目录
一、引言
二、51 单片机概述编辑
1. 简介
2. 主要产品
3. 特性
4. 缺点
三、STM32 单片机概述编辑
1. 简介
2. 主要产品
3. 特性
四、两者区别
1. 内核
2. 地址空间
3. 片上存储器
4. 外设
5. 开发工具
6. 操作系统
五、结论
一、引言
STM32 和 51 单片机作为常见的微控制器，在嵌入式领域都有广泛的应用。但它们之间存在着诸多差异，本文将对两者进行全方位对比，帮助读者更好地了解它们的特点，以便在实际应用中做出更合适的选择。
STM32 和 51 单片机虽然都是嵌入式领域常用的微控制器，但在很多方面有着明显的不同。51 单片机是对所有兼容 Intel 8031 指令系统的单片机的统称，其始祖是 Intel 的 8004 单片机，后来随着 Flash rom 技术的发展，成为应用广泛的 8 位单片机之一。而 STM32 是由 ST 厂商推出的系列单片机，基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的 ARM Cortex-M 内核，功能强大，外设丰富。
萌新初入单片机领域，常常会在 STM32 和 51 单片机之间难以抉择，不知该选择哪个来提升技术，也不确定哪个更适合后续技术进阶提升和发展。本文将全方位对比 STM32 单片机和 51 单片机，大家可以根据自身需求进行选择。
二、51 单片机概述
1. 简介
51 单片机是对所有兼容 Intel 8031 指令系统的单片机的统称，其始祖是 Intel 的 8004 单片机。该系列单片机代表型号是 ATMEL 公司的 AT89 系列，广泛应用于工业测控系统和教学场合等。51 单片机以其稳定性和简单性著称，经过多年应用和优化，具有很高的稳定性和可靠性。同时，由于其历史悠久，生态系统完善，具有丰富的开发工具和资料。
2. 主要产品
51 单片机的主要产品包括 Intel 的 80C31、80C51、87C51，80C32、80C52、87C52 等；ATMEL 的 89C51、89C52、89C2051，89S51（RC），89S52（RC）等；Philips、华邦、Dallas、Siemens 等公司的许多产品；STC（国产宏晶）单片机：STC89C51、STC90C51、STC11 系列、STC15 系列、STC8 系列等。
3. 特性
51 单片机从内部硬件到软件有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。此外，51 单片机还具有乘法和除法指令，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，作乘法时还得编上一段子程序调用，十分不便。
4. 缺点
51 单片机存在一些缺点。首先，AD、EEPROM 等功能需扩展，这增加了软硬件负担。其次，高电平时无输出能力，这是 51 系列单片机的最大软肋。再者，运行速度慢，特别是双数据指针，如能改进能给编程带来很大的便利。另外，51 单片机保护能力差，很容易烧坏芯片。目前，51 单片机在教学场合和对性能要求不高的场合大量被采用。
三、STM32 单片机概述
1. 简介
STM32 单片机是由 ST 厂商推出的一系列基于 ARM Cortex-M 内核的 32 位微控制器，专为高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用设计。它就像一个功能强大的微型计算机系统，将微处理器、存储器、输入 / 输出接口等常用硬件功能集成在单一的硅片上。
ARM 公司作为全球领先的半导体知识产权提供商，设计精简指令集计算处理器架构，STM32 则是基于 ARM Cortex-M 内核，以其强大的功能和丰富的外设在嵌入式领域广泛应用，如智能车、无人机、机器人、无线通信、物联网、工业控制、娱乐电子产品等。
2. 主要产品
STM32 单片机按内核架构分为主流产品、超低功耗产品和高性能产品等。
主流产品包括 STM32F0、STM32F1、STM32F3 系列等。例如 STM32F1 系列采用 Cortex-M3 内核，主频可达 72MHz，搭载丰富的外设资源，包括定时器、通信接口和模拟接口等，具有较高性能和稳定性，适用于中等复杂度的嵌入式系统。
超低功耗产品有 STM32L0、STM32L1、STM32L4 等系列，基于 Cortex-M0 + 或 Cortex-M4 内核，采用多种低功耗模式，有效延长电池续航时间，适用于需要长时间运行的物联网设备、便携式消费电子产品等。
高性能产品包含 STM32F2、STM32F4、STM32F7、STM32H7 系列等。STM32F4 系列基于 Cortex-M4 内核，主频可高达 180MHz，具备硬件浮点单元，支持 DSP 指令集，在处理复杂数字信号、高速数据流和实时任务方面具有优势，广泛应用于航空航天、工业自动化等高性能领域。
3. 特性
STM32 单片机内核为 ARM 32 位 Cortex-M3 CPU，具有高工作频率和单周期乘法、硬件除法等功能。例如，最高工作频率可达 72MHz，1.25DMIPS/MHz 的高效性能，使得它能够以极快的速度处理复杂的任务。
片上集成较大容量的 Flash 存储器和 SRAM 存储器。如 STM32F1 系列，Flash 存储容量最大可达 512KB，SRAM 最大 64KB，为程序提供了充足的存储空间，同时确保了数据在高速运行时的稳定性。
拥有丰富的时钟、复位和电源管理功能。支持 2.0 - 3.6V 的电源供电范围，并具备 I/O 接口的驱动电压调节功能。内置多种复位和电源管理功能，如 POR、PDR 和可编程的电压探测器，还提供多种时钟源选择，包括 4 - 16MHz 的晶振、内嵌出厂前调校的 8MHz RC 振荡电路以及内部 40kHz 的 RC 振荡电路等。
以及众多调试模式和通信接口。支持串行调试（SWD）和 JTAG 接口，方便对程序进行下载、调试和测试等工作。此外，还提供多达 112 个的快速 I/O 端口、最多多达 11 个定时器以及最多多达 13 个通信接口等丰富的外设资源，能够轻松与其他设备进行通信和数据交换。
四、两者区别
1. 内核
51 单片机采用 51 Core，8Bit@2MHzMax（分频后），0.06DMIPS。这种内核相对较为简单，处理能力有限。而 STM32 采用 ARM Cortex-M3，32Bit@72MHz，1.25DMIPS。ARM Cortex-M3 内核更为强大，具有更高的处理速度和更强的性能。
2. 地址空间
51 单片机只有 64KB 的地址空间，这在处理一些较大规模的程序和数据时可能会受到限制。相比之下，STM32 拥有 4GB 的地址空间，能够满足更复杂的应用需求。
3. 片上存储器
51 单片机的 ROM 和 RAM 容量较小，通常 ROM 只有 2K - 64K，RAM 仅为 128B - 1K。而 STM32 的 ROM 和 RAM 容量相对较大，ROM 为 20K - 1MB，RAM 有 8K - 256K。较大的存储容量使得 STM32 能够运行更复杂的程序和存储更多的数据。
4. 外设
51 单片机仅有三个定时器和一个串口，外设数量相对较少。而 STM32 拥有众多外设，如 AD、DA、Timer、WWDG、IWDG、CRC、DMA、IIC、SPI、USART 等。丰富的外设使得 STM32 能够满足更多不同的应用需求。
5. 开发工具
51 单片机采用早期的 UV2。而 STM32 使用 UV4 甚至更高。更高版本的开发工具通常提供更多的功能和更好的开发体验。
6. 操作系统
51 单片机很难跑 RTOS。而 STM32 可以采用 uClinux，uC/OS 等操作系统。操作系统的支持使得 STM32 在处理复杂任务时更加高效和便捷。
五、结论
STM32 单片机在性能、外设、开发工具等方面具有明显优势，但 51 单片机开发难度低，适合小白入门。在实际应用中，可根据需求选择合适的单片机进行开发。
STM32 单片机以其强大的性能和丰富的外设，在众多领域都有广泛的应用。其高性能的内核、大容量的存储、丰富的外设接口以及对操作系统的良好支持，使其能够满足复杂项目的需求。然而，对于初学者来说，STM32 的复杂性可能会带来一定的学习难度。
相比之下，51 单片机虽然在性能和外设方面相对较弱，但具有开发难度低、生态系统完善、资料丰富等优点。对于小白入门来说，51 单片机是一个不错的选择。通过学习 51 单片机，初学者可以更好地理解单片机的基本原理和编程方法，为后续学习更复杂的单片机打下基础。
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