8位單片機(jī)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(jī)？它們與32位單片機(jī)相比如何，并且它們的關(guān)系如何？

8位單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)？

單片機(jī)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(jì)算。但是，微處理器只是CPU，需要使用外部存儲(chǔ)器、控制器和接口。術(shù)語“8位”通常是指CPU的位寬。因此，一個(gè)8位單片機(jī)就是一個(gè)包含8位CPU的單片機(jī)。這意味著內(nèi)部操作針對(duì)8位數(shù)字進(jìn)行，存儲(chǔ)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(jìn)行訪問。但是，某些單片機(jī)為8位單片機(jī)，但其指令存儲(chǔ)器使用14位（RAM部分的寬度仍為8位）。

8位單片機(jī)與32位單片機(jī)相比如何？

隨著技術(shù)的進(jìn)步，最新的CPU的功能不斷增強(qiáng)，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(jī)與32位單片機(jī)的性能將有所不同。第一個(gè)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(jì)師轉(zhuǎn)向8位領(lǐng)域。英特爾推出8086時(shí)，計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)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(jì)算機(jī)一直在使用最新技術(shù)，但是從70年代末到90年代初，一個(gè)大型市場(chǎng)使用了8位技術(shù)：家用計(jì)算機(jī)。增加CPU的位寬確實(shí)可以提高計(jì)算機(jī)的性能，但是對(duì)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(jī)在現(xiàn)代生活中仍然具有重要意義。

8位單片機(jī)與現(xiàn)階段的芯片的現(xiàn)狀？

現(xiàn)代單片機(jī)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(jí)硬件安全性和Internet功能。但是，這些相同的設(shè)備可能會(huì)很昂貴，因此進(jìn)行按需比較很重要。現(xiàn)代單片機(jī)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(jī)便宜。打個(gè)比方，PIC18系列是8位單片機(jī)，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(jī)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(jī)與能夠執(zhí)行相同任務(wù)的8位單片機(jī)相比，提供的附加功能很少。實(shí)際上，它們可能導(dǎo)致單片機(jī)開發(fā)項(xiàng)目過于復(fù)雜。 從技術(shù)上講，可以在匯編中對(duì)32位單片機(jī)進(jìn)行編程， 這是一個(gè)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(jì)的項(xiàng)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(jí)語言對(duì)單片機(jī)進(jìn)行編碼。大多數(shù)項(xiàng)目將完全在C++中運(yùn)行，但是某些項(xiàng)目將具有嚴(yán)格的時(shí)序要求，而這在C++中通常是無法實(shí)現(xiàn)的。8位單片機(jī)通常設(shè)計(jì)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(jì)數(shù)時(shí)鐘周期更加容易，從而創(chuàng)建了對(duì)時(shí)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(jī)帶來的第二個(gè)問題，復(fù)雜的外圍設(shè)備。

8位單片機(jī)，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(jī)的每一個(gè)細(xì)節(jié)，包括其指令集，在一個(gè)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(jī)在操作上通常很晦澀，嘗試使用最簡(jiǎn)單的外設(shè)可能是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。當(dāng)文檔散布在許多不同的文檔中時(shí)，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(jī)的簡(jiǎn)單性已經(jīng)創(chuàng)建了一個(gè)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(huì)進(jìn)入日常項(xiàng)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(jī)相比，它們不容易開發(fā)。 ESP32是此類設(shè)備的一個(gè)示例，它集成了具有Wi-Fi功能的32位單片機(jī)，多個(gè)外設(shè)以及最高240MHz的時(shí)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(jī)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(jī)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(jī)貴得多。

8位單片機(jī)應(yīng)用受到什么限制？

最重要的是可以使用8位單片機(jī)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(jī)。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(gè)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(jī)仍可以實(shí)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(jī)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(shí)踐將要求提供Internet訪問的外圍設(shè)備使用強(qiáng)大的安全機(jī)制，并且8位單片機(jī)和Internet服務(wù)之間的任何通信都需要使用強(qiáng)大的加密。由于加密算法對(duì)內(nèi)存的高要求，這對(duì)于8位單片機(jī)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(jī)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(jī)。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(jiǎn)單性仍然使它們具有很大的活力。

以上就是英銳恩單片機(jī)開發(fā)工程師分享的8位單片機(jī)的市場(chǎng)發(fā)展情況。英銳恩專注單片機(jī)應(yīng)用方案設(shè)計(jì)與開發(fā)，提供8位單片機(jī)、16位單片機(jī)、32位單片機(jī)、運(yùn)放芯片和模擬開關(guān)。