單片機的發展相當的迅速，現在各個廠商們也在速度、內存、功能上此起彼伏，競爭激烈，同時涌現出一大批擁有代表性單片機的廠商：Atmel、TI、ST、MicroChip、ARM…國內的宏晶STC單片機也是可圈可點。最為初學者首先要搞清楚他們之間的區別，掌握avr單片機選型技巧，才能夠更好的設計產品。

　　一、stm32單片機介紹

　　由ST廠商推出的stm32系列單片機，行業的朋友都知道，這是一款性價比超高的系列單片機，應該沒有之一，功能及其強大。其基于專為要求高性能、低成 本、低功耗的嵌入式應用專門設計的ARM Cortex-M內核，同時具有一流的外設：1μs的雙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 現，當然和MSP430的功耗比起來是稍微遜色的一些，但這并不影響工程師們對它的熱捧程度，由于其簡單的結構和易用的工具再配合其強大的功能在行業中赫 赫有名…其強大的功能主要表現在：

　　特性：

　　1．內核：ARM32位Cortex-M3CPU，最高工作頻率72MHz，1.25DMIPS/MHz，單周期乘法和硬件除法

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

　　3．時鐘、復位和電源管理：2.0-3.6V的電源供電和I/O接口的驅動電壓。POR、PDR和可編程的電壓探測器（PVD）。4-16MHz的晶 振。內嵌出廠前調校的8MHz RC振蕩電路。內部40 kHz的RC振蕩電路。用于CPU時鐘的PLL。帶校準用于RTC的32kHz的晶振

　　4、調試模式：串行調試（SWD）和JTAG接口。最多高達112個的快速I/O端口、最多多達11個定時器、最多多達13個通信接口

　　使用最多的器件：stm32F103系列、stm32 L1系列、stm32W系列

　　二、avr單片機介紹

　　avr單片機是Atmel公司推出的較為新穎的單片機，其顯著的特點為高性能、高速度、低功耗。它取消機器周期，以時鐘周期為指令周期，實行流水作業。 avr單片機指令以字為單位，且大部分指令都為單周期指令。而單周期既可執行本指令功能，同時完成下一條指令的讀取。通常時鐘頻率用4～8MHz，故最短 指令執行時間為250～125ns。avr單片機能成為最近仍是比較火熱的單片機，主要的特點：

　　特點：

　　1. avr系列沒有類似累加器A的結構，它主要是通過R16～R31寄存器來實現A的功能。在avr中，沒有像51系列的數據指針DPTR，而是由X（由 R26、R27組成）、Y（由R28、R29組成）、Z（由R30、R31組成）三個16位的寄存器來完成數據指針的功能（相當于有三組DPTR），而且 還能作后增量或先減量等的運行，而在51系列中，所有的邏輯運算都必須在A中進行;而avr卻可以在任兩個寄存器之間進行，省去了在A中的來回折騰，這些 都比51系列出色些

　　2. avr的專用寄存器集中在00～3F地址區間，無需像pic那樣得先進行選存儲體的過程，使用起來比pic方便。avr的片內RAM的地址區間為 0～00DF（AT90S2313） 和0060～025F（AT90S8515、AT90S8535），它們占用的是數據空間的地址，這些片內RAM僅僅是用來存儲數據的，通常不具備通用寄 存器的功能。當程序復雜時，通用寄存器R0～R31就顯得不夠用;而51系列的通用寄存器多達128個（為avr的4倍），編程時就不會有這種感覺。

　　3. avr的I/O腳類似pic，它也有用來控制輸入或輸出的方向寄存器，在輸出狀態下，高電平輸出的電流在10mA左右，低電平吸入電流20mA。這點雖不如pic，但比51系列還是要優秀的…

　　缺點：

　　1. 是沒有位操作，都是以字節形式來控制和判斷相關寄存器位的

　　2. C語言與51的C語言在寫法上存在很大的差異，這讓從開始學習51單片機的朋友很不習慣

　　3. 通用寄存器一共32個（R0～R31），前16個寄存器（R0～R15）都不能直接與立即數打交道，因而通用性有所下降。而在51系列中，它所有的通用寄存器（地址00～7FH）均可以直接與立即數打交道，顯然要優于前者。

　　使用最多的器件：ATUC64L3U、ATxmega64A1U、AT90S8515

　　每種MCU都有自身的優點與缺點，與其它8-bit MCU相比，avr 8-bit MCU最大的特點是：

　　● 哈佛結構，具備1MIPS / MHz的高速運行處理能力；

　　● 超功能精簡指令集（RISC），具有32個通用工作寄存器，克服了如8051 MCU采用單一ACC進行處理造成的瓶頸現象；

　　● 快速的存取寄存器組、單周期指令系統，大大優化了目標代碼的大小、執行效率，部分型號FLASH非常大，特別適用于使用高級語言進行開發；

　　● 作輸出時與pic的HI/LOW相同，可輸出40mA（單一輸出），作輸入時可設置為三態高阻抗輸入或帶上拉電阻輸入，具備10mA-20mA灌電流的能力；

　　● 片內集成多種頻率的RC振蕩器、上電自動復位、看門狗、啟動延時等功能，外圍電路更加簡單，系統更加穩定可靠；

　　● 大部分avr片上資源豐富：帶E2PROM，PWM，RTC，SPI，UART，TWI，ISP，AD，Analog Comparator，WDT等；

　　● 大部分avr除了有ISP功能外，還有IAP功能，方便升級或銷毀應用程序。

　　● 性價比高。

　　三、avr單片機典型應用電路圖

　　avr單片機最常用的是5V與3.3V兩種電壓。本線路以開關切換兩種電壓，并且以雙色二極管指示（5V時為綠燈，3.3V時為紅燈）。JP3輸入電壓為7.5v—9v。

　　串口電路設計

　　串口使用一個max232芯片。

　　使用跳線JMP2—1，不使用串口時，請將其斷開，防止串口電路對IO口的干擾。

　　VCC與R2out之間接串上一個電阻R2和一個發光二極管LED1，特別說明，只有當此二極管閃的時候才說明串口在工作，直接接上的時候，此發光二極管也可能會亮。

　　AD轉換濾波線路

　　為減小AD轉換的電源干擾，Mega16芯片有獨立的AD電源供電。官方文檔推薦在VCC串上一只10uH的電感（L1），然后接一只0.1uF的電容到地（C3）。

　　Mega16內帶2.56V標準參考電壓。也可以從外面輸入參考電壓，比如在外面使用TL431（＄0.0625）基準電壓源。不過一般的應用使用內部自帶的參考電壓已經足夠。習慣上在AREF腳接一只0.1uF的電容到地（C4）。

　　晶振電路

　　Mega16已經內置RC振蕩線路，可以產生1M、2M、4M、8M的振蕩頻率。不過，內置的畢竟是RC振蕩，在一些要求較高的場合，比如要與RS232（＄780.5000）通信需要比較精確的波特率時，建議使用外部的晶振線路。

　　早期的90S系列，晶振兩端均需要接22pF左右的電容。Mega系列實際使用時，這兩只小電容不接也能正常工作。不過為了線路的規范化，我們仍建議接上。

　　四、pic單片機介紹

　　pic單片機系列是美國微芯公司（Microship）的產品，共分三個級別，即基本級、中級、高級，是當前市場份額增長最快的單片機之一，CPU 采用RISC結構，分別有33、35、58條指令，屬精簡指令集，同時采用Harvard雙總線結構，運行速度快，它能使程序存儲器的訪問和數據存儲器的 訪問并行處理，這種指令流水線結構，在一個周期內完成兩部分工作，一是執行指令，二是從程序存儲器取出下一條指令，這樣總的看來每條指令只需一個周期，這 也是高效率運行的原因之一，此外pic單片機之所以成為一時非常熱的單片機不外乎以下特點：

　　特點

　　1.具有低工作電壓、低功耗、驅動能力強等特點。pic系列單片機的I/O口是雙向的，其輸出電路為CMOS互補推挽輸出電路。I/O腳增加了用于設置輸入或輸出狀態的方向寄存器，從而解決了51系列I/O腳為高電平時同為輸入和輸出的狀態。

　　2.當置位1時為輸入狀態，且不管該腳呈高電平或低電平，對外均呈高阻狀態;置位0時為輸出狀態，不管該腳為何種電平，均呈低阻狀態，有相當的驅動能力，低電平吸入電流達25mA，高電平輸出電流可達20mA。相對于51系列而言，這是一個很大的優點

　　3.它可以直接驅動數碼管顯示且外電路簡單。它的A/D為10位，能滿足精度要求。具有在線調試及編程（ISP）功能。

　　不足之處

　　其專用寄存器（SFR）并不像51系列那樣都集中在一個固定的地址區間內（80～FFH），而是分散在四個地址區間內。只有5個專用寄存器PCL、 STATUS、FSR、PCLATH、INTCON在4個存儲體內同時出現，但是在編程過程中，少不了要與專用寄存器打交道，得反復地選擇對應的存儲體， 也即對狀態寄存器STATUS的第6位（RP1）和第5位（RP0）置位或清零。數據的傳送和邏輯運算基本上都得通過工作寄存器W（相當于51系列的累加 器A）來進行，而51系列的還可以通過寄存器相互之間直接傳送，因而pic單片機的瓶頸現象比51系列還要嚴重，這在編程中的朋友應該深有體會。

　　使用最多的器件pic16F873、pic16F877

　　五：stm32與pic、avr單片機的對比區別

　　下表格對avr、pic和STM32這三種系列的單片機進行比較，對象都選擇各個系列的64腳封裝的芯片，其中Mega128和pic18F6680均為其所在系列中高端芯片。通過表格可以看出不管在處理速度，外圍設備還是價格上，STM32都具有非常大的優勢，唯一不足之處就是stm32暫時還未集成內部EEPROM，但可以使用Flash的IAP功能來替代，在可靠性上應該更高點。

　　在使用C語言編程方面，pic的體系結構是最不適合的，且編譯軟件無法與ＧＣＣ，keilc相比。

　　在抗干擾方面，主要還是和開發者的水平有關，而一定要說哪種單片機的抗干擾強，哪種弱，其實標準不一樣，結果也不一樣。人們普遍認為pic的抗干擾很強，但那是C系列，現在集成內部Flash的F系列要差許多，特別是早期出廠的幾批。avr系列單片機普遍被認為抗干擾性能是比較差的，曾經有人列出了一個表格，使用日本的測試方法，結果是avr排在了最后，其實對于一般的應用也沒什么問題。STM32是由著名的ST公司生產的，該公司一直致力于電機控制芯片的研發生產，而且做的很出色，我想抗干擾應該沒什么問題，至少不會比前兩種差。

　　六：avr單片機的選型技巧

　　各種單片機都有各自的優缺點，應根據需要選擇。選擇單片機原則如下：

　　1. 單片機的基本參數例如速度，程序存儲器容量，I/O 引腳數量

　　2. 單片機的增強功能，例如看門狗，雙指針，雙串口，RTC（實時時鐘），EEPROM，擴展 RAM，CAN 接口，I2C 接口，SPI 接口，USB 接口。

　　3. Flash 和OTP（一次性可編程）相比較，最好是Flash。

　　4. 封裝 IP（雙列直插），PLCC（PLCC 有對應插座）還是貼片。DIP 封裝在做實驗時可能方便一點。

　　5. 工作溫度范圍，工業級還是商業機。如果設計戶外產品，必須選用工業級。

　　6. 功耗，比如設計并口加密狗，信號線取電只能提供幾個 mA，用pic 就是因為低功耗，后來出了MSP430 也不錯。

　　7. 工作電壓范圍。例如設計電視機遙控器，2 節干電池供電，至少應該能在 1.8-3.6V電壓范圍內工作。

　　8. 供貨渠道暢通。能申請樣片，小批量購買有現貨。最好像標準 51，中發里隨便找個柜臺就能買到。

　　9. 價格低。

　　10. 有服務商，像周立功公司推 Philips，雙龍公司推avr，都提供了很多有用的技術支持，起碼燒寫器有地方買。

　　11. 燒錄器價格低，如果是ICP（把單片機放在燒錄器上編程）能否利用現有的燒錄器，如果是表貼封裝，買一個轉接座也很貴，至少得一二百元。能否 ISP（在系統編程，即把芯片先焊到板子上再通過預留的 ISP 接口編程），一般 ISP 編程器比較便宜大約一二百元甚至幾十元。

　　12. 仿真器便宜。對于 FLASH 型單片機，仿真器不是必備的。但是對于OTP（一次性可編程）型單片機，必須購買或者租用仿真器。

　　13. 單片機匯編語言是自己熟悉的，并且能支持 C 語言。編程環境要像keil 一樣好用，并且還是免費的。 14. 網站速度快，資料豐富。包括芯片手冊，應用指南，設計方案，范例程序。最好有中文，像Atmel 就不錯。

　　15. 保密性能好，查一下專業解密網站上的黑名單，再發個 mail 咨詢一下解密價格。

　　16. 抗干擾性能好。我曾經把XXC52 改為S52 后發現抗干擾性能下降，只好改回去。

　　17. 和其他外設芯片放在一起的綜合考慮。