大學本科階段，我們學習單片機課程時，學校和老師一般都是讓我們從51單片機入手。在訪問電子類相關(guān)的技術(shù)性論壇時，總能看到許多小伙伴在討論51 單片機，有人說51單片機應(yīng)該學習，它是基礎(chǔ)(跟學校的做法一樣);也有人說51單片機是過時的產(chǎn)品，現(xiàn)在產(chǎn)品應(yīng)用已經(jīng)不再選用了，也就失去了學習的必要性。筆者從最初的51單片機學起，工作多年后現(xiàn)在基本應(yīng)用32位MCU做項目，覺得是時候向51單片機說再見了。
51單片機的輝煌過去
51單片機指MCS-51系列單片機，CICS指令集。由Intel公司開發(fā)，其結(jié)構(gòu)增加了如乘(MUL)、除(DIV)、減(SUBB)、比較 (CMP)、16位數(shù)據(jù)指針、布爾代數(shù)運算等指令，以及串行通信能力和5個中斷源，內(nèi)有128個RAM單元及4K的ROM。其代表型號是ATMEL公司的 AT89系列，它廣泛應(yīng)用于工業(yè)測控系統(tǒng)之中。目前國內(nèi)的51單片機市場主要為國產(chǎn)宏晶的產(chǎn)品STC系列其號稱低功耗，穩(wěn)定與廉價的特點。
學習51單片機的誤區(qū)
誤區(qū)1：51單片機是學習的基礎(chǔ)
“51單片機是學習的基礎(chǔ)”這句話本身并沒有錯。在筆者讀本科的時候，當時它無疑是學習的基礎(chǔ)——畢竟那時沒有更高級的單片機可以供使用，國內(nèi)更沒有更高級的教材供參考，老師的水平也是參差不齊，而51單片機正符合這樣的需求，不僅有大量的成型的教材，廣泛的示例，當時工作的實際項目也是51單片機為主，于是51單片機理所當然的成為當時的學習基礎(chǔ)。要知道筆者讀本科的時候是2004年，即10年前的東西。按照莫爾定律，電子行業(yè)每18個月更新?lián)Q代，10年前的技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)更新了6代了——事實也確實如此。
目前32位Crtex-M系列單片機的各種教程已經(jīng)普及，其學習的難度不斷降低。以意法半導體公司的STM32F系列單片機來說，意法半導體在推廣產(chǎn)品初期大量贈送了核心板。免費贈送的核心板不僅有流行的32位Cortex- M系列微處理器，更在板上集成在線調(diào)試器。隨機附贈的光盤或者鏈接更是提供了大量的示例源代碼。我們只需要安裝開發(fā)環(huán)境即可直接編譯與下載調(diào)試。這時，如果再說51單片機是學習嵌入式的基礎(chǔ)肯定是不合時宜了。
誤區(qū)2：51單片機可以學習寄存器的操作
51單片機可以學習寄存器的操作，這一點兒是不容置疑的。我們分析一下其更深層的原因。在MSC-51單片機的編程環(huán)境中，最初是以匯編語言為主要編程語言。要知道匯編語言就是直接操作寄存器的，匯編語言是無法做到C語言的函數(shù)調(diào)用與封裝的。如果說51單片機是以操作寄存器為優(yōu)點，筆者覺得更應(yīng)該說51 單片機操作寄存器是一種無奈，是只有一個選項的選擇題。
我們現(xiàn)在的Cortex-M系列單片機就無法學習寄存器了嗎?顯然不是。在硬件設(shè)計中，硬件的操作方式就是寄存器的操作，但是其實現(xiàn)卻是可以不同。各微處理器提供的C語言庫函數(shù)包其實質(zhì)就是將操作寄存器的指令進行了C語言環(huán)境下的封裝。我們這里用ST官方庫函數(shù)舉一個示例：
void USART_Init (USART1， *USART_InitStruct);//實現(xiàn)串口1的初始化，簡單明了，無需注釋
筆者在這里也想舉一個示例來說明寄存器操作的步驟，但是操作寄存器實在是太復雜了，筆者不想去浪費時間去整理了。
通俗易懂的C語言，方便移植的C語言與硬件平臺相對應(yīng)的編譯器聯(lián)合，就能完成硬件的操作。有了簡單、方便的方式，我們?yōu)槭裁催€要考慮繁瑣，復雜的匯編語言與寄存器操作呢?
誤區(qū)3：51單片機的成本低
成本都是左右應(yīng)用的主要因素。項目的立項主要考慮成本，銷售的定價主要成本。低成本的方案才會在市場里占有優(yōu)勢?？墒?，51單片機真就是最低成本了嗎?非也。現(xiàn)在按照功能劃分，部分Cortex-m0系列的32位單片機的成本也能做3元人民幣。其性能已經(jīng)是51單片機的好幾倍了，而且更容易開發(fā)與維護。
還有另外一個成本：開發(fā)難度成本。51單片機不支持在線調(diào)試，有一些問題在編程初期沒有發(fā)現(xiàn)，只有與硬件連接后才會顯現(xiàn)出現(xiàn)來，例如控制操作中經(jīng)常用到的延時。這時在線調(diào)試的巨大優(yōu)勢就體現(xiàn)出來了，它可以極其方便的查看微處理器當時的狀態(tài)，使得問題的分析變得簡單而透明。從而，有效降低開發(fā)的難度，縮短開發(fā)周期，節(jié)約開發(fā)資金。
誤區(qū)4：51單片機入門簡單
51單片機入門簡單?筆者對于這個觀點持保留意見。想要入門51單片機，不僅熟悉該款單片機外設(shè)，而且還要充分了解寄存器的某位的意義。對于時鐘，定時器的配置必須了如指掌。這樣無疑會增大學習難度與熟悉的周期。如果我們使用32位單片機的庫函數(shù)模式，我們只需要具備C語言的知識，了解API函數(shù)，直接看已經(jīng)注釋過的寄存器意思即可，不需要了解其底層的硬件實現(xiàn)，更不需要了解某個寄存器某個指定位的意義了。這樣，減少了工作量，從而降低了開發(fā)難度。你說是51單片機入門簡單，還是32位Cortex內(nèi)核微處理器簡單?
總結(jié)
嵌入式系統(tǒng)的學習是非?？菰锒钟刑魬?zhàn)性的事情。由于與實際的硬件直接連接，不僅要考慮編寫的正確性，而且還要考慮硬件的可靠性。這時，簡單、高效的軟件編寫就變向的降低我們開發(fā)難度與風險。51單片機已經(jīng)是明日黃花，向前看才是發(fā)展。是時候向51單片機說再見了!
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