8位單片機自80年代初問世以來，在電子設(shè)備現(xiàn)代化中發(fā)揮了核心作用。什么是8位單片機？它們與32位單片機相比如何，并且它們的關(guān)系如何？

8位單片機的體系結(jié)構(gòu)？

單片機類似于片上系統(tǒng)（SoC），后者通常包含CPU，內(nèi)存和外圍設(shè)備，而無需外部硬件來協(xié)助計算。但是，微處理器只是CPU，需要使用外部存儲器、控制器和接口。術(shù)語“8位”通常是指CPU的位寬。因此，一個8位單片機就是一個包含8位CPU的單片機。這意味著內(nèi)部操作針對8位數(shù)字進行，存儲的變量位于8位塊中，并且外部I/O（輸入/輸出）通過8位總線進行訪問。但是，某些單片機為8位單片機，但其指令存儲器使用14位（RAM部分的寬度仍為8位）。

8位單片機與32位單片機相比如何？

隨著技術(shù)的進步，最新的CPU的功能不斷增強，并且位大小的增加一直是人們一直追求的目標(biāo)。因此，8位單片機與32位單片機的性能將有所不同。第一個處理器，英特爾4004，是4位CPU，英特爾的推出8008見證了大多數(shù)設(shè)計師轉(zhuǎn)向8位領(lǐng)域。英特爾推出8086時，計算機設(shè)計師（例如IBM）再次移至更高的位數(shù)由于它具有處理大量數(shù)字，訪問更多內(nèi)存和執(zhí)行更復(fù)雜操作的能力。但是，盡管主流計算機一直在使用最新技術(shù)，但是從70年代末到90年代初，一個大型市場使用了8位技術(shù)：家用計算機。增加CPU的位寬確實可以提高計算機的性能，但是對于基本任務(wù)，8位通常就足夠了，包括文字處理、游戲、音樂開發(fā)、電子表格和任務(wù)管理。8位技術(shù)的能力，再加上電子產(chǎn)品成本的降低，已經(jīng)使8位單片機在現(xiàn)代生活中仍然具有重要意義。

8位單片機與現(xiàn)階段的芯片的現(xiàn)狀？

現(xiàn)代單片機具有各種形狀和尺寸， 具有一些非常復(fù)雜的功能包括多核，高級硬件安全性和Internet功能。但是，這些相同的設(shè)備可能會很昂貴，因此進行按需比較很重要?，F(xiàn)代單片機的典型示例將是使用32位ARM內(nèi)核的STM32系列具有許多功能，包括I2C，SPI和DMA控制器，而所有這些功能都比許多其他8位單片機便宜。打個比方，PIC18系列是8位單片機，包括一組豐富的外設(shè)包含相似數(shù)量的內(nèi)存（通常為16K ROM和8K RAM），并以同樣小的封裝容納。AVR系列的8位單片機也具有與PIC18系列類似的功能，而ATmega328則為著名的Arduino Uno提供了核心功能。 因此，與更大的位寬CPU相比，低端的32位單片機與能夠執(zhí)行相同任務(wù)的8位單片機相比，提供的附加功能很少。實際上，它們可能導(dǎo)致單片機開發(fā)項目過于復(fù)雜。 從技術(shù)上講，可以在匯編中對32位單片機進行編程， 這是一個非常復(fù)雜的任務(wù)（如果不是不可能的話）。幾乎所有用于32位設(shè)計的項目都是在IDE中專門完成的，這些IDE使用外圍設(shè)備設(shè)置工具，引腳配置器，并使用C++等高級語言對單片機進行編碼。大多數(shù)項目將完全在C++中運行，但是某些項目將具有嚴(yán)格的時序要求，而這在C++中通常是無法實現(xiàn)的。8位單片機通常設(shè)計為在匯編器中編碼，因此它們的編程環(huán)境適合于匯編器。這使計數(shù)時鐘周期更加容易，從而創(chuàng)建了對時間要求嚴(yán)格的例程。雖然可以將匯編程序例程插入C++，但通常很難將兩者混合使用，這就是現(xiàn)代32位單片機帶來的第二個問題，復(fù)雜的外圍設(shè)備。

8位單片機，例如PIC18和ATmega系列有明確定義的文檔，解釋了有關(guān)特定單片機的每一個細節(jié)，包括其指令集，在一個文檔中。這使得在C或匯編語言中使用外圍設(shè)備變得非常容易，并且通常不需要其他工具來配置外圍設(shè)備。但是，32位單片機在操作上通常很晦澀，嘗試使用最簡單的外設(shè)可能是一項艱巨的任務(wù)。當(dāng)文檔散布在許多不同的文檔中時，這變得更加復(fù)雜，并且很難找到清晰的工作示例。8位單片機的簡單性已經(jīng)創(chuàng)建了一個在線資源池，任何人都可以訪問并且易于理解，但是32位設(shè)備通常不會進入日常項目。

但是，IoT芯片是該規(guī)則的例外，但應(yīng)注意，與8位單片機相比，它們不容易開發(fā)。 ESP32是此類設(shè)備的一個示例，它集成了具有Wi-Fi功能的32位單片機，多個外設(shè)以及最高240MHz的時鐘速度。但是，如果不使用包含支持硬件，編程端口和I/O引腳的預(yù)制模塊，ESP32很難用于原型制作。相反，大多數(shù)8位單片機都采用DIP封裝。此類物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備還面臨與其他32位單片機相同的問題；它們不是匯編編程的理想之選，使用外設(shè)可能很復(fù)雜，而且與同類產(chǎn)品不同，它們比大多數(shù)8位單片機貴得多。

8位單片機應(yīng)用受到什么限制？

最重要的是可以使用8位單片機的應(yīng)用程序。一般而言，如果設(shè)備不需要連接到Internet或?qū)Π踩詻]有嚴(yán)格要求，則幾乎可以始終使用8位單片機。盡管8位數(shù)字的大小受到限制，但是大數(shù)字可以分解為多個步驟，這是C編譯器處理的事情（當(dāng)然，這仍然可以在匯編器中完成）。因此，使用8位單片機仍可以實現(xiàn)任何需要使用大于255的數(shù)字的應(yīng)用程序。 盡管8位單片機本身通常不具備Internet功能，但它們?nèi)钥梢暂p松連接至外部外圍設(shè)備，例如以太網(wǎng)控制器和Wi-Fi橋以提供連接。但是，現(xiàn)代安全實踐將要求提供Internet訪問的外圍設(shè)備使用強大的安全機制，并且8位單片機和Internet服務(wù)之間的任何通信都需要使用強大的加密。由于加密算法對內(nèi)存的高要求，這對于8位單片機可能是棘手的，因此，使用能夠處理此問題的外設(shè)將是理想的選擇。

8位單片機的未來將如何發(fā)展？

隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，最終將淘汰8位單片機。但是，業(yè)界并未顯示出減少8位使用率的跡象，它們的低成本特性與簡單性仍然使它們具有很大的活力。

以上就是英銳恩單片機開發(fā)工程師分享的8位單片機的市場發(fā)展情況。英銳恩專注單片機應(yīng)用方案設(shè)計與開發(fā)，提供8位單片機、16位單片機、32位單片機、運放芯片和模擬開關(guān)。