松下 | 八大主流单片机优缺点分析，看看你用过哪一款

李迎恺

单片机（Microcontroller）是一种集成了处理器、存储器、输入输出接口等多种功能于一体的单芯片微控制器，广泛应用于电子产品、嵌入式系统、智能家居等领域。目前市场上主流的单片机品牌有八大类，分别是Atmel AVR、STM32、PIC、Arduino、ESP8266、ESP32、Raspberry Pi、51单片机。本篇文章将从优缺点两个方面来详细分析这八大主流单片机的特点和适用场景。
一、Atmel AVR
Atmel AVR系列单片机是由Atmel公司推出的一种8位、16位、32位单片机系列产品，包括ATtiny、ATmega和ATxmega三个系列。Atmel AVR系列单片机是目前市场上最流行的单片机之一，其主要优点有：
低功耗：Atmel AVR系列单片机在运行时能够将功耗降到最低，使得其在电池供电的系统中使用时更加节能。
高性价比：Atmel AVR系列单片机价格较为实惠，适用于需要大量使用的嵌入式系统。
简单易用：Atmel AVR系列单片机的编程语言易于学习，同时支持基于C语言的编程方式。
缺点：
低性能：Atmel AVR系列单片机的性能较低，不适用于高性能要求的应用场景。
存储空间有限：Atmel AVR系列单片机的存储空间有限，无法支持大规模的嵌入式应用。
适用场景：Atmel AVR系列单片机适用于电池供电的低功耗嵌入式系统。



二、STM32
STM32系列单片机是由STMicroelectronics公司推出的一种32位单片机系列产品，其主要优点有：
高性能：STM32系列单片机采用了ARM Cortex-M内核，具有高性能、低功耗、高集成度等优点。
大容量存储：STM32系列单片机具有较大的存储空间，可支持大规模的嵌入式应用。
安全性高：STM32系列单片机支持硬件加密、数字签名等安全功能，保障系统的安全性。
缺点：
成本较高：STM32系列单片机的价格较高，不适用于低成本的嵌入式系统。
学习难度较大：STM32系列单片机的编程语言相对复杂，需要较长时间的学习和使用。
适用场景：STM32系列单片机适用于高性能要求、安全性要求较高的嵌入式系统。



三、PIC
PIC系列单片机是由Microchip公司推出的一种8位、16位、32位单片机系列产品，其主要优点有：
使用广泛：PIC系列单片机使用广泛，有大量的用户和资料支持，使用起来非常方便。
成本较低：PIC系列单片机价格较为实惠，适用于需要大量使用的嵌入式系统。
简单易用：PIC系列单片机的编程语言易于学习，同时支持基于C语言的编程方式。
缺点：
功能有限：PIC系列单片机的功能较为有限，无法支持大规模的嵌入式应用。
存储空间有限：PIC系列单片机的存储空间有限，无法
支持大规模程序的存储和运行。
适用场景：PIC系列单片机适用于低成本、简单功能的嵌入式系统。



四、Arduino
Arduino是一种基于Atmel AVR系列单片机的开源硬件平台，其主要优点有：
开源：Arduino平台的硬件设计和软件代码都是开源的，用户可以自由修改和使用。
简单易用：Arduino平台的编程语言易于学习，同时支持基于C语言的编程方式。
多种扩展板：Arduino平台有大量的扩展板可供选择，可扩展不同的功能和应用场景。
缺点：
低性能：Arduino平台的性能较低，无法支持高性能要求的应用场景。
存储空间有限：Arduino平台的存储空间有限，无法支持大规模的嵌入式应用。
适用场景：Arduino平台适用于简单功能、开源要求较高的嵌入式系统。



五、ESP8266
ESP8266是一种集成了WiFi模块和单片机功能的芯片，其主要优点有：
WiFi功能：ESP8266集成了WiFi模块，可实现无线通信功能。
低成本：ESP8266价格较为实惠，适用于需要大量使用的嵌入式系统。
简单易用：ESP8266的编程语言易于学习，同时支持基于C语言的编程方式。
缺点：
功能有限：ESP8266的功能较为有限，无法支持大规模的嵌入式应用。
存储空间有限：ESP8266的存储空间有限，无法支持大规模程序的存储和运行。
适用场景：ESP8266适用于需要WiFi通信功能的低成本嵌入式系统。



六、ESP32
ESP32是一种集成了WiFi和蓝牙功能的芯片，其主要优点有：
WiFi和蓝牙功能：ESP32集成了WiFi和蓝牙模块，可实现无线通信功能。
高性能：ESP32的性能较高，支持高性能要求的应用场景。
大容量存储：ESP32具有较大的存储空间，可支持大规模的嵌入式应用。
缺点：
成本较高：ESP32的价格较高，不适用于低成本的嵌入式系统。
学习难度较大：ESP32的编程语言相对复杂，需要较长时间的学习和使用。
适用场景：ESP32适用于需要WiFi和蓝牙通信功能的高性能嵌入式系统。



七、Raspberry Pi
Raspberry Pi是一种基于ARM处理器的单板计算机，其主要优点有：
高性能：Raspberry Pi的性能较高，支持高性能要求的应用场景。
大容量存储：Raspberry Pi具有较大的存储空间和内存，可支持大规模的嵌入式应用。
多种接口：Raspberry Pi具有多种接口，可扩展不同的功能和应用场景。
缺点：
成本较高：Raspberry Pi的价格较高，不适用于低成本的嵌入式系统。
学习难度较大：Raspberry Pi的编程语言相对复杂，需要较长时间的学习和使用。
适用场景：Raspberry Pi适用于需要高性能计算和大规模存储的嵌入式系统，例如智能家居、智能工业控制等。同时，由于其多种接口的支持，也适用于各种科研、教育和创客项目。



八、51单片机
应用最广泛的8位单片机当然也是初学者们最容易上手学习的单片机，最早由Intel推出，由于其典型的结构和完善的总线专用寄存器的集中管理，众多的逻辑位操作功能及面向控制的丰富的指令系统，堪称为一代“经典”，为以后的其它单片机的发展奠定了基础。目前在教学场合和对性能要求不高的场合大量被采用。唯样商城自建高效智能仓储，拥有自营库存超100,000种，提供一站式正品现货采购、个性化解决方案、选型替代等多元 化服务。
优点：
从内部的硬件到软件有一套完整的按位操作系统，称作位处理器，处理对象不是字或字节而是位。不但能对片内某些特殊功能寄存器的某位进行处理，如传送、置位、清零、测试等，还能进行位的逻辑运算，其功能十分完备，使用起来得心应手。同时在片内RAM区间还特别开辟了一个双重功能的地址区间，使用极为灵活，这一功能无疑给使用者提供了极大的方便。
乘法和除法指令，这给编程也带来了便利。很多的八位单片机都不具备乘法功能，做乘法时还得编上一段子程序调用，十分不便。
缺点：
51单片机虽然是经典但是缺点还是很明显的AD、EEPROM等功能需要靠扩展，增加了硬件和软件负担。
虽然I/O脚使用简单，但高电平时无输出能力，这也是51系列单片机的最大软肋。运行速度过慢，特别是双数据指针，如能改进能给编程带来很大的便利。51保护能力很差，很容易烧坏芯片。



总结：
不同的嵌入式系统有各自的优点和缺点，需要根据具体的应用需求来选择。例如，对于低成本、简单功能的嵌入式系统，可以选择PIC系列单片机或Arduino平台；对于需要WiFi和蓝牙通信功能的高性能嵌入式系统，可以选择ESP32；对于需要高性能计算和大规模存储的嵌入式系统，可以选择Raspberry Pi。同时，还有其他的嵌入式系统可供选择，需要根据具体需求进行评估和选择。