從8051到ARM技術(shù)有哪些改變     

     8051作為傳統(tǒng)8位MCU代表，以其優(yōu)異的性價(jià)比得到普及和廣泛應(yīng)用，并為廣大工程技術(shù)人員所熟悉。但在20世紀(jì)的今天，ARM因?yàn)?/span>32位機(jī)優(yōu)異性能在MCU領(lǐng)域異軍突起，
在MCU市場(chǎng)攻城掠寨，特別是在高性能低功耗應(yīng)用有全面取代8051的趨勢(shì)。作為工程技術(shù)人員，順應(yīng)潮流，學(xué)習(xí)新技術(shù)是不可避免的。但由于因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間的工作在8051，思維和方法
難免一下子能很好切換到ARM，在學(xué)習(xí)過(guò)程遭遇一些困難。本文就一些8051與ARM的思維方式不同，并結(jié)合敏矽ARM MCU做一些討論。如有不同意見(jiàn)，只當(dāng)一家之言。。。

  1.     8位機(jī)與32位機(jī)

8051是8位機(jī)，指令和數(shù)據(jù)都是8位，一條基本指令的執(zhí)行時(shí)間從原始設(shè)計(jì)的12個(gè)時(shí)鐘到今天的一個(gè)時(shí)鐘，已經(jīng)有很大提高；而ARM天生就是為效率設(shè)計(jì)，大多數(shù)指令都是1個(gè)時(shí)鐘，
指令有16位和32位，數(shù)據(jù)寬度是32位，執(zhí)行效率是8051無(wú)法比擬的。原來(lái)在8位機(jī)很難做到的事，現(xiàn)在ARM可以輕松搞定。在8051時(shí)代，你可能為提高效率而寫匯編，冥思苦想
如何節(jié)省內(nèi)存，在ARM中你基本沒(méi)有這些煩勞，搞個(gè)數(shù)組，整個(gè)結(jié)構(gòu)，統(tǒng)統(tǒng)不在話下。ARM MCU 通常有較高的主頻和較大的內(nèi)存，你可以化更多的時(shí)間去考慮如何讓你的產(chǎn)品功能更多樣化。

敏矽ARM MCU

2.  內(nèi)存及內(nèi)存訪問(wèn)

8051 CPU采用的哈佛結(jié)構(gòu)，指令和數(shù)據(jù)走不同的總線，并且要命的是地址空間也是獨(dú)立的，這樣做最大化8位系統(tǒng)的效率，程序空間是沒(méi)有辦法直接訪問(wèn)，如要訪問(wèn)，一般需要特殊
寄存器來(lái)中轉(zhuǎn)。而Flash存儲(chǔ)的是程序，所以習(xí)慣8051的使用者在訪問(wèn)Flash都會(huì)問(wèn)廠家如何訪問(wèn)，因?yàn)槊總€(gè)廠家提供的方法都不一樣。這些工程師通常在使用ARM時(shí)也會(huì)問(wèn)同樣問(wèn)題。
以敏矽ME32F030系列為例，看看ARM Cortex M0 MCU的內(nèi)存結(jié)構(gòu)及訪問(wèn)。

ME32F030 內(nèi)存分布：

ME32F030 存儲(chǔ)器地址空間支持 4GB 大小。分為：引導(dǎo)區(qū)（0x1FFF0000~0x1FFF13FF），Flash存儲(chǔ)器區(qū)(0x00000000~0x00010000)，SRAM區(qū)(0x10000000~0x10001FFF)，
系統(tǒng)自有外設(shè)區(qū)，APB外設(shè)區(qū)和AHB外設(shè)區(qū)。系統(tǒng)自有外設(shè)區(qū)保留為M0內(nèi)核所用。整個(gè)地址空間是完全開(kāi)放的，當(dāng)我們要訪問(wèn)任何地址的數(shù)據(jù)時(shí)，只需要使用指針就可以實(shí)現(xiàn)。
比如訪問(wèn)Flash0x00002000地址數(shù)據(jù)：

uint32_t * dataptr; //聲明一個(gè)指向32位數(shù)的指針

dataptr=(uint32_t *) 0x00002000;//給該指針附地址

data=*dataptr; //讀取地址0x2000Flash數(shù)據(jù)

是不是很方便？

3.     調(diào)試和仿真

8051時(shí)代，代碼調(diào)試基本上都是裸奔，搞個(gè)串口，程序調(diào)到那，打印輸出到那?，F(xiàn)在好了，ARM MCU都提供JTAG/SWD調(diào)試端口，尤其是SWD，
最少只要兩根線SWD_CLK/SWD_IO就可以了，斷點(diǎn)設(shè)置，單步跟蹤，查看變量、內(nèi)存，不要太方便。System_viewer還可以看到外設(shè)寄存器結(jié)構(gòu)，對(duì)快速定位問(wèn)題有極大幫助。
隨便提一下，ARM仿真器有ULINK2/JLink/DAP等等，你甚至還可以DIY仿真器，不可想象吧。所有這一切，是ARM MCU內(nèi)部的調(diào)試端口提供的。。。

4.     程序燒錄

8051 MCU程序燒錄，大都采用ISP方式（通過(guò)串口）進(jìn)行，串口通信速度從19.2K~115.2K，燒錄速度比較慢。而ARM MCU雖然也支持ISP燒錄，但更多時(shí)候采用ICP
（即通過(guò)調(diào)試端口）燒錄，通信速度可以輕松到1MHz，并且一般是32位數(shù)據(jù)總線，Flash燒錄更快，64K程序7~8秒就可搞定，燒錄時(shí)間只有8051 MCU的1/4或1/5。
以敏矽的ME32T100離線燒錄器為例，4根線：VDD/GND/SWD_CLK/SWD_IO，可以3秒完成20K程序燒錄。

5.     系統(tǒng)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

對(duì)所有MCU來(lái)講，管腳復(fù)用已經(jīng)是常態(tài)，但有些管腳在復(fù)用時(shí)要慎重。對(duì)ARM MCU，所有產(chǎn)品都含如下管腳

Reset: 一般低有效

Boot: 低有效或高有效，各廠家不同。ME32F030系列是低有效

SWD_CLK: 程序調(diào)試端口

SWD_IO: 程序調(diào)試端口

    這幾個(gè)管腳都包含特殊用途，最好不要復(fù)用。如果復(fù)用，也需要考慮清楚，Reset管腳上電時(shí)不能一直為低電平，否則系統(tǒng)無(wú)法啟動(dòng)；Boot在系統(tǒng)重啟時(shí)也不能一直為低
（根據(jù)廠家要求,敏矽MCU要求為高電平），否則系統(tǒng)停留在bootloader，用戶程序無(wú)法啟動(dòng)；