司，应为公司最早是1999年从深圳起家。最后选用的是第三个名字，到2017年又改名为江苏国芯科技有限公司。
据山东大学陈桂友教授介绍，姚永平毕业于东南大学，他的父亲是一名老志愿军战士。
“父亲1951年17岁加入中国人民解放军12军，并参加了著名的抗美援朝‘上甘岭战役’，先后荣立2个二等功，3个三等功。回国后，立即被保送进现昆明陆军学院深造。”
这也是为什么姚永平最终走上自主研发生产单片机的创业道路。因为在这种家庭环境中，对于国家的使命感，责任感会非常强烈的指引他的人生选择。
“我的创业也是逼出来的。1997年我在南京做研发，公司做不下去了，我被恩师林博士卖猪仔卖到深圳美商Amlogic（晶晨半导体），用8032CPU和DSP做VCD，再后来帮Zoran（美国卓然股份有限公司）做全球第一款超级VCD。再后Zoran进中国把我们挖了成立他们的研发团队。再后来无处安身的我后来只好自己出来创业用8032CPU做单片机。”
超级VCD是当时介于VCD和DVD之间的一种视频数据光盘存储方式，画面清晰度要高于VCD。这也是当时为了对抗DVD这种垄断性视频制式的一种手段。但最后还是成为一款鸡肋产品，被淘汰出市场。
但这样的经历给了姚永平足够的技术积累。以及我们必须有自己国产产品的急迫感。
STC公司LOGO
网友这样评价姚永平：
“他可以说是国内嵌入式行业的真正专家，他从创立STC开始，一直专注于51单片机。”
“从产品定义、文档设计到技术支持一把抓，全心扑在被大家认为没有前途，会被 ARM（32位单片机） 替代的51单片机上。他也从不走政府关系，也不拼命打广告做宣传，而是靠自己亲自做技术支持，获取技术人员的真实想法从而规划产品。”
“在其他做51单片机的厂家都退去的时候，他坚定的认为这反而是更好的机会。因为他们的退出恰好把原来的市场让给了STC，让STC的规模可以做的更大。”
“他认为单片机的最基本需求就是量大，而谁掌握了规模，谁就能做大，这个才是本质。”
最终51单片机成就了姚永平的事业。STC51单片机的特点总结起来有以下几点。
在同类型的芯片中是速度比较快的。利用这个特点可用于灯光的调光领域，有效的减少灯光的闪烁。供货稳定。因为是国产芯片，不受价格供货渠道等影响。就像文章开头提到中兴被制裁后的窘境就可想而知，稳定的芯片货源是对电子产品生产的保障。下载编程方便。串口直接下载，不需要像其他国外芯片那样搭配昂贵的编译器。立足于中低端市场，价格和性能权衡下来很有优势。另外在学校教学领域也有它的一片天地。另外8位51单片机在教学领域也有其独到之处。
从8位51单片机入手循序渐进，是快速掌握技术的重要手段。不能否认有些人直接从32位单片机入手学习。但笔者的学习经历认为，从8位单片机入门，再去接触32位单片机是比价合适一般人的学习路径。
在STC的数据手册附录中居然有一个章节，就是姚永平对51单片机教学的看法。
“在大学本科一门课程的学时只有64个，甚至好多都只有48个。学生用这些学时能把51单片机学懂，做出完整的成品。而如果用48个学时去学32位的单片机，则学生只能搞个函数调用。”
姚永平追求的是计算机技术国产化和普及的平民化。这也是很多中国从技术出身去创业人的追求。因此STC单片机真像一朵奇特的花朵，生长在中国的芯片相对贫瘠的土地之上。
4、STC在生态链上是失败的
一款单片机芯片，单独是不能撑起一个商业帝国的，需要的还是生态链的产品生态系统。
姚永平的STC公司，在这个方向开拓的就相对薄弱，因此到如今32位单片机盛行时，他的公司处于了一种不温不火的状态。
小米是国内业界生态链做的最好的几家公司之一，其提出的竹林理论 形象的描述了什么是生态链。
生态链公司内部如竹林的竹子。竹子之间通过根部互相联通，互相供给养分。老的竹子死去，新的竹子就能诞生。部分竹子养分不够，其他竹子可以过来弥补，使得竹林能保证四季常青。
除了芯片以外，单片机的生态链还包括硬件，嵌入式软件和软件开发工具，以及技术文档。
ST公司生态链
硬件部分包括评估板和开发板，调试器和量产工具。
相比于STC的产品，现在32位单片机的龙头企业ST公司，为自己的8位单片机两个系列中的S系列搭配一款评估板，三款探索套装板。L系列搭配两款评估板和两款探索套装板。
评估板和探索套装板面向不同的用户设计的。探索套装板除了芯片最核心功能，还会附带部分外设。而评估板则价格最贵，带有功能最全的外设。
光有硬件还不足以使单片机运行起来，还需要往里头写入程序。这时候就需要生态链的嵌入式软件和软件开发工具。
嵌入式软件包括硬件驱动，RTOS以及各种应用模块等等。
硬件驱动ST公司最开始使用的是库函数模式。就是我们可以在网站上下载到库函数文件在开发时使用。
但是其缺点是不直观，每个模块的功能需要单独去设置。如果想修改别人的范例或者自己的程序，经常会出现某个模块配置忽略，导致程序无法运行的状况，排查问题所花费的时间也很多。也不方便官方对库函数进行跟踪和更新。
另外就是对新手上手难度较大，新手一开始接触，就要看到大段大段的代码，会很快丧失学习兴趣。
目前ST公司推出的硬件驱动程序STM32CubeMX，将内部模块的功能和IO口配置做成图形交互的界面。让人看后一目了然，使得交互感提升很多，在如今读图盛行的年代使用起来会非常顺手。还可以吸纳更多的新用户，同时为老用户调试程序提高效率，并为后续更新提供了好的途径。
RTOS是实时多任务操作系统（Real Time Operating System）的缩写。可以为嵌入式系统提供多线程类似Windows系统的应用环境。
软件开发工具ST可以兼容第三方的开发系统，最常用的是美国的Keil。Keil最开始是给51单片机使用的，后期推出了ARM版本，可以兼容ST的嵌入式系统。
ST公司为了自己的生态链，在今年也推出了自己的开发系统STM32CubeIDE。将STM32CubeMX的底层驱动和C语言开发环境集成在了一起，增加了使用其生态链产品的粘性。
技术文档方面除了常规的数据手册和参考手册以外，ST公司提供大量应用笔记，为开发者提供很好的开发范例。
5、总结
STC公司和它的8位51单片机，给很多单片机开发领域者提供了进入行业的钥匙，也是中国国产芯片设计生产的前驱。
虽然随着时代的发展，有些跟不上潮流。时光会老去，STC公司也可能在今后不复存在。但是这种不屈不挠，特立独行，钻研到底的精神，以及对技术普及的责任感会永远的保留下来。在中国芯片不长的历史上，留下他不可取代的名字。
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作者：米兰之翼。一手搞科研，一手带娃的奶爸。图片来自网络，文章欢迎留言指正。
参考资料：STC官方网站新浪博客单身狗的MCU乐园文章《宏晶STC单片机的前世今生》《姚永平和宏晶科技》头条号军车研究社文章《乌克兰缴获俄军无人机拆开看全进口零件 包括中国造单片机和电池 》与非门网站文章《全球卖了20多亿颗的8位单片机之王STM8S003为啥这么缺货》搜狐号电子发烧友网文章《51单片机领域的一个奇迹，半导体界我只服你！》百度好爱捣鼓文章《宏晶科技怎样续写国产STC单片机的传奇？》中国电子网技术论坛帖子《STC创始人姚永平：8051单片机全球领导者是如何炼成的》STC单片机的特性及缺点解析
STC单片机
说到STC单片机有人会说到，STC也能算主流，我们基于它是国内还算是比较不错的单片机来说。STC单片机是宏晶生产的单时钟/机器周期的单片机，说白了STC单片机是51与AVR的结合体，有人说AVR是51的替代单片机，但是AVR单片机在位控制和C语言写法上存在很大的差 异。而STC单片机洽洽结合了51和AVR的优点，虽然功能不及AVR那么强大，但是在AVR能找到的功能，在STC上基本都有，同时STC单片机是51内核，这给以51单片机为基础的工程师们提供了极大的方便，省去了学习AVR的时间，同时也不失AVR的各种功能。
STC单片机是高速、低功耗、超强抗干扰的新一代8051单片机51单片机，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8-12倍，内部集成 MAX810专用复位电路。4路PWM 8路高速10位A、D转换，针对电机电机的供应商控制，强干扰场合，成为继51单片机后一个全新系列单片机。
特性
1、下载烧录程序用串口方便好用，容易上手，拥有大量的学习资料及视频，最著名的要属于昌晖仪表网的那个视频了，好多对单片机有兴趣的朋友都是通过这个视频入门的，同时具有宽电压：5.5～3.8V，2.4～3.8V， 低功耗设计：空闲模式，掉电模式(可由外部中断唤醒)。
2.STC单片机具有在应用编程，调试起来比较方便;带有10位AD、内部EEPROM、可在1T/机器周期下工作，速度是传统51单片机的8~12倍，价格也较便宜。
3、4通道捕获/比较单元，STC12C2052AD系列为2通道，也可用来再实现4个定时器或4个外部中断，2个硬件16位定时器，兼容普通8051的定时器。4路PCA还可再实现4个定时器，具有硬件看门狗、高速SPI通信端口、全双工异步串行口，兼容普通8051的串口，同时还具有先进的指令集结构，兼容普通8051指令集。
缺点
STC单片机功能虽不及AVR、STM32强大，价格也不及51和ST32便宜，但是这些并并不重要，重要的是这属于国产单片机比较出色的单片机，但愿国产单片机能一路长虹。
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